(5 оценок, среднее: 4,80 из 5)
Загрузка...
Учебная работа. Проект расчета электрической машины постоянного тока
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ
ДОНЕЦЬКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ технический УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра “Электронные машинки”
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Тема: “Проект расчета электронной машинки неизменного тока”
Объяснительная записка к курсовому проекту
по дисциплине “Электронные машинки”
КП 09.0601-99-514.14.00.00. ПЗ
Выполнил: И.С. Стеценко
студент гр. ЭАПУ-97а
Проверил: доктор А.С Апухтин
Нормоконтролёр: А. А. Гусаров
Донецк, 1999 г
РЕФЕРАТ
Объектом разработок является движок неизменного тока номинальной мощностью 4,5 кВт, номинальным напряжением 220 В, номинальной частотой вращенья 1000 о/мин и степенью защиты IP44.
Цель работы — изучить устройство и принцип деяния, также зависимости меж физическими величинами и геометрией машинки, связи меж отдельными физическими величинами, спроектировав движок неизменного тока.
Проектирование производится на базе опыта проектирования и тесты огромного числа машин, огромное количество геометрических характеристик и значения физических величин, к примеру, индукции в разных участках магнитной цепи машинки, были приняты либо рассчитаны на базе опытнейших зависимостей этих величин от частоты вращения, высоты оси вращения либо степени защиты мотора. Потому что в базу проектирования был положен отдельный типоразмер электродвигателей единой серии 2П, то при расчёте были применены некие справочные данные, соответствующие для данной серии.
В итоге проектирования был рассчитан и разработан конструктивно движок неизменного тока, также рассчитаны его рабочие свойства, что дозволяет судить о месте использования данного мотора.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ НАГРУЗКИ, ОБМОТКА ЯКОРЯ, ПОТЕРИ, МАГНИТНАЯ ЦЕПЬ, ОБМОТКА ВОЗБУЖДЕНИЯ, КОММУТАЦИЯ, КПД, КОНСТРУИРОВАНИЕ, МОЩНОСТЬ.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Список условных обозначений
Выбор электромагнитных нагрузок и расчёт основных размеров
Выбор обмотки якоря
Расчёт геометрии зубцовой зоны
Расчёт обмотки якоря
Расчёт магнитной цепи
Расчёт параллельной обмотки возбуждения
Расчёт коллектора и щёток
Коммутационные характеристики
Расчёт обмотки дополнительных полюсов
Утраты и КПД
Рабочие свойства мотора со стабилизирующей обмоткой
Рабочие свойства мотора без стабилизирующей обмотки
Термический расчёт
Вентиляционный расчёт
Вывод
Перечень использованной литературы
приложение А. Сводные данные расчёта мотора неизменного тока
Приложение В. Список замечаний нормконтролёра
ВВЕДЕНИЕ
Плюсами движков неизменного тока являются отличные пусковые характеристики и возможность плавного регулирования частоты вращения в широком спектре. Недочетами этих машин являются высочайшая стоимость, пониженная надёжность и сложность в изготовлении.
Соответственно их достоинством, движки получили распространение в станкостроении, в металлургической индустрии, также употребляются для привода подъёмных средств, в качестве термических движков привода тс, в качестве крановых движков.
Недочеты машин неизменного тока обоснованы коллекторно-щёточным узлом, который делает функцию преобразования переменного тока в неизменный и напротив. Необходимыми параметрами машин неизменного тока являются электромагнитные перегрузки, которые выбирают по опытным кривым, приобретенным в итоге конструирования почти всех машин. Вхождение электромагнитных нагрузок в рекомендуемые пределы обеспечивает превышение температуры отдельных частей машинки над температурой охлаждающей среды меньше максимально допустимого.
способ расчёта машин неизменного тока основан на «магнитной неизменной», определяемой из допустимых электромагнитных нагрузок.
машинки неизменного тока серии 2П по сопоставлению с машинками остальных серий владеют радом преимуществ, а конкретно: завышенная нагрузочная способность, расширенный спектр регулирования частоты вращения, усовершенствованные динамические характеристики, уменьшенный шум и вибрация при работе, увеличенная надёжность и ресурс работы.
