Двигатель постоянного тока. 2

    1. Выбор главных размеров 

    1. Предварительное значение КПД  двигателя, %

    

    2. Ток электродвигателя, А

    

    3. Принимая ток в шунтовой обмотке  равным 0,025I_н, рассчитаем ток якоря по[1, табл. 8-10], А

    

    4. Электромагнитная мощность, Вт

    

    5. Диаметр якоря по [1, 8-2], м

    

    Высота  оси вращения, м

    

    6. Выбираем предварительно линейную  нагрузку якоря по [1, рис. 8-8], А/м

    

    7. Индукция в воздушном зазоре  по [1, рис. 8-9], Тл

    

    Расчетный коэффициент полюсной дуги по [1, 8-9]:

    

    8. Расчетная длина якоря, м

     , где 

    n_н – номинальная частота вращения, об/мин.

    Радиальные  каналы отсутствуют, поэтому длина  якоря равна полной длине сердечника машины.

    9. Отношение длины магнитопровода  якоря к его диаметру:

    

    

    

    10. Число полюсов:

    

    11. Полюсное деление, м

    

    12. Расчетная ширина полюсного наконечника,  м

    

    13. Действительная ширина полюсного  наконечника при при эксцентричном  зазоре равна расчетной ширине, м

    

    2. Выбор обмотки якоря

    14. Ток параллельной ветви, А

     , где 

    а – число параллельных ветвей.

    15. Выбираем простую волновую обмотку.

    16. Предварительное общее число  эффективных проводников:

    

    17. Крайние значения чисел пазов якоря:

    

    

    Принимаем Z = 40, тогда зубцовое деление,м

    

    18. число эффективных проводников:

    

    

    принимаем N_п = 12, тогда окончательно число эффективных проводников:

      

    19. Выбираем паз полузакрытый овальной  формы с параллельными сторонами  зубца.

    20. Число коллекторных пластин:

    

    Среднее напряжение коллекторных пластин, В

    

    21, Уточняем линейную нагрузку, А/м

    

    22. корректируем длину якоря, м

    

    23. Наружный диаметр коллектора  при полузакрытых пазах, м

    

    24. Окружная скорость коллектора, м/с

    

    25. Коллекторное деление, м

    

    26. Полный ток паза, А

    

    27. Предварительное значение плотности  тока в обмотке якоря, А/м²

    

    28. Предварительное сечение эффективного проводника, м²

    

    

    Принимаем два параллельных проводника с параметрами:

    d = 1.4 мм – диаметр неизолированного проводника;

    d_из = 1.485 мм – диаметр изолированного проводника;

    q_a = 1.539 мм² – сечение проводника.

    Уточненная  плотность тока, А/м²

    

    3. Расчет геометрии зубцовой зоны 

    29. Сечение полузакрытого паза при  предварительно выбранном коэффициенте  заполнения паза медью, м²

    

    30. высота паза предварительно по  [1, рис. 8-11], м

    

    Высота  шлица паза, м

    

    Ширина  шлица паза, м

    

    31. Ширина зубца, м

    

    32. Больший радиус, м

    

    33. Меньший радиус, м

    

    34. Расстояние между центрами радиусов, м

    

    

    

    35. Минимальное сечение зубцов якоря  по [1, табл. 8-18], м²

     , где 

    k_c – коэффициент заполнения пакета сталью.

    37. Предварительное значение магнитного  потока на полюс, Вб

    

    38. Для магнитопровода якоря принимаем  сталь марки 2312. Индукция в  сечении зубцов, Тл

    

    39. Расчетом сечения пазовой изоляции, согласно [1, табл. 3-15] выбираем класс нагревостойкости изоляции В и уточняем коэффициент заполнения паза

    к_з = 0.72. 

    4. Расчет обмотки якоря

    40. Длина лобовой части витка,  м

    

    41. Средняя длина витка обмотки  якоря, м

    

    42. Полная длина проводников обмотки  якоря, м

    

    43. Сопротивление обмотки якоря  при t = 20 градусов, Ом

    

    44. Сопротивление при рабочей температуре,  Ом

    

    45. Масса меди обмотки якоря, кг

    

    46. Расчет шагов обмотки:

    

    а) шаг по коллектору и результирующий шаг:

    

    б) первый частичный шаг:

    

    в) второй частичный шаг:

      

    5. Определение размеров магнитной цепи 

    47. Предварительное значение внутреннего  диаметра якоря и диаметра  вала, м

    

    48. Высота спинки якоря, м

    

    49. Принимаем для сердечников главных  полюсов сталь марки 3411 толщиной 0,5 мм, коэффициент рассеяния σ_г =1.2. Длину сердечника принимаем равной длине воздушного зазора. Коэффициент заполнения сталью к_с = 0,95. Ширина выступа полюсного наконечника b_в = 0,017м.

