Реферат: 9. Размещение обмоток главных и добавочных полюсов 18 10
СОДЕРЖАНИЕ
ЛИСТ
Введение 3
Исходные данные 4
1. Главные размеры двигателя 5
2. Дополнительные размеры 6
3. Обмотка якоря 8
4. Пазы якоря полузакрытые, овальные 9
5. Размеры секции и сопротивление обмотки якоря 11
6. Расчет магнитной цепи 12
7. Обмотка вобуждения 15
8. Обмотка добавочных полюсов 17
9. Размещение обмоток главных и добавочных полюсов 18
10. Щетки и коллектор 21
11. Расчет коммутации 22
12. Потери и КПД 23
13. Рабочие характеристики двигателя 26
14. Тепловой расчет 27
К 558. 180111. 000
Изм
Лист
№ Документа
Пдпись
Дата
Разработал
Семушина
Электрические
Литера
Лист
Листов
Проверил
Амос
машины
у
2
28
Н. Контр.
СПЭТК
Введение:
Электромашиностроение - это основная отрасль электротехнической промышленности, изготавливающая генераторы для производства электроэнергии и электродвигатели для привода станков и механизмов.
Основным достижением в области турбогенераторостроения является разработка и освоение в производстве турбогенератора мощностью 500, 800,
1200 Вт.
В области гидрогенератора строения весьма важными достижениями является содержание мощных генераторов с высокими технологическими показаниями.
Достигнуты успехи в производстве крупных электродвигателей. Разработаны и освоены в производстве единые серии электрические машины: серия трехфазных асинхронных двигателей 4А и серии машин постоянного тока 2П.
Проектирование электрической машины - это сложная комплексная задача, включающая расчет и выбор размеров статора, ротора и других электрических машин и конструировании статей и сборочных единиц с последующей компоновкой электрических машин в целом.
Главной задачей электромашиностроения является создание новых образцов электрических машин с высокими технологическими показателями, совершенных в эксплуатации, удовлетворяющих различным требованиям.
^ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Исходные данные:
номинальная мощность Pном=3 кВт;
номинальное напряжение сети Uном=220 В;
номинальная частота вращения nном=1500 об/мин;
высота оси вращения h=250 мм;
степень защиты IP22;
способ охлаждения IC01;
способ возбуждения - параллельное с последовательной стабилизирующей обмоткой;
максимальная частота вращения nmax=2200 об/мин;
класс нагревостойкости изоляции F;
режим работы - продолжительный.
1. Главные размеры двигателя
1.1. Предварительное значение КПД при номинальной нагрузке
’ном = 0,755
1.2. Расчетная мощность двигателя
Pi = kд / Pном = 1,07 / 3 = 2,8 кВт,
где kд = 1,07.
1.3. Наружный диаметр якоря и число главных полюсов
D2 = 112 мм; 2p = 4.
1.4. Предварительное значение коэффициента полюсного перекрытия при
2p = 4 и D2 = 112 мм ’i =0,65.
1.5. Предварительное значение максимальной магнитной индукции в воздушном зазоре
B’ = 0,58 Тл.
1.6. Предварительное значение линейной нагрузки
А’2 = 210 102 А/м.
1.7. Расчетная длина сердечника якоря
6,1 1012Pi 6,1 1012 2,8
li = _________________________________ = __________________________________________ = 114 мм.
k’в k’об’i nномD22 B’ A’2 1 1 0,65 1500 1122 0,58 210 102
1.8. Коэффициент длины сердечника якоря
= li / D2 = 114 / 112 = 1,02,
что находится в пределах рекомендуемых значений.
1.9. Внутренний диаметр сердечника якоря
D2вн = 0,31 D2 = 0,31112 = 39,2.
2. Дополнительные размеры
2.1. В соответствии с таблицей принимаем: марка электротехнической стали сердечника якоря - 2013; форма пазов на якоре - полузакрытые овальные (см.рис. 1); тип обмотки якоря - всыпная.
Рис. 1.
2.2. В соответствии с таблицей предусматриваем в сердечнике якоря аксиальные вентиляционные каналы в один ряд,
число каналов nк2 = 0,
диаметр одного канала dк2 = 0.
2.3. Конструктивная длина сердечника якоря
l2 = li = 114 мм.
2.4. Воздушный зазор эксцентричный. По рисунку принимаем
0,9 мм,
тогда
max = 0,9 / 1,5 = 0,6 мм;
min = 0,9 2 = 1,8 мм.