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
движок электромагнитный ток
— коэффициент полезного деяния
— поперечник якоря
— линейная перегрузка якоря
— расчётный коэффициент полюсного перекрытия
— магнитная индукция в воздушном зазоре
— длина якоря
— полюсное деление
— расчётная ширина полюсного наконечника
— число пазов якоря
— число коллекторных пластинок
— число пар параллельных веток обмотки якоря
— номинальный ток якоря
— ток в параллельной ветки обмотки якоря
— число действенных проводников
— зубцовое деление по внешнему поперечнику якоря
-число действенных проводников
-число витков в обмотке якоря
— внешний поперечник коллектора
— окружная скорость коллектора
— коллекторное деление
— плотность тока в обмотке якоря
— сечение проводника
— результирующий шаг обмотки якоря
— 1-ый частичный шаг обмотки якоря
— 2-ой частичный шаг обмотки якоря
— шаг обмотки по коллектору
— ширина зубца
— коэффициент наполнения паза
— индукция в зубцах якоря
— больший радиус паза
— наименьший радиус паза
— ширина шлица паза
— высота паза
— площадь паза в штампе
— площадь сечения пазовой изоляции
— односторонняя толщина пазовой изоляции
— площадь пазового клина
-площадь сечения паза, заполненная обмоткой
— площадь сечения паза
— коэффициент наполнения паза изолированными проводниками
— число простых проводников в одном действенном проводнике
— высота спинки якоря
— внутренний поперечник якоря
— магнитная индукция в спинке якоря
— магнитный поток на полюс
— средняя длина полувитка обмотки якоря
— длина лобовой части
— сопротивление обмотки
— удельное сопротивление меди при рабочей температуре
— масса обмотки
— коэффициент рассеяния
— ширина выступа полюсного наконечника
— ширина сердечника головного полюса
— индукция в сердечнике головного полюса
— индукция в станине
— сечение станины
— длина станины
— высота станины
— внутренний поперечник станины
-наружный поперечник громоздкой станины
— воздушный зазор
-ЭДС якоря
—индукция в воздушном зазоре
— магнитное напряжение воздушного зазора
— магнитное напряжение зубцов якоря
— магнитное напряжение ярма якоря
— магнитное напряжение сердечника головного полюса
— магнитное напряжение станины
— суммарная МДС на полюс
— МДС обмотки возбуждения
— размагничивающее действие реакции якоря
-средняя длина витка обмотки возбуждения
— число витков обмотки возбуждения на полюс
— ток возбуждения
— длина обмотки возбуждения
— число щёток на болт
— активная длина коллектора
— реактивная ЭДС
— поток в сердечнике дополнительного полюса
— сечение сердечника дополнительного полюса
— число витков обмотки дополнительного полюса
— длина полувитка обмотки дополнительного полюса
— потребляемая мощность машинки
— суммарные утраты в машине
— МДС стабилизирующей обмотки
— номинальная мощность мотора
-номинальный момент мотора
— номинальная частота вращения мотора
1. ВЫБОР ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ НАГРУЗОК И РАСЧЁТ ГЛАВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
Расчётная электромагнитная мощность машинки
кВт,
где — расчётный КПД из рис. 1.3 [1, с.8];
Вт — номинальная мощность мотора.
Поперечник якоря
м,
где м — высота оси вращения;
м, из табл. 17.5 [3, с.307].
Избираем электромагнитные перегрузки по рис. 1.1 [1, с.6]
А/м,
Тл,
,
где -[2, с. 341]
Расчётная длина якоря
м,
где о/мин.
Потому что машинка не имеет круговых вентиляционных каналов, то .
Число полюсов
При м, при м, . Принимаем .
Полюсное деление
м.
Расчётная ширина полюсного наконечника
м.
2. ВЫБОР ОБМОТКИ ЯКОРЯ
2.1 Выбор типа обмотки якоря связан с током якоря и числом основных полюсов, причём все типы проектируемых симметричных обмоток должны удовлетворять условиям симметрии
целые числа,
ток якоря определяем, принимая ток в параллельной обмотке возбуждения согласно табл. 8.10 [2] равным ,
А,
где В — номинальная частота вращения.
ток параллельной ветки
А.
По условиям коммутации, нагрева и технологии обмоточных работ А. Принимаем ординарную волновую обмотку.
Предварительное общее число действенных проводников
.
Зубцовое деление по внешнему поперечнику якоря
Зубцовое деление в данном случае обязано находится в границах м [1.c.10]. Отсюда последние значения чисел пазов якоря
,
.
Принимаем ;
м.
Число действенных проводников в пазу
.
