(5 оценок, среднее: 4,80 из 5)
Загрузка...
Учебная работа. Проектирование электрического двигателя постоянного тока
Тема «Проектирование электронного мотора неизменного тока»
Содержание
Введение
1 Выбор основных размеров и расчет характеристик якоря
1.1 Определение основных размеров
1.2 Выбор типа обмотки якоря
1.3 Определение обмоточных данных
1.4 Расчет геометрии зубцовой зоны
2 Магнитная система машин неизменного тока
2.1 Воздушный зазор под основным полюсом
2.2 Зубцовая зона сердечника якоря
2.3 Ярмо сердечника якоря
2.4 Сердечник головного полюса
2.5 Зазор меж полюсом и станиной
2.6 Станина
2.7 Черта намагничивания. Переходная черта
3 Расчет системы возбуждения
3.1 Определение размагничивающего деяния поперечной реакции якоря
3.2 Расчет обмоток при параллельном возбуждении
3.3 Расчет обмоток при смешанном возбуждении
4 Оценка коммутационных характеристик
4.1 Расчет коммутационных характеристик
4.2 Расчет щеточно-коллекторного узла
4.3 Расчет магнитной цепи дополнительных полюсов
4.4 Расчет обмотки дополнительного полюса
5 Утраты мощности и рабочие свойства
5.1 Расчет утрат мощности
5.2 Определение номинальных характеристик
6 Термический расчет
7 Вентиляционный расчет
Заключение
Использованная литература
Введение
электронный движок неизменный ток
Электромашиностроение начало развиваться с середины XIX в. исследование электромагнитных полей, проведённые в то время учёными, дозволили преступить к созданию моделей для практического внедрения.
Выдающиеся работы которого дали мощнейший толчок использованию переменного тока. К началу XX в. стали полностью явными плюсы и широкие способности использования в народном хозяйстве электронной энергии.
Длительный период времени электронный генератор, и электронный движок развивались независимо друг от друга, и лишь в 70-х годах XIX в пути их развития слились.
Электронная машинка неизменного тока прошла 4 шага развития:
1) магнитоэлектрические машинки с неизменными магнитами;
2) машинки с электромагнитами с независящим возбуждением;
3) электронные машинки с самовозбуждением и простыми якорями;
4) электронные машинки с улучшенными якорями и многополюсными системами.
Исходный период развития электронных машин связан основным образом с неизменным током. Разъясняется это тем ,что пользователями электронной энергии являлись установки, работающие только на неизменном токе.
В 80-х годах прошедшего столетия появилась необходимость передавать электроэнергию на расстояние. В 1882 г. были проведены 1-ые опыты по передаче электроэнергии на неизменном токе. Но высочайшее напряжение в генераторах неизменного тока усугубляло работу коллектора и нередко приводило к трагедиям.Главный недочет машин неизменного тока — это наиболее непростая, финансово накладная и наименее надежная система по сопоставлению с бесколлекторными машинками переменного тока. Коэффициент полезного деяния машин неизменного тока зависит от их номинальной мощности, и с ее возрастанием к. п. д. возрастает. Для микромашин обычно к. п. д. ~60%, для машин мощностью выше 100 кВт к. п. д. превосходит 90%.
Главным недочетом наиболее обычных в изготовлении и обслуживании движков переменного тока являются трудности регулирования их частоты вращения. Потому если в процессе использования требуется плавненько регулировать частоту вращения движков в широких границах, то используют электродвигатели неизменного тока. Вместе с движками находят обширное применение и генераторы неизменного тока. Машинки неизменного тока, как движки, так и генераторы, употребляют на транспорте, судах, самолетах, в схемах автоматики (в виде микродвигателей) и т. д. Генераторы неизменного тока используют для питания движков неизменного тока, электролитических ванн, также в качестве сварочных генераторов, в схемах автоматического управления в качестве усилителей электронных сигналов управления и тахогенераторов (датчиков частоты вращения) и др.
1 Выбор основных размеров и расчет характеристик якоря
1.1 Определение основных характеристик
1.1.1 Поперечник якоря
м.
1.1.2 Линейная перегрузка А, индукция в воздушном зазоре Bд, коэффициент полюсного перекрытия бд
Минимум
Ср.
Максимум
А, А/м
13000
18000
23000
Вд, Тл
0.55
0.625
0.7
бд
0.59
0.615
0.64
1.1.3 Расчетная электромагнитная мощность
,
где з = 0.78 — предварительное
Вт.
