1. Общие положения

Учебное проектирование однофазных асинхронных двигателей проводится студентами, обучающимися по направлению 551300 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» по специальности 180100 «Электромеханика».  Оно служит приобретению практических навыков автоматизированного проектирования электрических машин. Проектирование – итерационный процесс, на каждом шаге которого выполняются с различной степенью детальности проработки типовые проектные операции:

1.            Синтез некоторого множества вариантов проектируемого объекта (электрической машины).

2.            Анализ работоспособности синтезированных вариантов на модели, абстрактной или физической.

3.            Принятие решения по отбору подмножества эффективных вариантов для более подробного рассмотрения на следующем шаге.

Учебное (курсовое) проектирование должно моделировать эти этапы одной из итераций хотя бы упрощенно. Поиск оптимального варианта должен осуществляться при варьировании не менее чем двух независимых переменных. Вместе с тем увеличение этого числа больше двух нецелесообразно, чтобы не усложнять чрезмерно задачу. На примере частной задачи разработки «обмоточной» модификации конденсаторного асинхронного двигателя с двухфазной обмоткой статора студенты знакомятся с типовыми проектными процедурами: синтезом вариантов обмотки, характеризуемых минимальным числом независимых переменных - двумя; приемами отбора подмножества эффективных вариантов в условиях многокритериальной оптимизации; автоматизированным одновариантным и многовариантным анализом их работоспособности на математической модели; принятия проектных решений по окончательному выбору оптимального варианта на основе знаний, полученных при изучении теоретических курсов по общим вопросам инженерного проектирования, теоретическим основам электротехники, электрическим машинам, проектированию электрических машин, САПР электрических машин и ряда других. Курсовой проект рассчитан на выполнение в течение одного учебного семестра.

 

2. Техническое задание

Задание на курсовой проект выдается руководителем проекта, назначенным кафедрой. В задании указываются номинальные данные машины, ее режим работы, схема включения, исполнения по способам монтажа и охлаждения, степени защиты от окружающей среды. Могут быть также заданы дополнительные требования, например, область применения, наименьшее допустимое значение кратностей пускового и максимального моментов, предельные значения пускового тока и т. п. Характеристики проектируемой машины, не оговоренные в задании, должны быть увязаны с ее областью применения и удовлетворять соответствующим ГОСТам. Перечень основных стандартов приведен в конце методических указаний.

По указанию руководителя при работе над проектом следует ориентироваться на конструктивное исполнение, принятое в двигателях серий 4А, АИ, КД…Р.

 

3. Содержание курсового проекта

Курсовой проект выполняется на основании технического задания. В табл. 1 указан в процентах примерный объем работы, необходимой для выполнения каждого раздела проекта. График выполнения проекта с указанием сроков выполнения отдельных разделов по неделям семестра сообщается студентам при выдаче задания.

Отдельные части проекта должны быть выполнены и представлены для проверки руководителю в сроки, указанные в графике. Это дает возможность своевременно исправить допущенные студентами ошибки и организовать равномерную работу над проектом в течение семестра.

К защите проекта должны быть представлены чертежи спроектированной машины и пояснительная записка.

 

Таблица 1. Объем и график выполнения основных разделов курсового проекта

№№ п/п

Разделы проекта

Объем в %

Сроки выполнения

1

Неавтоматизированный поиск оптимальных обмоточных данных при круговом поле в режиме номинальной нагрузки

25

 

2

Автоматизированный поиск оптимальных обмоточных данных при заданной емкости рабочего конденсатора

20

 

3

Автоматизированный анализ рабочих и пусковых характеристик двигателя

15

 

4

Разработка конструкции. Синтез механической и тепловентиляционной подсистем

15

 

5

Автоматизированный тепловой расчет

5

 

6

Автоматизированный многовариантный анализ влияния на рабочие и пусковые характеристики технологического разброса и качества сети

15

 

7

Оформление пояснительной записки, завершение чертежей

5

 

 

 

4. Учебные пособия

Основным учебным пособием при выполнении учебных проектов однофазных асинхронных машин является «Автоматизированное проектирование электрических машин малой мощности» [1,2], в котором рассмотрена их конструкция и приведена полная методика их проектирования. В этом учебном пособии также подробно рассмотрены задачи, решаемые в курсовом проекте. В [3] дана характеристика асинхронных двигателей серии АИ, приводится описание их конструкции и технологии производства, подробно разобраны расчетные методики. Новые принципы разработки и освоения единых серий асинхронных двигателей с учетом современной конъюнктуры рыночной экономики в нашей стране на примере серии РА рассмотрены  в [4]. Технология производства электрических машин всесторонне освещена в учебнике [5]. Для более глубокой проработки материала следует использовать и другую специальную литературу.