2.5. Длина сердечника главного полюса
lm = l2= 114 мм.
2.6. Предварительное значение высоты главного полюса
hm = 40 мм.
2.7. Полюсное деление
D2 / 2p = 3,14 112 / 4 = 88 мм.
2.8. Магнитная индукция в сердечнике главного полюса
Bm = 1,65 Тл.
2.9. Ширина сердечника главного полюса
B ’’i ’ 0,58 0,65 88 1,2
bm = _______________ = _______________________ = 24 мм.
k’c1 Bm 0,98 1,65
2.10. Ширина выступа полюсного наконечника главного полюса
bmн = 0,10 bm = 1,10 24 2 мм.
2.11. Высота полюсного наконечника в основании выступа
B ’ 0,58
hm = ___________ (bp - bm)= _________________ (57 - 24)= 7 мм,
1,67 Bm 1,67 1,65
где длина полюсного наконечника
bp = ’i = 0,65 88 = 57 мм.
2.12. Сердечники главных и добавочных полюсов изготавливаем из электротехнической стали марки 3411 толщиной 1 мм (kc = 0,98).
2.13. Длина сердечника добавочного полюса
lд = l2 = 114 мм.
2.14. Ширина сердечника добавочного полюса
bд = 20 мм.
Число добавочных полюсов
2pд = 4.
2.15. Воздушный зазор между якорем и добавочным полюсом
д = 3 мм.
2.16. Длина станины
lc1 = l2 + kl = 114 + 0,65 88 = 171 мм,
где kl = 0,65. Материал станины - сталь марки Ст3.
2.17. Толщина станины
B’’i ’ l2 0,58 0,65 88 1,2 114
hc1 = ___________________ = ___________________________ ~ 10,3 мм,
2 Bc1 lc1 2 1,28 171
где Bc1 = 1,28 Тл.
2.18. Внутренний диаметр станины
D1вн = D2 + 2min + 2hm + 2= 112 + 2 0,6 + 2 40 + 2 0,9 = 195 мм.
2.19. Наружный диаметр станины
D1 = D1вн + 2hc1 = 195 + 2 10,3 = 215,6 мм.
3. Обмотка якоря
3.1. Номинальный ток якоря
Pном 103 3 103
I2ном = _______________ (1 - ki) = ______________ (1 - 0,1) = 16 А,
’номUном 0,755 220
Так как I2ном < 700 А, то в соответствии с таблицей принимаем простую волновую обмотку якоря 2а2 = 2.
3.2. Принимаем зубцовое деление
t2 = 15 мм.
3.3. Число пазов якоря
z2 = D2 / t2 = 3,14 112 / 15 = 23 паза,
что удовлетворяет требованиям таблицы.
3.4. Число эффективных проводников в обмотке якоря
N2 = A’2 D2 2а2 / I’2ном 103 = 210 102 3,14 112 2 / 16 103 = 923.
Принимаем
N2 =920,
тогда
N2 / z2 = 920 / 23 = 40.
3.5. Диаметр коллектора
Dк = 0,80 D2 = 0,80 112 = 90 мм,
что соответствует стандартному значению Dк .
Максимальная окружная скорость на коллекторе
vmax = Dкnmax / 60 103 = 3,14 78 1500 / 60 103 = 7 м/с,
что не превышает допускаемого значения 40 м/с.
3.6. Составляем таблицу вариантов.
Так как напряжение Uк не должно превышать 16 В, принимаем
№ Варианта
Uп
K=Uп z2
Dк, мм
tк , мм
N2
Wc2= _____
2K
Uк ,В
5
115
90
3,0
4
7,6
3.7. Шаги обмотки якоря:
первый частичный шаг по якорю
y1 = (zэ / 2p) + = (115 / 4 ) + 0,25 = 29;
шаг обмотки по коллектору
yк = (K + 1) / p = (115 + 1) / 2 = 57;
шаг обмотки по реальным пазам
yz = (z2 / 2p) + = (23 / 4) + 0,25 = 6.
3.8. Уточненное значение линейной нагрузки
N2I2ном 920 16
A2 = ________________ = ____________________ = 209 10 2 А/м
2а2 D2 10-3 2 3,14 112 10-3
где
N2 = 2Uпz2 c2 = 2 5 23 4 = 920.
4. Пазы якоря полузакрытые овальные
4.1. Частота перемагничивания якоря
f2 = p nном / 60 = 2 1500 / 60 = 50 Гц.