1.1.4 Длина воздушного зазора
.
Расчет проводим при разных сочетаниях значений А, Вд, бд.
№
1
2
3
lд, м
0.198
0.133
0.159
1.1.5 Отношение основных размеров
.
л
1.27
0.854
1.021
1.1.6 Выберем вариант №3: л=1.021, lд=0.159 м, А=20394 А/м, Вд=0.666 Тл, бд=0.635.
Выбор делается исходя из того, что при л=1 выходит машинка, равновесная по сумме производственных, технологических и эксплуатационных издержек.
1.2 Выбор типа обмотки якоря
1.2.1 ток якоря
,
где кв=0.035 — коэффициент токовозбуждения,
А.
1.2.2 ток параллельной ветки
,
где — число параллельных веток.
А.
По типу выполнения обмотку выберем ординарную волновую.
1.3 Определение обмоточных данных
1.3.1 Число зубцов
, ,
где t1max, t1min — наибольшее и малое
, .
Принимаем .
1.3.2 Зубцовое деление м
1.3.3 Предварительное число действенных проводников
,
Принимаем .
1.3.4 Число действенных проводников в пазу
,
.
Принимаем .
Уточняем N: ,
.
1.3.5 Поперечник коллектора
,
м.
Принимаем м.
1.3.6 Число коллекторных пластинок
,
где uп=1,3,5 — число простых пазов в настоящих пазах,
1.3.7 Число витков в секции:
.
1.3.8 Напряжение меж коллекторными пластинами
,
где 2·p=4 — число пар полюсов.
1.3.9 Коллекторное деление
uп=1
uп=3
uп=5
K
29
87
145
wC
6
2
1.2
UK,CP, В
30.345
10.115
6.069
tK, м
0.012
Избираем вариант с uп=3. Т.к. обязано быть <16; — целым, а К нечётным.
1.3.10 Уточненное число проводников
,
1.3.11 Число витков в обмотке якоря
, .
1.3.12 1-ый частичный шаг
, ,
где е — коэффициент удлинения шага обмотки,
y1П — 1-ый частичный шаг по настоящим пазам,
, .
1.3.13 Шаг по коллектору и 2-ой частичный шаг
, , ,
где p — число полюсов,
y2П — 2-ой частичный по настоящим пазам,
, , .
1.3.14 Уточненная линейная перегрузка
, А/м.
Расхождение приобретенного значения со значением, принятым в пт 1.1.6, составляет <10%, что в границах нормы.
1.3.15 Уточняем длину воздушного зазора
,
м.
1.3.16 Плотность тока в обмотке якоря
,
где — за ранее данное по справочнику
А/м2.
1.3.17 Поперечное сечение действенного проводника
,
м2.
Потому что приобретенное
nЭЛ=2, м2, м, м.
Сечение действенного проводника
м2.
1.3.18 Сопротивление обмотки якоря
,
где mt — температурный коэффициент, учитывающий увеличение удельного сопротивления при рабочей температуре ,
с, Ом·м — удельное сопротивление меди,
lacp , м- средняя длина полувитка обмотки якоря,
lacp=lп+ lл=lд+ lл,
где lп , м — длина пазовой части, принимается равной lд,
lл , м — длина лобовой части обмотки якоря, для четырехполюсной машинки принимается равной ,
м,
lacp=0.159+0.156=0.315 м.
Получим:
Ом.
1.3.19 Масса проводников обмотки якоря
где mM=8900 кг/м3 — удельная масса меди,
кг.
1.4 Расчет геометрии зубцовой зоны
1.4.1 Ширина зубца при овальной форме паза
,
где кС=0.95 — коэффициент наполнения пакета якоря сталью при оксидировании,
ВZД, Тл — допустимое
Частоту перемагничивания определим по формуле:
,
Гц (единица частоты периодических процессов в Международной системе единиц СИ).
Принимаем
м.
1.4.2 Высота паза выбирается в согласовании с высотой оси вращения
м.
1.4.3 Внутренний поперечник якоря
DO ? 0.3·D,
DO ? 0.3·0.156 = 0.0462.м
Принимаем DO = 0.055 м.
1.4.4 большенный радиус паза
,
где м — высота шлица паза.
м.
1.4.5 Малый радиус паза
,
м.
1.4.6 Расстояние меж центрами радиусов
,
м.
1.4.7 Площадь паза в штампе
,
м2.