Основные принципы синтеза конструкции асинхронного двигателя при выбранных размерах активной части машины и стандартных установочных и присоединительных размерах рассмотрены в [6]. При разработке конструкции можно руководствоваться имеющимися у руководителя чертежами асинхронных машин, близких по мощности и габаритам к заданным в проектном задании, и их деталей. Следует также более подробно познакомиться с конструкцией изоляции и изоляционными материалами, применяемыми в асинхронных двигателях малой мощности.

 

5. Указания к выполнению отдельных разделов проекта

5.1. Неавтоматизированный поиск оптимальных обмоточных данных при круговом поле в режиме номинальной нагрузки

5.1.1. Размеры магнитной системы. В отличие от предшествующих курсовой проект выполняется на базе выпускаемых промышленностью электродвигателей той же мощности и частоты вращения, тип двигателя-аналога задается руководителем в задании на курсовой проект. В [1,2] приведены технические данные, размеры магнитной системы, обмоточные данные машины-аналога. При выполнении проекта студенты вносят изменения только в обмоточные данные, оставляя размеры магнитной системы неизменными. Поэтому для магнитной системы в курсовом проекте выполняются только вспомогательные расчеты некоторых конструктивных коэффициентов и тех размеров, которые требуются на последующих этапах проекта, но не даны в соответствующей таблице.

5.2.2. Обмотка статора. Основной задачей неавтоматизированного поиска оптимальных обмоточных данных при круговом поле в режиме номинальной нагрузки является ознакомление с алгоритмом оптимизации. Тип обмотки (однослойная, двухслойная, частично двухслойная, синусная) обычно выбирается таким же, как и у двигателя-аналога. В обоснованных случаях по согласованию с руководителем проекта тип обмотки может быть изменен. В соответствии с заданной в техническом задании схемой включения обмотка статора может быть двухфазной или трехфазной. Трехфазная несимметричная обмотка обычно имеет одинаковые числа витков в двух фазах, в третьей фазе число витков может быть другим. Двухфазная обмотка в обеих фазах имеет различные числа витков. Таким образом, обмотка статора при известных размерах сердечника задается двумя параметрами: числами витков фаз или другими величинами, однозначно с ними связанными. В рассмотренном в [1,2] алгоритме поиска в качестве таких величин использованы номинальное скольжение  и коэффициент трансформации . Диаметр провода каждой из фаз определяется исходя из коэффициента заполнения паза. Если наложено дополнительное условие – круговое поле при номинальной нагрузке, то фактически задано отношение чисел витков вспомогательной и главной фазы и число варьируемых параметров уменьшается до одного. В этом случае благодаря применению полученных методами планирования эксперимента приближенных зависимостей  выходных показателей от относительных параметров схемы замещения удается решить задачу и без вычислительной техники, а метод поиска оптимального варианта обмотки можно иллюстрировать графически (см. рис. 9.23. [1]).

 

5.2. Автоматизированный поиск оптимальных обмоточных данных при заданной емкости рабочего конденсатора

Проектирование новых технических изделий, в том числе электрических машин, связано с перебором в определенном порядке множества вариантов его, анализом их работоспособности на математической или какой-либо другой модели, сравнением и выбором подмножества эффективных вариантов. В пределе это подмножество стремится к одному варианту, который можно полагать оптимальным с точки зрения некоторого правила выбора, интуитивно или сознательно сформулированного проектировщиком.

Автоматизированный поиск оптимальных обмоточных данных асинхронного конденсаторного двигателя осуществляется в три этапа:

1.            Предварительная однокритериальная оптимизация по упрощенной математической модели.

2.            Многокритериальные оптимизационные исследования окрестностей предварительного оптимального  варианта на основе уточненной математической модели и формирование подмножества вариантов, эффективных по Парето.