4.2. Ширина зубца якоря в его основании
bz2min = B ’t2 / kc2B ’z2max = 15 0,58 / 0,95 2,3 = 3,98 мм,
где
Bz2max = 2,3 Тл.
4.3. Высота зубца якоря
hz2 = 21 мм.
4.4. Высота спинки якоря
D2 - D2вн (112 - 39)
hc2 = _____________ - hz2 = _______________ - 21= 15,5 мм.
2 2
4.5. Магнитная индукция в спинке якоря
B’ ’i
Bс2 = _________________________ = _________________________________ = 0,78 Тл.
2kc2 (hc2 - __dк2) 2 0,95 (15,5 - __ 0)
4.6. Ширина паза
(A2 - 2 hz2) 3,14 (112 - 2 19)
bп2 = __________________ - bz2min = ____________________ - 3,86 = 6,24 мм.
z2 23
4.7. Диаметр меньшей окружности паза
(D2 - 2hz2) - z2 bz2 3,14 (112 - 2 0,8) - 23 3,98
dп2 = _____________________________ = ____________________________________________ = 5,46 мм.
z2 -
4.8. Диаметр большой окружности паза
(D2 - 2hш2) - z2bz2 3,14 (112 - 2 0,8) - 23 3,98
d’п2 = _________________________ = _________________________________________ = 9,76 мм,
z2 + 23 + 3,14
Расстояние между центрами окружностей
hп2 = hz2 - hш2 - 0,5 (d’п2 + dп2) = 21 - 0,8 - 0,5 (9,76 + 5,46) = 12,6 мм.
4.9. Площадь паза в свету
Sп2 = ( / 8)[(d’п2 - bпр)2 + (dп2 - bпр)2] + 0,5 (d’п2 + dп2 - 2bпр) hп2 =
(3,14 / 8) [(9,76 - 0,1)2 + (5,46 -0,1)2]+ 0,5(9,76 + 5,46 - 2 0,1) 12,6 = 142 мм2,
где bпр = 0,1 припуск на сборку сердечника якоря по ширине паза.
4.10. Площадь паза, занимаемая обмоткой
Sоб = Sп2 - Sи- (Sкл + Sпр) = 142 - 17,2 - 8,19 = 116,6 мм2,
где Sи - площадь, занимаемая корпусной изоляцией, мм2
Sи ~ 0,5 bи ( d’п2 + dп2 + 4hп2) = 0,5 0,35 (3,14 9,76 + 3,14 5,46 + 4 12,6) = =17,2 мм2,
Sкл + Sпр ~ 1,5 dп2 = 1,5 5,46 = 8,19 мм2.
4.11. Предварительное значение диаметра изолированного обмоточного провода круглого сечения
d’из = Kз2 Sобz2 / N2 = 0,70 142 23 / 920 = 1,58 мм.
Уточненное значение коэффициента заполнения паза якоря при стандартном диаметре изолированного провода
Kз2 = N2d2из / Sобz2 = 920 (158)2 / 142 23 = 0,70
4.12. Допустима плотность тока
доп = (A2 доп) 10-6 / A2 = 1,1 1011 10-6 / 209 102 = 5,3 A/мм2,
при
D2 = 112 мм,
принимаем
A2 доп = 1,1 1011 А2/ мм3.
4.13. Плотность тока в обмотке якоря
2 = I2ном / 2a2 nэл q2эл = 16 / 2 1 1,767 = 4,53 А/мм2,
что не превышает допустимое значение плотности тока.
Конструкция изоляция пазовых и лобовых частей обмотки якоря при напряжении, не превышающем 600 В.
5. Размеры секции и сопротивление обмотки якоря
5.1. Среднее значение зубцового деления якоря
tср2 = (D2 - hz2) / z2 = 3,14 (112 - 21) / 23 = 12,4 мм.
5.2. Средняя ширина секции обмотки якоря
bс,ср = tср2yz = 12,4 6 = 74 мм.
5.3. Средняя длина одной лобовой части обмотки
bс,ср 74
bл2 = __________________________ - hz2 + 40 = ____________________________ - 21 + 40 = 285мм
1 - [( bп2 + 3,5) / t2]2 1 - [( 6,24 + 3,5) / 15]2
5.4. Средняя длина витка обмотки
lср2 = 2 (l2 + lл2) = 2 (114 + 285) = 798 мм.