Принимаем , тогда
.
Потому что дана машинка малой мощности, то избираем паз полузакрытый овальный.
Число коллекторных пластинок для разных значений избираем сравнивая три варианта:
,В
1
31
9
28,4
2
62
4,5
14,2
3
93
3
9,5
Потому что В и — целое число лишь в 3-ем случаи, то избираем 3-ий вариант, обеспечивающий обмотку с , ,
и
Уточняем линейную токовую нагрузку
А/м.
Корректируем длину якоря
м.
2.9 Внешний поперечник коллектора при полузакрытых пазах якоря
м.
Согласно с ГОСТ 19760-74 округлим приобретенный поперечник. Принимаем м.
Окружная скорость коллектора.
м/с.
Коллекторное деление
м.
Предварительное
,
где — принимаем за ранее по рис.1 [1, с.6].
Предварительное сечение активного проводника
.
Рассчитываем шаги обмотки
по настоящим пазам
,
,
.
по простым пазам
,
,
.
шаг по коллектору
.
Схема обычный волновой обмотки приведена на рисунке 2.1
3. РАСЧЁТ ГЕОМЕТРИИ ЗУБЦОВОЙ ЗОНЫ
Подготовительная ширина зубца
м,
где Тл — по советы табл. 3.1 [1 с.13].
Поперечник изолированного провода
По подготовительному значению сечения провода используя табл.П-28 [2. с.470] избираем провод у которого:
Поперечное сечение неизолированного провода ;
Среднее
Номинальный поперечник не изолированного провода м.
размеры радиусов паза
больший радиус
м,
где м — ширина шлица [3, с.62].
наименьший радиус
м,
где м — высота паза определяем по рис. 8-12 [2, с.344].
Расстояние
м.
Площадь паза в штампе
.
Площадь сечения пазовой изоляции
,
где м — по табл.3-15 [2. с98.].
Площадь пазового клина
.
Площадь сечения паза, заполненная обмоткой
.
Площадь сечения
,
где — находим из [2. С.345].
Потому что площадь поперечного сечения паза приблизительно равна площади поперечного сечения обмотки , то означает проводник избран правильно.
Уточняем плотность тока
.
Высота спинки якоря
м,
где м.
Магнитная индукция в спинке якоря
Тл,
где Вб.
Из табл. 3.3 [1 с.14] видно, что приобретенное
Заносим данные по спецификации паза в табл. 3.1
Таблица 3.1 — Спецификация овального полузакрытого паза
Позиция
Рис.3.1
Предназначение
Материал
количество слоёв
Односторонняя толщина изоляции, мм
Наименование
Толщина, мм
1
Пазовая изоляция
Стекломиканит гибкий
0,4
1
0,4
2
То же
Стеклоткань эскапоновая
0,18
1
0,18
3
Прокладка
Стекломиканит гибкий
0,4
1
0,4
4
То же
Стеклотекстолит
0,5
1
0,5
5
Клин
Стеклотекстолит
3
—
—
Набросок 3.1- Полузакрытые пазы овальной формы с параллельными сторонами зубцов
4. РАСЧЁТ ОБМОТКИ ЯКОРЯ
Средняя длина полувитка секций обмотки якоря с овальными пазами
м,
где м — длина лобовой части [2 с.345].
Сопротивление обмотки якоря
Ом,
где Ом*м — по табл. 4-1 [2 c.111].
Масса меди обмоток
кг.
5. РАСЧЁТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ
Набросок 5.1 — Магнитная цепь машинки неизменного тока
Определение размеров магнитной цепи
Принимаем для сердечников основных полюсов:
Сталь марки 3411 шириной , , , и м.
Ширина сердечника головного полюса
индукция в сердечнике
Тл.
Приобретенное значение Тл допустимо [2 с.355].
Сечение станины
,
где Тл — индукция в станине из громоздкой стали [2 с.355].
Длина станины
м.
Высота станины
м.
Внутренний поперечник станины
м,
где учитывает, кроме 2-ух зазоров, наличие железных прокладок меж основным полюсом и станиной, созданных для регулирования воздушного зазора;
м — определяется из рис. 8-24 [2 с.355].
Внешний поперечник громоздкой станины
м.
Приобретенное означает принимаем м.
Определение средней длины магнитных линий
Воздушный зазор согласно [2 с.349] принимаем
м.
Коэффициент воздушного зазора
.
Расчётная длина воздушного зазора
м.