3.            Выбор студентом и утверждение руководителем окончательного проектного решения на основе анализа результатов первых  двух этапов, при этом возможно проведение дополнительной серии поверочных расчетов вариантов, генерируемых проектировщиком – студентом.

Предварительный автоматизированный поиск оптимальных обмоточных данных для конденсаторных двигателей выполняется при заданной емкости рабочего конденсатора в соответствии со стандартной шкалой. Критерием оптимальности является максимум КПД, ограничителями – допустимые кратности пускового и максимального моментов и напряжение на конденсаторе, варьируемыми параметрами - номинальное скольжение  и коэффициент трансформации . Для экономии машинного времени в связи с большим числом рассматриваемых вариантов задача решается на основе упрощенной математической модели проектируемого объекта. На этом этапе уточняется выбор емкости фазосмещающего конденсатора, значение коэффициента заполнения паза медью и его корреляция с технологическим  коэффициентом заполнения.

Алгоритм предварительной оптимизации обмоточных данных однокритериальный и детерминированный. При его реализации проектировщик автоматически получает единственный оптимальный вариант, который с учетом каких либо других критериев, часто даже и не формализуемых, может и не удовлетворять его. Свою роль при этом играют и довольно серьезные допущения в математической модели, которые могут привести к отклонению полученного оптимума от действительного. Окончательное решение может быть принято проектировщиком после многокритериального обследования некоторой окрестности точки предварительного оптимума. Значения  и  первоначально могут варьироваться, например, в диапазоне  от полученных при при предварительной оптимизации. В процессе проведения ряда повторяющихся расчетов на основании анализа их результатов этот диапазон студент может расширять или сужать, а также и перемещать центр варьируемой области до тех пор, пока не сочтет поиск оконченным. Для более обоснованного окончательного решения многокритериальные исследования часто полезно дополнить зондирующими поверочными расчетами вариантов, предложенных студентом или руководителем проекта.

 

5.3. Анализ рабочих и пусковых характеристик двигателя

Расчет рабочих и пусковых характеристик однофазного асинхронного двигателя выполняется с использованием имеющегося программного обеспечения для трех вариантов обмоточных данных:

1.            машины-аналога;

2.            выбранных в результате неавтоматизированного поиска;

3.            выбранных в результате автоматизированного поиска.

Полученные в результате расчета характеристики всех трех вариантов двигателя строятся на одном графике. Основные выходные показатели и некоторые промежуточные результаты расчета, необходимые для сравнительного анализа, сводятся в таблицу (см. приложение 4).

 

5.4. Разработка конструкции. Синтез механической и тепловентиляционной подсистем

Основным материалом для разработки конструкции однофазного асинхронного двигателя являются заводские чертежи машины заданного исполнения по степени защиты (ГОСТ 17494-87), способу охлаждения (ГОСТ 20459-87) и способу монтажа (ГОСТ 2479-79), которые имеются у руководителя проекта. В [6] рассмотрены этапы конструирования асинхронных двигателей, анализируются типовые конструкторские решения для деталей и сборочных единиц, даются рекомендации по их выбору, приведены конструкции и их краткое описание для основных исполнений асинхронных двигателей.

Подобрав заводской чертеж и получив консультацию у руководителя проекта о возможности его использования, как основы для конструкторской проработки проектируемой машины, нужно детально изучить общую компоновку двигателя, уяснить назначение отдельных узлов и деталей, их конструкцию, познакомиться с другими возможными вариантами конструктивного исполнения этих же деталей в аналогичных машинах. Большую помощь в этой работе окажут стенды с деталями электрических машин и учебные плакаты, имеющиеся на кафедре электромеханики. Лишь после этого можно приступить к составлению чертежа, начав эту работу с вычерчивания активных частей машины по размерам, полученным при расчете.

Масштаб чертежа желательно выбрать таким, чтобы продольный и поперечные виды машины разместились на одном листе формата 24. Однако следует иметь в виду, что при выполнении проекта малых машин нецелесообразно выбирать масштаб более 2,5:1.

При конструировании механической подсистемы асинхронного двигателя необходимо обратить особое внимание на увязку размещения активной части машины с установочными и присоединительными размерами, на конструкторские и технологические решения, обеспечивающие выполнение  выбранного воздушного зазора с эксцентриситетом не более 10-15%.