1.4.8 Площадь пазовой изоляции
,
где м — толщина пазовой изоляции.
м2.
1.4.9 Площадь пазового клина
,
,м2.
1.4.10 Площадь паза под обмотку
,
,м2.
1.4.11 Площадь обмотки
,
,м2.
1.4.12 Коэффициент наполнения паза:
,
.
2 Магнитная система машин неизменного тока
2.1 Воздушный зазор под основным полюсом
2.1.1 Величина воздушного зазора под основным полюсом
,
,м.
2.1.2 Полюсное деление
,м.
2.1.3 Ширина полюсного наконечника
,м.
2.1.4 Коэффициент воздушного зазора
,
где м — ширина шлица паза,
2.1.5 Уточнение величины воздушного зазора
,м.
Принимаем ,м.
2.1.6 Предварительное
где кД=0.9 — коэффициент, учитывающий падение напряжения в якорной цепи,
,В
2.1.7 Магнитный поток в воздушном зазоре
,Вб
2.1.8 Площадь поперечного сечения
,
2.1.9 Магнитная индукция воздушного зазора
,Тл
2.1.10 Напряженность магнитного поля в воздушном зазоре
,А/м
2.1.11 Расчётная длина воздушного зазора
— коэффициент Картера, учитывающий зубчатость якоря,
,м
2.1.12 Магнитное напряжение воздушного зазора
,А.
2.2 Зубцовая зона сердечника якоря
2.2.1 Магнитный поток в зубцовой зоне
,
Вб.
2.2.2 Площадь сечения зубцовой зоны при овальной форме паза
,
м2.
2.2.3 Магнитная индукция зубцовой зоны
,
Тл.
Сердечник якоря собирают из отдельных отштампованных листов электротехнической стали марки 2312, шириной 0.5 мм.
2.2.4 Определим по главный кривой намагничивания для стали 2312 напряженность магнитного поля зубцовой зоны якоря
,А/м.
2.2.5 Расчетная длина зубцового слоя при пазах овальной формы
,
,м.
2.2.7 Магнитное напряжение зубцового слоя
,
,А.
2.3 Ярмо сердечника якоря
2.3.1 Магнитный поток в ярме якоря
,
,Вб.
2.3.2 Площадь сечения ярма сердечника
,
где , м — высота ярма сердечника якоря,
,
,м.
Получим: ,м2.
2.3.3 Магнитная индукция ярма сердечника якоря
,
,Тл.
2.3.4 По главный кривой намагничивания для стали 2312 определим напряженность магнитного поля в ярме сердечника якоря
,А/м.
2.3.5 Расчетная длина ярма сердечника якоря
,
,м.
2.3.6 Магнитное напряжение ярма сердечника якоря:
,
,А.
2.4 Сердечник головного полюса
2.4.1 Магнитный поток в сердечнике головного полюса
,
где — коэффициент магнитного рассеяния основных полюсов,
,Вб.
2.4.2 Площадь сечения сердечника головного полюса
,
где — коэффициент наполнения сердечника головного полюса сталью,
,м — длина сердечника головного полюса:
,
,м.
,м — ширина сердечника головного полюса:
,
,м.
Получим:
,м2.
2.4.3 Магнитная индукция в сердечнике головного полюса
,
,Тл.
Сердечники основных полюсов собирают из штампованных листов анизотропной холоднокатаной электротехнической стали марки 3411, шириной 1,0 мм.
2.4.4 По главный кривой намагничивания для стали 3411 определим напряженность магнитного поля в сердечнике головного полюса
,А/м.
2.4.5 Расчетная длина сердечника головного полюса
,
где м — высота сердечника головного полюса,
,м.
2.4.6 Магнитное напряжение сердечника головного полюса
,
,А.
2.5 Зазор меж полюсом и станиной
2.5.1 Магнитный поток в зазоре меж станиной и полюсом
,
Вб.
2.5.2 Площадь сечения зазора меж станиной и полюсом
,
м2.
2.5.3 Магнитная индукция в воздушном зазоре меж основным полюсом и станиной
,
Тл.
2.5.4 Напряженность магнитного поля в зазоре
,А/м
,А/м.
2.5.5 Расчетная длина зазора меж полюсом и станиной
,м
м.
2.5.6 Магнитное напряжение воздушного зазора меж основным полюсом и станиной
.
, А.
2.6 Станина
2.6.1 Магнитный поток в станине с учетом его разветвления
,
Вб.