Зубцы якоря
м.
Спинка якоря
м.
Сердечник головного полюса
м.
Зазор меж основным полюсом и станиной
м.
Станина
м.
Расчётные сечения магнитной цепи
Сечение воздушного зазора
.
Длина стали якоря
.
Малое сечение зубцов якоря
.
Сечение спинки якоря
.
Сечение сердечника головного полюса
.
Сечение станины .
индукция в расчётных сечениях магнитной цепи
Предварительное индукция в воздушном зазоре
Тл.
Индукция в расчётных сечениях зубцов якоря
Тл.
индукция в спинке якоря
Тл.
Индукция в сердечнике головного полюса
Тл.
Для стали 3411 допустимое индукция в станине
Тл.
Магнитные напряжения отдельных участков магнитной цепи
Магнитное напряжение воздушного зазора
А.
Коэффициент вытеснения потока
.
Магнитное напряжение зубцов якоря
А,
где -определяем по таблице П-20 для стали 2312 [2 с.462 ]
Магнитное напряжение ярма якоря
А,
где -определяем по таблице П-19 для стали 2312 [2 с.462 ].
Магнитное напряжение сердечника головного полюса
А,
где -определяем по таблице П-27 для стали 3411 [2 с.465 ]
Таблица 5.1 — Расчёт свойства намагничивания машинки
Расчётная величина
Расчётная
Формула
Ед. вел
0,5
0,75
0,9
1,0
1,11
1,15
ЭДС
В
105
157
188
209
230
240
Магнитный поток
Вб
0,0056
0,0084
0,01
0,0112
0,0123
0,0129
Магнитная индукция в воздушном зазоре
Тл
0,35
0,52
0,62
0,69
0,76
0,8
Магнитное напряжение воздушного зазора
А
468
695
828
922
1015
1069
Магнитная индукция в зубцах якоря
Тл
0,82
1,24
1,47
1,65
1,81
1,9
Напряжение магнитного поля в зубцах якоря
А/м
302
638
1040
1650
2800
4160
Магнитное напряжение зубцов
А
6
12
20
32
54
80
Магнитная индукция в спинке якоря
Тл
0,42
0,64
0,76
0,85
0,93
0,98
Напряжение магнитного поля в спинке якоря
А/м
93
141
180
212
243
265
Магнитное напряжение ярма якоря
А
4
6
8
9
10
11
Магнитная индукция головного полюса
Тл
0,51
0,77
0,91
1,02
1,12
1,18
Напряжение магнитного поля в сердечнике головного полюса
А/м
75
100
135
180
230
260
Магнитное напряжение сердечника головного полюса
А
3
4
5
7
9
10
Магнитное напряжение воздушного зазора меж основным полюсом и станиной
А
276
416
492
552
606
638
Магнитная индукция в станине
Тл
0,69
1,03
1,22
1,37
1,51
1,58
Напряжение магнитного поля в станине
А/м
574
969
1340
1920
2990
3830
Магнитное напряжение в станине
А
57
97
134
192
298
382
Сумма магнитных напряжений всех участков цепи
А
814
1230
1487
1714
1992
2190
Сумма магнитных напряжений участков переходного слоя
А
478
713
856
963
1079
1160
Магнитное напряжение воздушного зазора меж основным полюсом и станиной
А.
Магнитное напряжение станины
А,
где -определяем по таблице П-25 для стали Ст3 [2 с.465 ]
Суммарная МДС на полюс
Аналогичным образом производим расчёт для потоков равных 0,5; 0,75; 0,9; 1,1; 1,15 номинального значения. Результаты расчёта сводим в табл. 5.1.
6. РАСЧЁТ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ ОБМОТКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ
Магнитодвижущая сила обмотки параллельного либо независящего возбуждения, приходящаяся на один полюс некомпенсированного мотора
А,
где А — находим из рис. 5.1;
А .
Т.о. .
Определяем среднюю длину витка обмотки
где м — ширина катушки [3 с.98];
м — радиус закругления катушки [3 с.98].
Сечение меди параллельной обмотки возбуждения
,
Принимаем по табл. 8.20 [2] круглый провод ПЭТВ;
По табл.П-28 [2. с.470] избираем провод у которого:
Поперечное сечение неизолированного провода ;
Среднее
Номинальный поперечник не изолированного провода .
Номинальную плотность тока принимаем для мотора степени защиты IP44.