При конструировании проверяются размерные соотношения, полученные или принятые ранее при расчетах, причем в процессе разработки конструкции в них могут быть внесены частичные изменения. Так как в проекте не проводится подробный механический расчет всех деталей, размеры отдельных конструктивных элементов двигателя могут быть определены приближенно на основе размерных соотношений заводского чертежа, взятого за основу при конструировании. Необходимо обратить внимание на замыкающие размеры основных размерных цепей, чтобы они не были чрезмерно велики или малы [3].

При синтезе тепловентиляционной подсистемы машины необходимо обеспечить требуемый расход охлаждающего воздуха в вентиляционных контурах в соответствии с заданным способом охлаждения.

На чертежах двигатель должен быть представлен в продольном и поперечном видах с разрезами. На продольном виде разрез в большинстве случаев выполняется в верхней части чертежа до осевой линии. На поперечном виде разрез выполняется справа от осевой линии через сердечники статора и ротора. На этих разрезах должны быть показаны конструкция сердечников, корпуса, щитов, вала, подшипниковых узлов, расположение лобовых частей обмоток статора и ротора, конструкция и расположение диффузоров и вентилятора и т. п.

Кроме общих видов должны быть начерчены зубец и паз статора и ротора в увеличенном масштабе с указанием размеров и для статора расположения проводников и пазовой изоляции и, по согласованию с руководителем, одна из деталей двигателя. На этом же чертеже приводятся рабочие и пусковые характеристики двигателя. Пусковые характеристики (зависимость токов и момента от скольжения) строятся в относительных единицах.

Все чертежи должны быть выполнены в соответствии с правилами Единой системы конструкторской документации ЕСКД. На каждом листе в правом нижнем углу необходимо поместить основную надпись (угловой штамп). Спецификация, содержащая 15—20 наименований основных деталей конструкции, располагается либо на листе № 1 над основной надписью, либо выполняется на отдельном листе формата 11 и подшивается в конце текста пояснительной записки.

 

5.5. Тепловой расчет

Тепловой расчет всех трех вариантов двигателя выполняется с использованием имеющегося на кафедре программного обеспечения, в котором используется метод эквивалентных тепловых схем замещения. При проведении теплового расчета необходимо выбрать режим работы двигателя, наиболее напряженный по нагреву. Для асинхронных конденсаторных двигателей таким режимом обычно является холостой ход. Рекомендуется выполнить тепловой расчет для двух режимов работы: номинальной нагрузки и холостого хода. Результаты расчета сводятся в итоговую таблицу (см. приложение 4).

 

5.6. Многовариантный анализ влияния на рабочие и пусковые характеристики технологического разброса и качества сети

Анализ влияния на рабочие и пусковые характеристики асинхронного конденсаторного двигателя технологического разброса и качества сети выполняется для выбранного оптимального варианта обмотки, согласованного с руководителем  проекта. При анализе используется имеющееся программное обеспечение, позволяющее исследовать закон распределения и оценить чувствительность выходных показателей машины к изменению исследуемых входных параметров. Рекомендуется провести исследование влияния технологического разброса и качества сети раздельно и совместно, полученные результаты для основных выходных параметров свести в итоговые таблицы (см. приложение 5) и оценить [1].

 

6. Использование вычислительной техники

Автоматизированное проектирование подразумевает разумное разделение функций между проектировщиком и ЭВМ. С использованием имеющегося на кафедре электромеханики программного обеспечения выполняются следующие разделы проекта:

·              автоматизированный поиск оптимальных обмоточных данных при заданной емкости рабочего конденсатора;

·              автоматизированный анализ рабочих и пусковых характеристик выбранного варианта двигателя и машины-аналога;

·              автоматизированный многовариантный анализ влияния на рабочие и пусковые характеристики технологического разброса и качества сети;

·              автоматизированный тепловой расчет.

Исходные данные для программ при выполнении первых трех разделов содержат две части:

·              данные проектируемого двигателя;

·              параметры обработки данных проектируемого двигателя.

Исходные данные двигателя (первая часть) разбиваются на группы:

·        тип двигателя;

·          технические данные двигателя;

·          механические и добавочные потери;

·          главные размеры и воздушный зазор;

·          пазы статора;

·          обмоточные данные и схема включения;

·          пазы ротора;

·          беличья клетка;

·          активные материалы;

·          фазосмещающие элементы.

