Реферат: Машины постоянного тока

Задание

По данным машины постоянного токатребуется: рассчитать и вычертить эскиз магнитной цепи машины; определить Н.С.возбуждения при номинальном режиме; вычертить развернутую схему обмотки якоря.Тип обмотки – петлевая.

№

п/п

Наименование данных и геометрических размеров Данные 1 Режим работы Генератор 2

Мощность Рн, кВа

35 3

Напряжение Uн, В

230 4

Ток якоря Iан, А

155 5

Частота вращения n, об/мин

1450 6

Число главных полюсов 2р

4 7 Воздушный зазор под главными полюсами δ, мм 2 8

Наружный диаметр якоря Da, мм

246 9

Диаметр вала dв, мм

75 10

Длинна сердечника якоря lа, мм

175 11

Число радиальных вентиляционных каналов nв

- 12

Число пазов якоря Z

29 13

Глубина паза якоря hn, мм

27 14

Ширина паза якоря bn, мм

10 15

Число активных проводников N

290 16

Число параллельных ветвей обмотки 2а

2 17

Сопротивление обмотки якоря и добавочных полюсов при 15ОС (Za+Zδ)15, Ом

0,073 18

Наружный диаметр станины D1, мм

516 19

Внутренний диаметр станины D2, мм

465 20

Длинна сердечника главного полюса lm, мм

175 21

Ширина сердечника главного полюса bm, мм

75 22

Длинна станины lя, мм

345 23

Коэффициент полюсной дуги αδ

0,64 24

Коэффициент магнитного рассеяния σ

1,178 25

Число пазов Z

28 26

Число коллекторных пластин К

28 27

Число полюсов 2р

4 28

Число параллельных ветвей 2а

8 29

Число простых обмоток m

2

Решение

1       Определим номинальный основноймагнитный поток с учетом генераторного режима работы;([2]).

/>

где,

Еан =Uн+[Iан *<sub/>(za+zδ)75o+2∆Uщ ]=230+[155*1,24*0,073+2*1]=246В.-ЭДС при номинальном режиме;

(za+zδ)75o- сопротивление обмотки якоря и добавочныхполюсов при 75ОС =1,24(za+zδ)15o=1,24*0,073Ом;

2а=2 (а=1)-числопараллельных ветвей обмотки;

∆Uщ=1В-падение напряжения на щеточном контакте;

2р=4 (р=2) – числоглавных полюсов;

n=1450 частота вращения;

N = 290 число активных проводников.

Отсюда:

/>

2       Построим кривую намагничивания машины, зависимостьосновного магнитного потока от нормальной силы возбуждения. Для этого рассчитаеммагнитную цепь генератора ряда значений основного магнитного потока — (0,5;0,8; 1,0; 1,1; 1,2) Фδн

Данные расчетов занесем в таблицу 1.

Определим магнитное поле и Н.С. воздушного зазора.

Полюсное деление.

/>

Расчетная полюсная дуга — bδ;

/>

Длинна якоря в осевом направлении;

/>

Расчетная длинна якоря;

/>

Индукция в воздушном зазоре;

/>

Нормальная сила в воздушном зазоре;

/>

Где:   μ0 – 4хπх10-7Гн/м- магнитная проницаемость стали.

kδ– коэффициент зубчатости, равный />

где    t1 – зубцовое деление, равное />

bз1– ширина зуба в верхней части, равна />

γ — коэффициент равный />

отсюда/>

Из этого />

Определим магнитное поле и Н.С. зубцовой зоны.

Зубцовое деление по основанию пазов:

/>

Наименьшая ширина зубца:

/>

Ширина зуба посредине высоты:

/>

Определим индукцию в зубцах при kс = 0,9 – коэффициенте заполнения пакета якоря сталью;

Так как вентиляционных канавок не предусмотрено lc(длинна пакета стали)=la

/>

Пазовый коэффициент у основания паза:

/>

Определим напряженность магнитного поля по характеристикамнамагничивания для стали 1211;

Для:  Вз1 =1,4Т намагниченность Нз1=1580А/мвыбираемпо таблице намагниченности [2].

Вз2 =2,16Т намагниченностьНз2=66000А/м выбираем по семейству кривых (рис 2-9[1]).

Взср =1,71Т намагниченностьНзср=8200А/м выбираемпо таблице намагниченности [2].

Расчетное значение напряженности магнитного поля;

/>

Определим Н.С. для зубцового слоя;

/>

Определим магнитное поле и Н.С. для сердечника якоря.