5.5. Вылет лобовой части обмотки якоря
bс,ср (bп2 + 3,5) hz2 74(6,24 + 3,5)
lв2 = _______ ___________________________ + _____ + 20 = ________ ____________________________ +
2 1 + [( bп2 + 3,5) / t2]2 2 2 1 - [( 6,24 + 3,5) / 15]2
21
+ _______ + 20 = 51 мм.
2
5.6. Активное сопротивление обмотки якоря
cuN2lср2 103 24,4 10-9 920 798 103
r2 = ____________________ = ___________________________ = 1,26 Ом.
2(2a2)2nэл q2эл 2 (2)2 1 1,767
6. Расчет магнитной цепи
6.1. Предварительное значение ЭДС двигателя при номинальной нагрузке
Е’2ном = 0,5 Uном (1 + ’ном ) = 0,5 220 (1 + 0,755) = 193 В.
6.2. Полезный магнитный поток
60а2 Е2ном 60 1 193
Ф = _________________ = ______________________ = 0,0042 Вб.
p N2nном 2 920 1500
6.3. Уточненное значение магнитной индукции в воздушном зазоре
Ф 106 0,0042 106
B = ____________ = ________________ = 0,64 Тл.
’i li 0,65 88 114
6.4. Коэффициента воздушного зазора
k = kkб = 1,32 1,24 = 1,64
bп2 6,24
k= 1 + ___________________________ = 1 + _________________________________ = 1,32
t2 - bп2 + 5 t2 / bп2 15 - 6,24 + 5 0,9 15 / 6,24
nб lб hб 0,25 147 3
k= 1 + ___________________________ = 1 + _________________________________ = 1,33
l2 ( + hб) - nб lб hб 114 (0,9 + 3) - 0,25 147 3
где
nь lь = 0,25 l2 ; hб = 3 мм.
6.5. Магнитное напряжение воздушного зазора
F = 0,8 B k 103 = 0,8 0,5 0.9 1,3 103 = 478,8 A.
6.6. Магнитная индукция в наименованием сечением зубца
Bzmax = Bt2 / kc2 bz2min = 0,34 15 / 0,95 3,98 = 2,54 Тл,
где
bz2min = 3,98.
6.7. Ширина зубца в его наибольшем расчетном сечении
bz2max = t2 - bп2 = 15 - 6,24 = 8,76 мм.
6.8. Ширина зубца в его среднем расчетном сечении
bz2ср = 0,5 (bz2min - bz2max ) = 0,5 (3,98 + 8,76) = 6,31 мм.
6.9. Магнитная индукция в расчетных сечениях зубца:
в наименьшем
Bz2max = 1,98 Тл;
в наибольшем
Bz2min = Bt2 / kc2 bz2max = 0,64 15 / 0,95 8,76 = 1,15 Тл,
в среднем
Bz2ср = Bt2 / kc2 bz2ср = 0,64 15 / 0,95 6б31 = 1,60 Тл,
6.10. Коэффициент для определения напряженности магнитного поля в наименьшем сечении зубца
kп2max = t2 / kc2bz2min = 15 / 0,95 3,98 = 3,96.
6.11. Напряженность поля при
Bz2max = 1,94 Тл
для стали марки 2013
Hz2max = 1 104 А/м .
6.12. Напряженность поля при
Bz2min = 0,9 Тл
Bz2ср = 1,25 Тл
Hz2min = 190 А/м
Hz2ср = 430 А/м
6.13. Расчетное значение напряженности поля в зубце
Hz2 = (Hz2max +4Hz2ср + Hz2min) / 6= (1 104 + 4 430 + 190) / 6 = 320 103 А/м
6.14. Магнитное напряжение зубцового слоя якоря
Fz2 = Hz2 hz2 10-3 = 320 103 21 10-3 = 6720 А.
6.15. Магнитная индукция в спинке якоря
B i
Bс2 = _________________________ = _________________________________ = 1,24 Тл.
2kc2 (hc2 - __dк2) 2 0,95 (15,5 - __ 0)
6.16. Расчетная длина магнитной силовой линии в спинке якоря
Lc2 = ( / 2p) (D2вн + hc2) + hc2 = (3,14 / 4)(39 + 15,5) + 15,5 = 58 мм.
6.17. Напряженность поля в спинке якоря
Hс2 = 225 A/м.
6.18. Магнитное напряжение спинки якоря
Fc2= Hс2 Lc2 10-3 = 225 490 10-3 = 110 A.