2.6.2 Площадь сечения станины
,
где Тл — допустимое
,м2.
2.6.3 Магнитная индукция в станине
,
Тл.
Марка стали станины Ст3.
2.6.4 По главный кривой намагничивания для стали Ст3 определим напряженность магнитного поля в станине
А/м.
2.6.5 Расчетная длина станины
,
где ,м — толщина станины:
,
где ,м — длина станины:
,
м,
м.
, м — внешний поперечник станины:
,
м.
Получим:
м.
2.6.6 Магнитное напряжение в станине
,
А.
2.7 Черта намагничивания. Переходная черта
2.7.1 Суммарная МДС на полюс
,
А.
2.7.2 МДС переходного слоя
,
А.
Для построения черт машинки неизменного тока нужно найти сумму МДС всех участков магнитной цепи при значениях потока в воздушном зазоре . Расчет свойства намагничивания и переходной свойства делается по приведенной в таблице 1 форме. По данным таблицы 1 построим характеристику намагничивания машинки неизменного тока и переходную характеристику . Вид черт представлен на рисунке 3.
Таблица 1 — Расчет черт машинки неизменного тока
Расчетная
величина
0.5·ЕН
0.75·ЕН
0.9·ЕН
1.0·ЕН
1.1·ЕН
1.15·ЕН
Воздушный зазор под основным
полюсом
2.1.7 Фд, Вб·10-3
3.8793
5.81895
6.98274
7.7586
8.53446
8.92239
2.1.8 Площадь сечения воздушного зазора Sд=12.36·10-3, м2
2.1.9 Вд, Тл
0.31385
0.47
0.56493
0.6277
0.69
0.721855
2.1.10 Нд, А/м
251080
376620
451944
502160
552376
577484
2.1.11 Расчетная длина воздушного зазора Lд=1.32·10-3
2.1.12 , А
331.426
497.138
596.566
662.85
729.136
762.28
Зубцовая зона сердечника якоря
2.2.1 ФZ, Вб·10-3
3.8793
5.81895
6.98
7.76
8.53
8.9224
2.2.2 Площадь сечения зубцовой зоны при овальной форме паза SZ=4.577099·10-3, м2
2.2.3 ВZ, Тл
0.8475
1.27
1.5255
1.695
1.8645
1.949
2.2.4 НZ, А/м
164
482
1976
7500
17300
27700
2.2.5 Расчетная длина зубцового слоя при овальной форме паза LZ=23.081·10-3, м2
2.2.6 FZ, A
3.785
11.1249
45.6
173.106
399.298
639.34
Ярмо сердечника якоря
2.3.1 Фj, Вб·10-3
1.94
2.91
3.49
3.88
4.27
4.46
2.3.2 Площадь сечения ярма сердечника якоря Sj=4.38045·10-3, м2
2.3.3 Вj, Тл
0.44
0.66
0.792
0.88
0.968
1.012
2.3.4 Нj, А/м
72
92
136
180
224
248
2.3.5 Расчетная длина ярма сердечника якоря Lj=0.0455, м
2.3.6 Fj, А
3.276
4.186
6.188
8.19
10.192
11.284
Сердечник головного полюса
2.4.1 ФГ, Вб·10-3
4.655
6.98
8.38
9.31
10.24
10.7
2.4.2 Площадь сечения сердечника головного полюса SГ=9.3965·10-3, м2
2.4.3 ВГ, Тл
0.4955
0.74325
0.8919
0.991
1.09
1.14
2.4.4 НГ, А/м
84.15
126.35
151.62
170
210
240
2.4.5 Расчетная длина сердечника головного полюса LГ=61·10-3, м
2.4.6 FГ, А
5.13
7.7
9.25
10.37
12.81
14.64
Зазор меж станиной и полюсом
2.5.1 ФСП, Вб·10-3
4.66
6.98
8.38
9.31
10.24
10.7
2.5.2 Площадь сечения зазора меж станиной и полюсом SСП=9.3965·10-3, м2
2.5.3 ВСП, Тл
0.496
0.74
0.89
0.991
1.09
1.14
2.5.4 НСП, А/м
396400
594600
713520
792800
872080
911720
2.5.5 Расчетная длина зазора меж станиной и полюсом LСП=131.8·10-6, м2
2.5.6 FСП, А
52.246
92 78.37
94.04
104.49
114.94
120.165
Станина
22.6.1 ФС, Вб·10-3
2.33
3.49
4.19
4.655
5.12
5.35
2.6.2 Площадь сечения станины SС=3.581·10-3, м2
2.6.3 ВС, Тл
0.65
0.975
1.17
1.30
1.43
1.495
2.6.4 НС, А/м
535
892
1227
1590
2300
2845
2.6.5 Расчетная длина станины LС=123.9·10-3, м
2.6.6 FС, А
66.28
110.52
152.02
197
284.97
352.496
F?, А
462.152
709.04
903.68
1155.96
1551.35
1900.2
FдZj, A
338.49
512.45
648.36
844.15
1138.63
1412.9
Рис.3-Черта намагничивания.