Ввод исходных данных осуществляется для всех перечисленных групп последовательно. Вводятся как параметрические (численные) величины, так и структурные данные. Структурные данные охватывают формы пазов статора и ротора и схемы соединения обмоток статора и фазосмещающих элементов, марку провода обмотки статора, материал сердечников статора и ротора, беличьей клетки и т. п. Корректировка данных для каждой из перечисленных групп выполняется независимо. Перечень исходных данных двигателя, их размерность приведены в приложении 1.

Вторая часть исходных данных зависит от решаемой проектной задачи и используемого при этом уровня принятых допущений в математической модели. При автоматизированном анализе рабочих и пусковых характеристик, многокритериальных оптимизационных исследованиях и многовариантном анализе влияния на рабочие и пусковые характеристики технологического разброса и качества сети используется более точная модель с учетом высших пространственных гармонических магнитного поля, которые необходимо задать в исходных данных. Первый элемент массива порядков высших гармонических всегда равен единице (основная гармоническая), для высших гармонических следует соблюдать ограничение .

При предварительном поиске оптимальных обмоточных данных задаются параметры оптимизации:

·              начальные значения варьируемых независимых переменных: номинального скольжения и коэффициента трансформации ;

·              шаги перебора независимых переменных  и ;

·              минимально допустимые значения кратностей пускового  и максимального  моментов;

·              коэффициент заполнения паза обмоточной медью .

В процессе неоднократного выполнения предварительной оптимизации величины этих параметров уточняются. Может быть также изменена и емкость рабочего конденсатора, если при ранее заданном ее значении не удается получить устраивающие проектировщика  (студента) результаты.

При многокритериальных оптимизационных исследованиях задаются следующие параметры оптимизации:

·              допустимое пространство независимых переменных, ограниченное минимальными (и ) и максимальными (и ) их значениями;

·              количество пробных точек в пространстве независимых переменных (как правило, оно равно , но не более 32);

·              приемлемая зона значений (минимальная и максимальная величины) рассматриваемых критериев;

·              способ обработки критериев (минимизировать, максимизировать, информационный псевдокритерий).

Перечень критериев для многокритериальных исследований приведен в приложении 2. Рекомендуется проводить оптимизацию по двум критериям (максимизировать КПД и одну из кратностей моментов: пускового или максимального в зависимости от запаса по отношению к требуемым их значениям), значения остальных учитывать по мере необходимости при выборе проектного решения.

При многовариантном анализе технологического разброса выходных показателей двигателя и влияния на них качества сети задаются следующие параметры:

·              количество испытаний при вероятностном анализе (обычно достаточно провести сто испытаний);

·              для входных параметров номинальное значение, предельные отклонения в сторону уменьшения и увеличения и закон распределения при вероятностном анализе;

·              для выходных показателей приемлемый диапазон (минимальное и максимальное значения).

Список входных параметров и исследуемых выходных показателей для данной задачи приведен в приложении 3. При назначении приемлемого диапазона для выходных показателей следует ориентироваться на результаты расчета рабочих и пусковых характеристик исследуемой машины и учитывать допустимые по стандартам отклонения от номинальных значений. Подробный анализ изменения входных параметров проведен в [1].

Алгоритм и перечень исходных данных автоматизированного теплового расчета приведены в [1].

 При выполнении автоматизированных этапов курсового проекта основные функции – задание исходных данных двигателя, выбор параметров обработки данных, анализ результатов расчетов и на этой основе принятие проектного решения остается за проектировщиком (студентом). Другими словами - проектирование осуществляется человеком, но с помощью ЭВМ. Принятые студентом проектные решения утверждаются преподавателем.

Вычислительная техника с согласия руководителя проекта может применяться и на других этапах выполнения и оформления курсового проекта, на которых в соответствии с графиком не предусмотрено ее обязательное использование. При этом используется общее программное обеспечение, имеющееся в распоряжении студента на кафедре, а специальное разрабатывается, как правило, самим студентом. Раздел неавтоматизированного поиска оптимальных обмоточных данных может быть автоматизирован самим студентом с использованием MathCAD или другого аналогичного программного продукта, но перед записью расчетных формул необходимо вывести для контроля входящие в них величины, если они были определены вне пределов экрана. Руководитель проекта может потребовать на отдельных этапах выполнения контрольного ручного расчета. Пояснительная записка может быть оформлена с использованием любой имеющейся в распоряжении студента программы-редактора. Чертежи и графики также могут быть выполнены с использованием любого графического программного продукта. Для текущей проверки выполненные работы могут быть представлены с согласия руководителя проекта на электронных носителях на ВЦ кафедры, однако окончательное оформление может быть только на бумаге.