6.19. Магнитная индукция в сердечнике главного полюса
гФ 106 1,2 0,0042 106
Bт = ______________ = ___________________ = 1,88 Тл.
lт kc1 bт 114 0,98 24
6.20. Напряженность поля в сердечнике главного полюса
Hт = 760 A/м
6.21. Магнитное напряжение сердечника главного полюса
Fт = HтLт 10-3 = 760 40 10-3 = 30 A,
где
Lт = hт = 40 мм.
6.22. Зазор между главным полюсом и станиной
тс1 = 2 lт 10-4 + 0,1 = 2 114 10-4 + 0,1 = 1, 122 мм.
6.23. Магнитное напряжение зазора между главным полюсом и станиной
Fтс= 0,8 Bт тс1103 = 0,8 1,45 0.122 103 = 141 A.
6.24. Магнитная индукция в спинке станины
гФ 106 1,2 0,0042 106
Bт = ______________ = ___________________ = 1,43 Тл.
2 lс1 hc1 2 171,2 10,3
lс1 ~ l2 + kl = 114 + 0,65 88 = 171,2
Полученное значение магнитной индукции мало отличается от принятого
6.25. Напряженность поля в спинке станины по таблице для массивных станин
Hс1 = 1127 A/м.
6.26. Расчетная длина магнитной силовой линии в спинке станины
Lc1 = ( / 2p) (D1вн + hc1) + hc1 = (3,14 / 4)(195 + 10,3) + 10,3 = 171 мм.
6.27. Магнитное напряжение станины
Fc1= Hс1 Lc1 10-3 = 1127 171 10-3 = 193 A.
6.28. Магнитодвижущая сила обмотки возбуждения на пару полюсов в режиме холостого хода
Fво = 2 F + 2 Fz2 + Fc2 + 2 Fт + 2 Fтс + Fc1 =
= 2 478,8 + 2 6720 + 2 110 + 2 30 + 193 = 15385 A.
7. Обмотка возбуждения
7.1. Поперечная МДС обмотки якоря на пару полюсов
F2= 0,5 N2 I2ном / 2a2 p = 0,5 920 16 / 2 2 = 1840 A.
7.2. Коэффициент учитывающий размагничивающее действие МДС поперечной реакции якоря при
Bz2max = 1,98 Тл,
F2/ Fво = 1840 / 15385 = 0,12
kp,2 = 0,175
7.3. Размагничивающее действие МДС поперечной реакции якоря на пару полюсов
Fqd= kp,2F2 = 0,175 1840 = 322 A.
7.4. Требуемое значение МДС обмотки возбуждения при нагрузке на пару полюсов
Fв,н = Fво + Fqd - Fc = 15385 + 322 - 276 = 15431 A,
где МДС стабилизирующей обмотки на пару полюсов
Fc = 0,15 F2 = 0,15 1840 = 276 A.
7.5. Средняя длина витка многослойной полюсной катушки параллельного возбуждения
lср,к = 2 (lт + bт) + (bк,ш + 2bиз + 2bз + 2bк) =
2 (114 + 24) + 3,14 (15 + 2 0,2 + 2 0,6 + 2 2) = 340 мм,
где ширина катушки
bк,ш = 15 мм,
толщина изоляции катушки
bиз = 0,2 мм,
односторонний зазор между катушкой и сердечником полюса
bз = 0,6 мм,
толщина каркаса
bк = 2 мм.
7.6. Площадь поперечного сечения обмоточного провода (при последовательном соединении всех полюсных катушек)
q’в = Fв,нkзап cup lср,к 103 / Uв = 15431 1,05 24,4 10-9 340 103 = 0,157 мм2,
По таблице принимаем катушку возбуждения из изолированного провода круглого сечения, многослойную по ширине и высоте; принимаем провод марки ПЭТ - 155
qв = 1,539 мм2,
d = 1,4 мм2,
dиз = 1,485 мм2.
7.7. Число витков в полюсной катушке
к,в = Fв,н / 2 ’в qв = 15431 / 2 5 0,157 = 127,
где плотность тока по
’в = 5 A/мм2.
7.8. Сопротивление обмотки возбуждения
rв = cu 2к, в lср,к 103 / qв = 24,4 10-9 4 127 340 103 / 0,157= 27 Ом.
7.9. Наибольшее значение тока возбуждения
Iв = Uв / rв = 220 / 27 = 8,1 А.
7.10. Уточненное значение плотности тока в обмотке возбуждения
В = I в / qв = 8,1 / 1,539 = 5,2 А/мм2.