Высота сердечника якоря;

/>

Индукция в сердечнике якоря;((2-23),[1])

/>

Напряженность магнитного поля в сердечнике якоря похарактеристикам намагничивания для стали 1211;

На=458А/м

Средняя длинна пути магнитного потока в сердечнике якоря;

/>

Н.С. для сердечника якоря;

/>

Определим магнитное поле и Н.С. для сердечника полюса.

Индукция в сердечнике полюса при kс = 0,95 ((2-27),[1]);

/>

Напряженность магнитного поля в полюсе по характеристикамнамагничивания для стали 3413(Вп>1,6T);

Нm<sub/>=665А/м

Н.С. для сердечника полюса;

/>

где /> - высота полюса.

Определим магнитное поле и Н.С. для ярма.

Индукция в ярме;

/>

где />

/>-высота (толщина) ярма.

Отсюда />

Напряженность магнитного поля в ярме по характеристикамнамагничивания для стали 1211,[2];

Ня = 800А/м

Н.С. для ярма;

/>

где:

/>

средняя длинна магнитной линии в ярме.

Отсюда: />

Определим Н.С. на полюс, необходимую для создания основногопотока;

/>

Воспользовавшись данными таблицы 1 построим кривую намагничиваниягенератора, рисунок 1.

3       Определим коэффициент насыщения магнитной цепи;

/>

4       Построим переходную магнитную характеристикугенератора рис. 2, представляющую собой зависимость индукции в воздушном зазорепри холостом ходе от суммы Н.С. воздушного зазора и зубцов на один полюс.

/>

Из таблицы 1 возьмем соответствующие данные и рассчитаем.

/>

По переходной магнитной характеристике генератора определимразмагничивающую Н.С. поперечной реакции якоря.

/>,

где,   /> и /> - определим изрисунка 2;

bδ<sub/>– расчетное значениеполюсной дуги;

Аа – линейная нагрузка на якорь —

/>

/>

/>

5       Рассчитаем Н.С. обмоткивозбуждения при номинальном режиме;

/>

где 2Fo – Н.С.генератора на холостом ходу на пару полюсов, соответствующая магнитному потоку Фδн.

6       Определим число витков обмотки возбуждения на одинполюс

/>

где iв –ориентировочное значение тока возбуждения равное 0,025хIан т.к. мощность генератора небольшая.

7       Вычертим развернутую схему обмотки якоря, дляэтого;

Рассмотрим тип обмотки.

Имеем: т=2, 2р=4, 2а=8, Z=K=28. При данных условиях симметрия соблюдаются т.к. 2а=2рт ит=2, а К/р =28/2=14 — четное число.

Исходя из вышеперечисленного, получаем симметричную двухходовуюдвукратнозамкнутую петлевую обмотку.

Рассчитаем шаги обмотки

Определим первый частичный шаг обмотки

/>

Определим результатирующий шаг обмотки и шаг по коллектору.

y=yk=+2 т.к. т=2.

Второй частичный шаг.

y2=y— y1=2 — 8= -6

По известным значениям шагов построимтаблицу соединений секционных сторон обмотки.

1й ход         1 3 5 7 911 13 15 17 19 21 23 25 27

обмотки     9’ 11’ 13’ 15’ 17’ 19’ 21’ 23’25’ 27’ 1’ 3’ 5’ 7’

2й ход         2 4 6 8 1012 14 16 18 20 22 24 26 28

обмотки     10’ 12’ 14’ 16’ 18’ 20’ 22’ 24’26’ 28’ 2’ 4’ 6’ 8’

Шаг уравнительных соединений первого рода.

yп= К/р =28/2=14

Шаг уравнительных соединений второго рода.

Так как две равнопотенциальные точкиобмотки удалены на одной стороне якоря на yп=14 элементарных пазов ипринадлежат одному ходу обмотки, то выполнение уравнителей второго рода наодной стороне якоря невозможно. Для того чтобы уравнять потенциалы обмотокразных ходов необходимо соединить середину лобовой части секции 1 на сторонепротивоположной коллектору и коллекторную пластину 2. Уравнительное соединениевторого рода достаточно одного, так как оно служит и уравнителем и для серединысекции 15 и начала секции 16.

Уравнительное соединение второго родаявляются одновременно и уравнителями третьего рода. Как видно из рис. 3 придвижении коллектора щетка В1 сначала замкнет пластины 1-2 и тем самым левуюполовину секции 1, а затем пластины 2-3 – правую половину секции 1.

Литература

1. Вольдек А.И. Электрические машины — Л.: Энергия 1978 г.

2. Методические пособия по расчетам машин постоянного тока. ЮУрГУ

3. Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины. Ч.1. Машиныпостоянного тока. Трансформаторы — Л.: Энергия 1972 г.