 

7. Указания к оформлению пояснительной записки

Пояснительная записка должна быть выполнена на стандартных листах  бумаги формата 11 и сброшюрована вместе с рисунками. Оборотная сторона листов не используется. Титульный лист к записке составляется по форме приложения 6. На первой странице должно быть помещено задание на проект, выданное в начале работы. Далее следуют оглавление и текст записки. В конце записки помещается список использованной литературы, причем на каждую из приведенных в списке книг или статей должна быть ссылка в тексте. Страницы записки необходимо пронумеровать, рисунки (эскизы, графики) выполнить на отдельных листах.

В тексте записки следует избегать многословных пояснений и общих рассуждений. Необходимые по ходу расчета пояснения и обоснования следует делать кратко и ясно. При записи результатов ручных расчетов нужно обязательно привести расчетную формулу, затем ту же формулу с заменой символов соответствующими числами и, наконец, численный результат с указанием размерности. Результаты расчетов на ПЭВМ представляются выборочно в виде таблиц и графиков по усмотрению студента после консультации с руководителем с последующим письменным анализом и выводами.

 

8. Защита проекта

Защита проекта проходит перед комиссией из 2—3 преподавателей, включая руководителя проекта, в присутствии всех желающих студентов и преподавателей.

К защите допускаются проекты, подписанные автором и утвержденные руководителем. Подписи руководителя долж­ны быть на всех чертежах и пояснительной записке. Пояснительная записка во время защиты передается в комиссию вместе с зачетной книжкой.

В начале защиты студент делает 4—5-минутное сообщение о выполненной работе, которое должно содержать следующие разделы:

·              задание на проект;

·              основ­ные конструкторские решения (исполнения по степени защиты и способу охлаждения, исполнение по способу монтажа, материал корпуса и подшипниковых щитов, подшипниковые узлы, конструкция и схема обмотки статора, марка провода, класс нагревостойкости изоляции, форма и число пазов статора, число пазов на полюс и фазу, воздушный зазор, тип обмотки ротора, ее материал, форма и число пазов ротора, материал и конструкция сердечников статора и ротора, система вентиляции);

·              постановка задачи однокритериальной оптимизации обмоточных данных при круговом поле в номинальном режиме и при заданной емкости конденсатора (варьируемые параметры, критерий оптимальности, ограничители, математические модели, использование относительных единиц, методы поиска);

·              этапы выбора оптимального варианта, многокритериальные оптимизационные исследования, отбор подмножества эффективных вариантов;

·              расчет рабочих и пусковых характеристик двигателя-аналога и выбранного варианта двигателя (математическая модель, достигнутые результаты – сравнение основных характеристик: КПД, коэффициента мощности, кратностей пускового и максимального моментов, кратности пускового тока, емкости и напряжения на конденсаторе);

·              тепловой расчет (методика расчета, наиболее опасные режимы работы, превышение температуры обмоток);

·              многовариантный анализ влияния технологического разброса и качества сети на характеристики выбранного варианта двигателя (методы анализа, полученные результаты).

После сообщения защищающемуся могут быть заданы несколько вопросов, относящихся к спроектированной маши­не и к общей теории, расчету и конструкции машин данного типа. Чтобы правильно ответить на них, необходима серьез­ная подготовка к защите проекта. Вопросы могут относиться к следующим темам:

1.            Конструкция отдельных деталей и сборочных единиц спроектированного двигателя, их назначение и факторы, определяющие размеры и конструктивное исполнение.

2.            Обмотки статора и ротора, их конструкция, изоляционные материалы,  схемы обмоток статора и ротора.

3.            Постановка задачи однокритериальной оптимизации обмоточных данных при круговом поле в номинальном режиме и при заданной емкости конденсатора.