7.11. Число витков в полюсной катушке стабилизирующей обмотки
к,c = Fсac / I2ном = 276 1 / 16 = 17,25 ,
принимаем
к,c = 17,
число параллельных ветвей
ac = 1 .
7.12. Площадь поперечного сечения обмоточного провода стабилизирующей обмотки
q’c = I2ном / ac c = 16 / 1 4,9 = 3,265 мм2 .
7.13. По таблице принимаем для изготовления полюсных катушек стабилизирующей обмотки неизолированный медный провод круглого сечения.
qc =3,53 мм2,
d = 2,12 мм2,
dиз = 2,22 мм2.
7.14. Уточненное значение плотности тока в стабилизирующей обмотке
c = I2ном / ac qc = 16 /1 3,53 = 4,532 А/мм2.
7.15. Радиус закругления медного провода катушки стабилизирующей обмотки
r = 0,5 (bc + 2bз) = 0,5 (4,25 + 2 0,6) = 2,725 мм,
минимально допустимый радиус закругления
rmin = 0,05 b2 / a = 0,05 4,252 / 0,80 = 1,13 мм.
7.16. Средняя длина витка катушки стабилизирующей обмотки
lср,к = 2 (lт + bт) + (bк,с + 2 r) = 2 (114 +24) + 3,14 (13 + 2 2,725) = 334 мм,
где
bк,с = b = 13 мм.
7.17. Сопротивление стабилизирующей обмотки
2pcu lср,к к,c 103 4 24,4 10-9 340 17 103
rс = ________________________ = ____________________________ = 0,157 Ом.
ac2 qc 12 3,53
8. Обмотка добавочных полюсов
8.1. Число витков катушки добавочного полюса
к,д = kдF2aд / 2I2ном =1,25 1840 1 / 2 16 = 71,875 витков,
принимаем
к,д = 72 витка,
где
aд = 1,
kд = 1,25
8.2. Площадь поперечного сечения проводника катушки добавочного полюса
q’д = I2ном / aдд = 16 / 1 4,9 = 3,26 мм2 .
д = 4,9.
8.3. Принимаем для изготовления катушек добавочных полюсов голый медный провод круглого сечения по таблице
qд = 3,53 мм2.
8.4. Уточненное значение плотности тока в обмотке добавочных полюсов
д = I2ном / aд qд = 16 / 1 3,53 = 4,53 A/мм2 .
8.5. Средняя длина витка катушки добавочного полюса
lср,к = 2lд + (bд + bк,д + 2bз + 2bиз) = 2 114 + 3,14 (2 + 13 + 2 0,6 + 2 0,2) = =280 мм,
где
bк,д = b = 13,
bз = 0,6,
bиз = 0,2.
8.6. Сопротивление обмотки добавочных полюсов
cu lср,к к,д 2p 103 24,4 10-9 340 72 4 103
rд = ________________________ = ____________________________ = 0,66 Ом.
aд2 qд 12 3,53
9. Размещение обмоток главных и добавочных полюсов
9.1. Ширина многослойной катушки главного полюса
bк,в = kpNш dиз + bиз,пр = 1,05 10,1 1,485 + 2,4 = 18,1 мм,
где
Nш = bк,ш / dиз = 15 / 1,485 = 10,1
kp = 1,05,
bиз, пр = 2 + 0,2 2 =2,4 мм.
9.2. Высота многослойной катушки главного полюса с учетом разделения полюсной катушки на две части вентиляционным каналом шириной
bв,к = 0,
hк,в = kpNв dиз + hиз,пр + bв,к = 1,05 12,5 1,485 + 1,485 0 = 21 мм,
где Nв - число изолированных проводов по высоте катушки:
Nв = к,в / Nш = 127 / 10,1 = 12,5;
высота прокладок и каркаса
hиз,пр = 1,485 мм.
9.3. Высота полюсной катушки стабилизирующей обмотки
hк,с = h + hиз,пр = 1,485 мм,
где
hиз,пр = 1,485 мм.
9.4. Общая высота катушек и вентиляционного канала главного полюса
hr,п = hк,в + hк,с = 21 + 1,485 = 22,485 мм.
9.5. Площадь занимаемая непосредственно в межполюсном окне двумя частями (секциями) катушки возбуждения, включая все прокладки и вентиляционный зазор
Qк,в = bк,вhк,в = 18,1 21 = 380 мм2.
Рис. 2.
Эскиз междуполюсного окна двигателя постоянного тока
(3 кВт, 220 В, 1500 об/мин).