Число витков на полюс
.
Определяем номинальный ток возбуждения
А.
Плотность тока в обмотке
.
Полная длина обмотки
м.
Сопротивление обмотки возбуждения при
Ом.
Сопротивление обмотки возбуждения при
Ом.
Масса меди параллельной обмотки
7. РАСЧЁТ КОЛЛЕКТОРА И ЩЁТОК
Длина рабочей поверхности коллектора рассчитывается с учётом способности правильного расположения щёток на одном щёточном болте.
Определяющим при выбирании щёток является площадь щёточного контакта и ширина щёток. Крайняя за ранее рассчитывается зависимо от коллекторного деления
м.
Принимаем щётку по табл. П-34 [2]:
Ширина щётки м;
Длина щётки м;
Марка щётки — ЭГ-14 (табл. П-35 [2]).
По условиям коммутации ширина щётки не обязана превосходить значения
м.
Поверхность соприкосновения щётки с коллектором
.
Число щёток на болт
,
где — допустимая плотность тока из табл. П-35 [2].
Принимаем .
Поверхность соприкосновения всех щёток с коллектором
.
Плотность тока по щёткам
.
Активная длина коллектора
м.
8. КОММУТАЦИОННЫЕ ПАРАМЕТРЫ
Ширина зоны коммутации
Проверка условия
,
Приобретенное отношение удовлетворяет условию
.
Коэффициент магнитной проводимости для овальных полузакрытых пазов
где м.
Реактивная ЭДС
Воздушный зазор под дополнительным полюсом принимаем
м.
Расчётная длина воздушного зазора под дополнительным полюсом
м,
.
Средняя индукция в воздушном зазоре под дополнительным полюсом
Тл.
Расчётная ширина наконечника дополнительного полюса
;
м.
Действительная ширина наконечника дополнительного полюса
м.
Магнитный поток дополнительного полюса в воздушном зазоре
Вб.
Избираем коэффициент рассеяния дополнительного полюса [3 c.111] и определяем магнитный поток в сердечнике дополнительного полюса
Вб.
Сечение сердечника дополнительного полюса
.
Расчётная индукция в сердечнике дополнительного полюса
Тл.
Приобретенное
Расчёт магнитной цепи дополнительных полюсов сведён в табл. 8.1
Таблица 8.1 — Расчёт магнитодвижущей силы обмотки дополнительных полюсов
Расчётная величина
Расчётная формула
Единицы величины
Численное
Магнитный поток в воздушном зазоре
Вб
Магнитная индукция в воздушном зазоре
Тл
0,4
Магнитное напряжение воздушного зазора
А
784
Магнитная индукция в зубцах якоря
Тл
0,96
Напряжённость магнитного поля в зубцах якоря
А/м
379
Магнитное напряжение зубцов
А
7,3
Магнитное напряжение в спинке ярма якоря:
С согласным направлением магнитного потока
С встречным направлением магнитного потока
Тл
Тл
0,75
0,38
Напряженность магнитного поля:
на участке с индукцией Вj1;
на участке с индукцией Вj2;
средняя напряжённость магнитного поля в ярме
А/м
А/м
А/м
176
76
50
Магнитное напряжение якоря
А
2
Магнитный поток дополнительного полюса
Вб
Магнитная инд. дополнительного полюса
Тл
0,9
Напряжение магнитного поля в сердечнике дополнительного полюса
А/м
130
Магнитное напряжение сердечника головного полюса
А
0,3
Магнитное напряжение воздушного зазора меж станиной и доб. полюсом
А
144
Магнитная индукция в станине:
на участке согласного направления магнитных потоков;
на участке встречного направления магнитных потоков.
Тл
Тл
1,55
1,19
Напряженность магнитного поля в станине
А/м
А/м
А/м
3420
1269
1075,5
Магнитное напряжение участка станины
А
107,3
Сумма магнитных напряжений всех участков
А
1045
МДС обмотки дополнительного полюса
А
1909
9. РАСЧЁТ ОБМОТКИ ДОБАВОЧНЫХ ПОЛЮСОВ
Число витков обмотки дополнительного полюса на один полюс
.
Предварительное сечение провода
где -плотность тока согласно [2 с.359]
Принимаем проводник обмотки дополнительных полюсов из прямоугольного провода без изоляции (нагая шинная медь) согласно советам табл. 8-20 [2] с однослойной намоткой меди на ребро.