    50. Ширина сердечника главного полюса, м

     

    51. Индукция в сердечнике, Тл

    

    52. Сечение станины, м²

    

    53. Длина станины, м

    

    

    54. Высота станины, м

    

    55. Высота станины, м

    

    56. Внутренний диаметр станины, м

    

    57. высота главного полюса, м

      

    6. Расчетные сечения магнитной цепи 

    58. Сечение воздушного зазора, м²

    

    59. Длина стали якоря, м

    

    60. Минимальное сечение зубцов якоря,  м²

    

    61. Сечение спинки якоря, м²

    

    62. Сечение сердечника главного  полюса, м²

    

    63. Сечение станины, м²

    

    64. Воздушный зазор принимаем 

    65. Коэффициент воздушного зазора, учитывающий наличие пазов на  якоре:

    

    66. Расчетная длина воздушного зазора, м

    

    

    67. Зубцы якоря

    

    68. Спинка якоря, м

    

    69. Сердечник главного полюса, м

    

    70. Воздушный зазор между главным  полюсом и станиной, м

    

    71. Станина, м

    

    72. Индукция в воздушном зазоре, Тл

    

    73. Индукция в сечении зубцов  якоря, Тл

    

    74. Индукция в спинке якоря, Тл

    

    75. Индукция в сердечнике главного полюса, Тл

    

    76. Индукция в воздушном зазоре  между главным полюсом и станиной, Тл

    

    77. Индукция в станине, Тл

    

    

    

    7. Магнитные напряжения отдельных участков магнитной цепи 

    78. Магнитное напряжение воздушного  зазора, А

    

    79. Коэффициент вытеснения потока:

    

    80. Магнитное напряжение зубцов  якоря, А

    

    81. Магнитное напряжение ярма якоря,  А

    

    82. Магнитное напряжение сердечника  главного полюса, А

    

    83. Магнитное напряжение воздушного  зазора между главным полюсом  и станиной, А

    

    84. Магнитное напряжение станины,  А

    

    85. Суммарная МДС на полюс, А

    

    86. МДС переходного слоя, А

    

    Аналогичным образом рассчитываются величины для  потока с величиной 0,5; 0,75; 1,1; 1,15 от номинального значения. Результаты расчетов представлены в таблице 1.  

    8. Расчет параллельной обмотки возбуждения

    87. Размагничивающее действие реакции  якоря определяем по переходной  характеристике представленной  на рисунке 1. F_dq = 120(А).

    

Таблица 1. Расчет характеристики намагничивания машины.

Продолжение таблицы 1

 

    88. Необходимая МДС параллельной ветви, А

    

    89. Принимаем ширину катушки параллельной  обмотки b_ктв = 0,03м., тогда средняя длина витка обмотки, м

     

    90. сечение меди параллельной обмотки,  м²

    

    Рисунок 1. Характеристика холостого хода (1) и переходная характеристика (2)

      

    k_зв – коэффициент запаса.

    91. Номинальная плотность тока, А/м²

    

    92. число витков на полюс:

    

    93. Определяем номинальный ток возбуждения, А

    

    94. Плотность тока в обмотке, А/м²

    

    95. Полная длина обмотки, м

    

    96. Сопротивление обмотки возбуждения  при температуре 20 градусов, Ом

    

    

    

    97. Сопротивление при температуре 75 градусов, Ом

    

    98. Масса меди параллельной обмотки,  кг

      

    9. Коллектор и щетки 

    99. Ширина нейтральной зоны, м

    

    100. Принимаем ширину щетки равной, м

    

    Длина щетки, м

    

    Выбираем  щетки марки ЭГ -14.

    101. Поверхность соприкосновения щетки  с коллектором, м²

    

    102. При допустимой плотности тока  J_щ = 11х10⁴А/м² число щеток на болт:

    

    Принимаем N_щ = 2.

    103. Поверхность соприкосновения всех  щеток с коллектором, м²

    

    104. Плотность тока под щетками,  А/ м²

    

    105. Активная длина коллектора, м

    

    

    

    10. Коммутационные параметры 

    106. Ширина зоны коммутации, м

    

    107. Отношение 

    В нашем случае , что удовлетворяет условию.

    108. Коэффициент магнитной проводимости паза:

     , где

     (м/с) – окружная суорость.

    109. Реактивная ЭДС, В

    

    110. Воздушный зазор под добавочным  полюсом, м

    

    111. Расчетная длина воздушного зазора под добавочным полюсом, м

     , где

    

    112. Средняя индукция в воздушном  зазоре под добавочным полюсом,  Тл

    

    113. Расчетная ширина наконечника  добавочного полюса, м

    

    114. Действительная ширина наконечника  добавочного полюса, м

    

    

    

    115. Магнитный поток добавочного  полюса в воздушном зазоре, Вб

    

    116. Выбираем коэффициент рассеяния  добавочного полюса  , магнитный поток в сердечнике добавочного полюса, Вб

    

    117. Сечение сердечника добавочного  полюса, м²

    

    118. Расчетная индукция в сердечнике  добавочного полюса, Тл

    

    Результаты  расчета магнитной цепи добавочных полюсов сведены в таблицу 2. 

    11. Расчет обмотки добавочных полюсов 

    119. МДС обмотки добавочных полюсов,  А

    

    120. Число витков обмотки добавочного  полюса на один полюс:

    

    121. предварительное сечение проводников,  м²

    

    122. Принимаем круглый стандартный  проводник 

    123. Принимаем сердечник добавочного  полюса короче якоря, м

    

    124. Средняя длина витка обмотки  добавочного полюса, м

    

    

Таблица 2. Расчет МДС обмотки добавочных полюсов