9.6. Высота катушки добавочного полюса из неизолированной меди
hк,д = kp [к,дh + 0,3(к,д - 3)] + 2 =
= 1,05 [71,85 0 +0,3(71,85 - 3)] + 2 ~ 24 мм.
9.7. На рисунке показан эскиз межполюсного окна. При этом площадь занимаемая полюсной катушкой возбуждения из двух секций, включая вентиляционный зазор 0 мм, составляет Qк,в = 380 мм2, а компоновка этих секций такова, что минимальный воздушный промежуток между выступающими краями главных и добавочных полюсов, а так же между краями полюсных катушек и внутренней поверхностью станины составляет 0 мм.
10. Щетки и коллектор
10.1. Расчетная ширина щетки
Dк а2 90 1
bщ’ = kз,кbн,з_____ - tк (Nш + к - _____ ) = 0,75 31 _____ - 3 (4 + 0,25 - ___ ) = 7,68 мм;
D2 p 112 2
здесь
kз, к = 0,75;
tк = 3 мм;
bн, з = - bр = 88 - 57 = 31 мм;
к = (K / 2p) - y1 = (115 / 4) - 29 = 0,25.
По таблице принимаем стандартную ширину щетки
bщ = 8 мм.
10.2. Число перекрываемых щеткой коллекторных делений
= bщ / tк = 8 / 3 = 2,
что находится в пределах рекомендуемых значений для простой волновой обмотки якоря.
10.3. Контактная площадь всех щеток
Sщ = 2 Iном / ’щ = 2 16 / 0,11 = 290 мм2 ,
где принимаем по таблице для электрографитированных щеток марки ЭГ14
щ = 0,11 А/мм2.
10.4. Контактная площадь щеток одного бракета
Sщ,,б = Sщ / 2p = 290 / 4 = 73 мм2 .
10.5. Требуемая длина щетки
l’щ = Sщ ,б / bщ = 73 / 8 = 9,125 мм,
принимаем на одном бракете по одной щетке
(Nщ,б = 1).
Длина одной щетки
lщ = 10 мм.
10.6. Плотность тока под щеткой
щ = 2 Iном / Nщ,б bщ lщ 2p = 2 16 / 1 8 10 4 = 0,1 А/мм2 ,
что не превышает рекомендуемого значения
’щ = 0,11 А/ мм2.
10.7. Активная длина коллектора при шахматном расположении щеток
lк = Nщ,б (lщ + 8) + 10 = 1 (10 + 8) + 10 = 28 мм.
10.8. Ширина коллекторной пластины
bк = tк - bиз = 3 - 0,2 = 2,8 мм,
толщина изоляционной прокладки
bиз = 0,2 мм.
11. Расчет коммутации
11.1. Окружная скорость якоря
U2 = D2n 10-3 / 60 = 3,14 112 150 10-3 / 60 = 8,792 м/с.
11.2. Приведенный коэффициент проводимости пазового рассеяния якоря при круглых пазах
hz2hш2lл2 2,5 108a2
= 0,6 _____ + _____ + _____ + ________________________ =
dп2bш2 l2 c2l2 A22p
21 0,8 291 2,5 108 1
= 0,6 _____ + _____ + _____ + _____________________________ = 10,142 .
6,24 6,24 114 4 114 209 102 8,79 2
11.3. Реактивная ЭДС
Ep = 2 c2liv2 10-5 = 2 4 114 209 102 8,792 6,49 10-5 = 10876 B.
12. Потери и КПД
12.1. Масса зубцового слоя якоря
dп2 + d’п2
Gz2 = 7,8 10-6z2bz2 (hп2 + _______________ ) likc =
4
5,46 + 9,76
= 7,8 10-6 24 6,36 ( 12,6 _______________ ) 114 0,95 = 2,01 кг.
4
12.2. Масса стали спинки якоря
Gс2 = 7,8 10-6 {( / 4)[(D2 - 2 hz2)2 - D22вн - d2к2nк2]} likc =
= 7,8 10-6 {( / 4)[(112 - 2 21)2 - 39,22 - 0 0]}114 0,95 = 2,23 кг.
12.3. Магнитные потери в сердечнике якоря
Pм2 = 2,3 P1,0/50 (f2 / 50) (B2z2срGz2 + B2c2Gс2) =
= 4,02 (1,252 2,60 + 0,972 2,88) = 27 Вт,
где
f2 = p n / 60 = 2 1500 / 60 = 50 Гц;
P1,0/50 = 1,75 Вт/кг;
= 1,4;
принимаем
2,3 P1,0/50 (f2 / 50) = 4,02 Вт/кг;
12.4. Электрические потери в обмотке возбуждения
Pэ,в = U2в / rв = 2202 / 25,6 = 1891 Вт.