размеры провода мм, сердечника .
Средняя длина витка обмотки дополнительного полюса
где м — ширина катушки [3 с.98];
м — радиус закругления катушки;
м — длина сердечника.
Полная длина проводников обмотки
м.
Сопротивление обмотки дополнительных полюсов при
Ом.
Сопротивление обмотки дополнительных полюсов при
Ом.
Масса меди обмотки дополнительных полюсов
10. ПОТЕРИ И КПД
электронные утраты в обмотке якоря
Вт.
10.2 электронные утраты в обмотке дополнительных полюсов
Вт.
электронные утраты в параллельной обмотке возбуждения
Вт
электронные утраты в переходном контакте щёток на коллекторе
Вт,
где В — падение напряжения в переходном контакте щёток.
Утраты на трение щёток о коллектор по (8.110) из [2]
Вт.
Утраты в подшипниках и на вентиляцию по рис. 8.30 [2].
Вт.
Масса стали ярма якоря
Масса стали зубцов якоря с овальными пазами.
Магнитные утраты в ярме якоря
Вт,
Вт .
Магнитные утраты в зубцах якоря
Вт,
Вт .
Дополнительные утраты
Вт.
Сумма утрат
Потребляемая мощность
Вт.
Потребляемый ток
А.
Коэффициент полезного деяния
.
11. РАБОЧИЕ свойства ДВИГАТЕЛЯ СО СТАБИЛИЗИРУЮЩЕЙ ОБМОТКОЙ
МДС стабилизирующей обмоткой
А.
.
Принимаем плотность тока в проводниках стабилизирующей обмотки такую же, как в параллельной обмотке возбуждения
.
Определим сечение обмоточного провода
.
Принимаем проводник обмотки из прямоугольного провода согласно советам табл. 8-20 [2]. размеры провода , сечение .
Длина витка стабилизирующей обмотки
.
Полная длина стабилизирующей обмотки
м.
Сопротивление стабилизирующей обмотки при
Ом.
Сопротивление стабилизирующей обмотки при
Ом.
ЭДС якоря при номинальной перегрузке
Магнитный поток в воздушном зазоре при номинальной перегрузке
Вб.
индукция в зазоре машинки
Тл.
По характеристике холостого хода определяем
А.
МДС обмотки возбуждения
А.
Номинальный ток возбуждения
А.
Результаты расчётов выполненных по п. 11.1-11.12 сведём в таблицу 11.1.
Таблица 11.1 — результаты расчёта рабочих черт мотора со стабилизирующей обмоткой
Параметр
Ед. вел
Формулы, набросок, пункт
характеристики при К
0,1
0,25
0,5
0,75
1,0
1,25
1,5
А
2,45
6,125
12,25
18,375
24,5
30,625
36,75
В
П. 11.8
216
212,8
208
202,8
197,7
192,6
187,6
А
5,6
14
28
42
56
70
84
А
5,8
14,5
29
43,5
58
72,5
87
А
1568,2
1568,5
1569
1569,5
1570
1570,5
1571
Вб
По рис. 5.2
0,0103
0,01035
0,0104
0,0105
0,0106
0,0107
0,0108
о/мин
1128
1105
1075
1038
1003
968
934
Вт
867
1694
3014
4356
5698
7040
8382
Вт
527
1298
2538
3711
4745
5874
6866
Вт
30
30
30
30
30
30
30
Вт
190
200
202
204
206
208
210
Вт
0,55
3,44
13,75
31
55
86
124
Вт
298
1065
2292
3446
4454
5550
6502
Вт
569
629
722
910
1244
1490
1880
%
34,4
61
76
79
80
79
78
Нм
2,5
9,2
20,4
31,7
42,4
54,8
66,5
А
3,85
7,525
13,65
19,775
25,9
32,025
38,15
12. РАБОЧИЕ свойства ДВИГАТЕЛЯ БЕЗ СТАБИЛИЗИРУЮЩЕЙ ОБМОТКИ
ЭДС якоря при номинальной перегрузке
Магнитный поток в воздушном зазоре при номинальной перегрузке
Вб.
индукция в зазоре машинки
Тл.
По характеристике холостого хода определяем
А.
МДС обмотки возбуждения
А.
Определим сечение меди параллельной обмотки возбуждения
.
Принимаем по табл. 8-20 [2] круглый провод ПЭТВ, по табл. П-28 [2] поперечник нагого провода м, поперечник изолированного провода м, сечение .