4.            Этапы выбора оптимального варианта, многокритериальные оптимизационные исследования, отбор подмножества эффективных вариантов.

5.            Методы электромагнитного и теплового расчетов машины, примененные в проекте на различных этапах; основные допущения, полученные в проекте результаты.

6.            Методы анализа влияния технологического разброса и качества сети на характеристики электрической машины, полученные результаты.

7.            Основы теории однофазных асинхронных машин: схемы замещения, влияние различных факторов на величину параметров схемы замещения, рабочие и пусковые характеристики.

8.            Область применения двигателя.

Для подготовки ответов следует восстановить в памяти сведения, полученные из курса лекций по проектированию электрических машин, а также изучить соответствующие разделы учебника. Тема 7 требует, кроме того, повторения разделов курсов “Электрические машины“ и  “Электрические машины автоматических устройств”, относящихся к асинхронным машинам.

Ниже в качестве примера приводятся некоторые из вопросов, которые могут быть заданы по каждой теме при защите проекта.

Тема 1.

1.            Какими способами может быть закреплена сталь сердечника статора в корпусе, какая конструкция крепления принята в спроектированном двигателе?

2.            Чем обеспечивается точная центровка ротора в расточ­ке статора при сборке двигателя?

3.            Какие подшипники установлены на спроектированной машине?

4.            Какая система вентиляции на спроектированной машине?

Тема 2.

1.            Обоснуйте выбранную в проекте конструкцию обмотки статора (ротора). Возможны ли другие варианты и чем они хуже или лучше принятого?

2.            Класс нагревостойкости  изоляции, использованные для пазовой изоляции материалы, марка провода обмотки статора

3.            Конструкция и материал обмотки ротора..

Тема 3.

1.            Какова постановка задачи однокритериальной оптимизации? Какие переменные варьируются, их связь с обмоточными данными?

2.            Какие факторы позволяют выполнить неавтоматизированный поиск оптимальных обмоточных данных при круговом поле в режиме номинальной нагрузки?

3.            Как происходит перемещение в области независимых переменных при автоматизированном поиске оптимального варианта при заданной емкости рабочего конденсатора?

Тема 4.

1.            Какова роль в выборе оптимального варианта подмножества вариантов, эффективных по Парето?

2.            Охарактеризуйте роль этапов выбора оптимального варианта.

3.            Как перемещается и изменяется в процессе оптимизационных исследований область поиска? Как это связано с корреляцией выходных параметров с варьируемыми переменными?

Тема 5.

1.            Какие параметры схемы замещения проектируемой машины зависят от выбора номинального скольжения? Чем объясняется это изменение?

2.            Каковы допущения для математических моделей асинхронного конденсаторного двигателя, используемых на разных этапах поиска?

3.            В чем сущность метода симметричных составляющих?

Тема 6.

1.            В чем сущность анализа чувствительности характеристик машины к технологическому разбросу, к качеству сети? Что характеризуют коэффициенты влияния?

2.            Как отразится увеличение или уменьшение воздушного зазора или напряжения питающей сети на КПД асинхронного конденсаторного двигателя, работающего с номинальной нагрузкой? На пусковом или максимальном моментах?

3.            Какие возможности в оценке технологического разброса выходных показателей дает применение вероятностных методов анализа?

Тема 7.

1.            Что определяет выбор коэффициента трансформации и емкости фазосмещающего конденсатора?

2.            Как влияет изменение активного сопротивления беличьей клетки на максимальный (или пусковой) момент асинхронного конденсаторного двигателя? Трехфазного асинхронного двигателя?

3.            Как отличается соотношение параметров схемы замещения асинхронных двигателей малой мощности от более мощных машин?

Тема 7.

1.            Для каких приводов предназначен спроектированный двигатель?

2.            Как влияет назначение двигателя на требования к его характеристикам?

3.            Как отражается назначение двигателя в особенностях его конструкции?

Для ответов на эти вопросы не обязательно помнить наизусть все цифры. При защите с разрешения комиссии можно использовать пояснительную записку, как справочный материал. Однако быстро найти в ней нужную цифру часто бывает трудно. В связи с этим рекомендуется при подготовке к защите проекта заполнить приложение 4 к настоящим указаниям для двигателя-аналога и выбранного варианта и использовать его при сообщении о выполненном проекте и ответах на вопросы.