12.5. Электродвижущая сила якоря при номинальной нагрузке двигателя
P N2 2 920
E2ном = ___________ Фnном = ___________ 0,0048 1500= 193,2 В.
60а2 60 1
12.6. Уточненное значение тока якоря при номинальной нагрузке
I2ном = (Uном + E2ном - Uщ ) / r = (220 193,2 - 2,5) / 2,207 = 10,7 A,
r = r2 + rc +rд = 1,39 + 0,15 + 0,66 = 2,207 Ом,
Uщ = 2,5 В.
12.7. Электрические потери в обмотке якоря
Pэ2 = I22номr2 = 10,72 1,39 = 162 Вт.
12.8. Электрические потери в обмотках статора, включенных последовательно с обмоткой якоря
Pэ,п1 = I22ном (rд + rc) = 10,72 (0,66 + 0,157) = 93,5 Вт.
12.9. Электрические потери в переходном щеточном контакте
Pэ,щ = Uщ I22ном = 2,5 10,7 = 26,75 Bт.
12.10. Потери на трение щеток о коллектор где окружная скорость на коллекторе
Pт,щ = 0,5 Sщ v2 = 0,5 290 7,06 = 10,24 Bт,
где окружная скорость на коллекторе
vк = Dкnном / 60 10-3 = 3,14 90 1500 / 60 10-3 = 7,06 м/с.
12.11. Потери на трение в подшипниках и на вентиляцию
Pт.п,в = 20 Вт
Рис.3.
Рабочие характеристики двигателя постоянного тока
( 3 кВт, 220 В, 1500 об/мин).
12.12. Суммарные механические потери
Pмех = Pт,щ + Pт.п,в = 10,24 + 20 = 30,24 Вт.
12.13. Добавочные потери
Pдоб = 0,001 Pном / ном 10-3 = 0,001 3 / 0,755 10-3 = 0,012 Вт.
12.14. Суммарные потери в двигателе
P = (Pм2 + Pэ2 + Pэ,в + Pэ,п1 + Pэ,щ + Pмех + Pдоб) 10-3 =
= (27 = 162 + 1891 + 93,5 + 26,75 + 30,24 + 0,012) 10-3 = 2,23 кВт.
12.15. Коэффициент полезного действия двигателя при номинальной нагрузке
д,ном = 1 - P/ P1 = 1 -2,23 / 4,3 = 0,48,
где
P1 = Uном (I2ном + Iв) 10-3 = 230 (10,7 + 8,6) 10-3 = 4,3 Вт.
13. Рабочие характеристики двигателя
Расчет рабочих характеристик двигателя приведен в таблице. По данным этой таблицы построены рабочие характеристики рисунок 3.
= I2 / I2ном
0,2
0,50
0,75
1,0
1,25
I2 ,A
3,2
8
12
16
20
Pm2+Pэ,в+Pмех, Вт
121,82
109,62
164,43
219,24
121,82
Pэ2, Вт
32,4
81
20,16
162
202,5
Pэ,п 2, Вт
18,7
46,8
70,1
93,5
116,9
Pэ,щ, Вт
5,35
13,37
20,06
26,75
33,43
Pдоб, Вт
0,0025
0,006
0,009
0,012
0,015
P, кВт
0,45
1,12
1,67
2,23
2,79
I=I2 +Iв,А
4,8
12,1
18,1
24,1
30,1
P1=Uном I10-3,
Вт
10,60
26,51
39,76
53,02
66,28
0,151
0,378
0,566
0,755
0,944
P2= P1
8,01
20,01
30,02
40,03
50,04
E2, B
38,6
96,6
144,9
193,2
241,5
n , об/мин
300
750
1125
1500
1875
еще рефераты
Еще работы по разное
Реферат по разное
Планеты-гиганты содержание
17 Сентября 2013
Реферат по разное
Старовойтенко Е. Б. Современная психология: формы интеллектуальной жизни издательство «Академический проект» Москва 2001
17 Сентября 2013
Реферат по разное
Магнитно-ядерный резонанс при исследовании спинного мозга
17 Сентября 2013
Реферат по разное
Распространение букинистической книгопродукции в Приморье: традиции и инновации
17 Сентября 2013