Число витков на полюс
.
Номинальный ток возбуждения
А.
Результаты расчётов выполненных по п. 12.1-12.8 сведём в таблицу 12.1.
Таблица 12.1 — результаты расчёта рабочих черт мотора без стабилизирующей обмотки
Параметр
Ед. вел
Формулы, картинки, пункт
характеристики при К
0,1
0,25
0,5
0,75
1,0
1,25
1,5
А
2,45
6,125
12,25
18,375
24,5
30,625
36,75
В
П. 12.1
216
213
208
203
198
193
188
А
5,6
14
28
42
56
70
84
А
1595,6
1604
1618
1632
1646
1660
1674
Вб
По рис. 5.2
0,0111
0,011
0,0109
0,0108
0,0107
0,0106
0,0104
о/мин
1046
1041
1026
1011
1000
980
972
Вт
867
1694
3014
4356
5698
7040
8382
Вт
534
1315
2569
3761
4891
5959
6965
Вт
30
30
30
30
30
30
30
Вт
214
212
210
208
206
204
202
Вт
0,55
3,44
13,75
31
55
86
124
Вт
290
1070
2315
3492
4600
5639
6609
Вт
583
619
732
914
1164
1484
1872
%
33
63
76
79
80
79
78
Нм
2,5
9,2
20,4
31,7
42,4
54,8
66,5
А
3,85
7,525
13,65
19,775
25,9
32,025
38,15
Набросок 12.1 — Рабочие свойства мотора неизменного тока
со стабилизирующей обмоткой
без стабилизирующей обмотки
Номинальные данные мотора по его рабочим чертам
; ; ; ; ; .
Набросок 12.2 — Эскиз межполюсного окна мотора (пунктиром показаны поверхности остывания обмоток основных и дополнительных полюсов)
Набросок 12.3 — Коллекторная пластинка
13. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ
задачка термического расчёта — определение превышения температуры отдельных частей машин.
Для приближённой оценки термический напряжённости машинки нужно сопротивления обмоток привести к температуре, соответственной классу нагревостойкости В, при всем этом сопротивления множатся на коэффициент .
Расчётные сопротивления обмоток
Ом,
Ом,
Ом.
Утраты в обмотках
А,
А,
А.
Превышение температуры в изоляции пазовой части обмотки якоря
где — поверхность остывания пазовой части обмотки якоря, которая находится по формуле
— эквивалентный коэффициент теплопроводимости изоляции;
— эквивалентный коэффициент теплопроводимости внутренней изоляции секции из круглого провода.
Расчёт бандажа
Избираем бандаж из стеклоленты ЛСБ шириной:
м для якоря;
м для вылетов.
Количеством бандажных канавок — 3 шт.
Превышение температуры охлаждаемой поверхности лобовых частей обмотки якоря
,
где — коэффициент теплоотдачи по рис. 8-32 [2];
— поверхность остывания внешной поверхности лобовых частей обмотки якоря, которая находится по формуле
,
где — длина вылета лобовой части обмотки якоря при .
Расчёт перепада температуры охлаждаемой поверхности якоря
.
Перепад температуры в изоляции лобовой части обмотки
где — периметр поперечного сечения условной поверхности остывания лобовой части, для овального полузакрытого паза
Среднее превышение температуры обмотки якоря над температурой охлаждающего воздуха
Сумма утрат, отводимых охлаждающим внутренний объём воздухом
Вт.
Условная поверхность остывания мотора
.
Среднее увеличение температуры воздуха снутри мотора
,
где — коэффициент обогрева воздуха по рис. 8-32 [2].
Среднее превышение температуры обмотки якоря над температурой охлаждающей среды
Внешняя поверхность остывания катушки обмотки возбуждения
Превышение температуры внешной поверхности катушки возбуждения над температурой воздуха снутри машинки
,
где определяется согласно [2, с.368];
— коэффициент теплоотдачи с поверхности обмотки возбуждения по рис. 8-31 [2].
Перепад температуры в изоляции катушки
Среднее превышение температуры обмотки возбуждения над температурой охлаждающей среды
Превышение температуры внешной поверхности дополнительного полюса над температурой воздуха снутри машинки
.
Перепад температуры в изоляции катушки дополнительного полюса
Среднее превышение температуры обмотки дополнительных полюсов над температурой охлаждающей среды
.
Превышение температуры внешной поверхности коллектора над температурой воздуха снутри мотора
где — коэффициент теплоотдачи с поверхности коллектора по рис. 8-33 [2].
14. ВЕНТИЛЯЦИОННЫЙ РАСЧЁТ
Нужное количество охлаждающего воздуха
где — превышение температуры воздуха.
Принимаем внешний поперечник центробежного вентилятора равным примерно
м.
Окружная скорость вентилятора по внешнему поперечнику
.
Внутренний поперечник колеса вентилятора
м.
Окружная скорость вентилятора по внутреннему поперечнику
.
Ширина лопаток вентилятора
м.
Число лопаток
.
давление вентилятора при холостом ходе (х.х.)
.
Где — аэродинамический КПД вентилятора в режиме х.х.
Очень вероятное количество воздуха в режиме недлинного замыкания (к.з.)
,
где .
Аэродинамическое сопротивление вентиляционной системы машинки по рис. 5-20 [2]
.
Действительный расход воздуха
.
Действительное давление вентилятора
.
Мощность потребляемая вентилятором
,
где — энергетический КПД вентилятора.
ВЫВОД
Итак, спроектирован движок неизменного тока с мощностью 4,5 кВт, степенью защиты IP44. движок с таковой степенью защиты предназначен для работы в не весьма пыльных помещениях; машинка защищена также от попадания в неё капель, падающих под углом наименее .
Термический расчёт показал, что температуры перегрева отдельных частей машинки близки к максимально допустимым, что гласит о неплохом использовании машинки.
Серийно изготовляемый движок по главным показателям не много различается от спроектированного.
Конструктивные индивидуальности спроектированного мотора: коллектор арочного типа, одна щётка на болт, крепление обмотки якоря бандажом, осевой вентилятор, коробка выводов расположена сверху. Для увеличения надёжности и механической прочности машинки станина производится длинноватой и подшипниковые щиты маленькими.
Станина производится сварной из листовой стали, причём сварной шов размещен по полосы основных полюсов, чтоб не препятствовать замыканию магнитного потока.
В обмотке, секции каждой параллельной ветки умеренно размещены под всеми полюсами машинки, потому магнитная нессиметрия не влечёт за собой неравенства ЭДС в параллельных ветвях, потому что она идиентично влияет на все параллельные ветки обмотки, в связи с сиим уравнительные соединения не необходимы.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Методические указания по курсовому проекту «Расчёт мотора неизменного тока». — Донецк.: ДПИ, 1989.
Проектирование электронных машин: Учеб. Пособие для вузов / И.П. Копылов, Ф.А. Горяинов, Б.К. Клоков и др.; Под ред. И.П. Копылова. — М.: Энергия, 1980. — 496 с.
Морозов Г.А. Расчёт электронных машин неизменного тока. -М.: Высш. шк., 1977 -224 с.
Тембель П.В., Геращенко Г.В. Справочник по обмоточным данным электронных машин и аппаратов. 3-е изд., перераб. -Киев: техника. 1981.- 481 с.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
СВОДНЫЕ ДАННЫЕ РАСЧЁТА ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО тока
Номинальные данные машинки
; ; ; ; ; .
Главные геометрические данные и размеры
якоря: ; ; ; ; ; ; ; ;
коллектора, щёток ; ; ; ; ;
марки щёток ЭГ-14; ; ; ;
полюсов ; ; ;
Обмотка якоря: размеры провода ; марка провода ПЭТСО; ; ; ; ; размер паза .
Данные обмоток полюсов
Тип обмотки
Число витков на полюс
размеры провода
Марка провода
Плотность тока
Возбуждения
ПЭТВ
Дополнительных полюсов
Нагая шинная медь
Электромагнитные перегрузки
; ; ; ; ; ; ; ;
Утраты при номинальной перегрузке
Вид утрат
Вт
Процент к сумме утрат
В обмотке якоря
375
32
В обмотке дополнительных полюсов
144
12
В обмотке возбуждения
330
28
В контакте щёток
50
4,2
На трение щёток
20
1,6
В подшипниках и вентиляторе
10
0,8
В ярме якоря
80
7
В зубцах якоря
126
11
Дополнительные утраты
55
4,6
Среднее превышение температуры отдельных частей машинки над охлаждающим воздухом
обмотки якоря ;
дополнительных полюсов ;
обмотки возбуждения ;
поверхности коллектора .
]]>