Рис.4-Переходная черта.
3 Расчет системы возбуждения
3.1 Определение размагничивающего деяния поперечной реакции якоря
3.1.1 Определим величину :
, А.
3.1.2 По переходной характеристике определим величины и :
Тл, Тл.
3.1.3 Среднее
,
,Тл.
3.1.4 По переходной характеристике определим размагничивающее действие поперечной реакции якоря: ,А.
3.2 Расчет обмоток при параллельном возбуждении
3.2.1 Нужное
, ,
,А , А.
3.2.2 Поперечное сечение проводников параллельной обмотки возбуждения:
,
где ,
— число параллельных веток параллельной обмотки возбуждения, в некомпенсированных машинках принимается равным ,
— коэффициент припаса,
— толщина изоляции плюс однобокий зазор меж катушкой и полюсом, принимаем равным ,
— средняя длина витка параллельной обмотки возбуждения,
,
где — ширина катушки обмотки возбуждения,
м,
, м,
м2,
Поперечное сечение проводников нормируется, получим:
м2.
3.2.3 Число витков на один полюс:
,
где ,
где А/м2 — значение плотности тока в параллельной обмотке возбуждения,
А,
.
Принимаем число витков .
3.2.4 Сопротивление обмотки возбуждения:
,
Ом.
3.2.5 Масса меди обмотки возбуждения:
,
кг.
3.2.6 Коэффициент припаса:
,
где — наибольшее
,А, .
3.3 Расчет обмоток при смешанном возбуждении
3.3.1 Нужное
, .
3.3.2
, А.
3.3.3 Число витков поочередной стабилизирующей обмотки на один полюс:
,
где — число параллельных веток стабилизирующей обмотки, в некомпенсированных машинках принимается равным ,
.
Принимаем число витков .
Уточним
А.
3.3.4 Предварительное сечение проводников стабилизирующей обмотки:
,
где — плотность тока в поочередной стабилизирующей обмотке возбуждения,
м2.
Принимаем м2. Проводник выберем с прямоугольной формой сечения марки ПЭВП, со сторонами м и м.
3.3.5 Средняя длина витка стабилизирующей обмотки:
,м.
3.3.6 Сопротивление стабилизирующей обмотки:
,
, Ом.
3.3.7 Масса меди стабилизирующей обмотки:
,
, кг.
3.3.8 МДС обмотки параллельного возбуждения:
,
,А.
3.3.9 Поперечное сечение проводников параллельной обмотки возбуждения:
,
,м2.
Поперечное сечение проводников нормируется, получим:
,м2.
3.3.10 Число витков на один полюс:
,
где ,
где А/м2 — значение плотности тока в параллельной обмотке возбуждения,
,А,
.
Принимаем число витков .
3.3.11 Сопротивление обмотки возбуждения:
,
Ом.
3.3.12 Масса меди обмотки возбуждения:
,
,кг.
3.3.13 Коэффициент припаса:
,
где — наибольшее
А, .
4 Оценка коммутационных характеристик
4.1 Расчет коммутационных характеристик
4.1.1 Окружная скорость якоря:
,
,м/с.
4.1.2 Коэффициент удельной проводимости пазового рассеяния для овального паза:
,
.
4.1.3
,
В.
4.2 Расчет щеточно-коллекторного узла
4.2.1 Ширина щетки:
,
где г — коэффициент щеточного перекрытия, назначим ,
м.
Из условия, В, выберем графитные щетки марки 611М.
Принимаем ширину щетки .
4.2.2 Ширина зоны коммутации:
,
м.
4.2.3 Коэффициент зоны коммутации:
,
.
4.2.4 Контактная площадь щеток на один щеточный болт:
,
где А/м2 — плотность тока под щеткой,
, м2.
4.2.5 Длина щетки:
,
где — число щеток на щеточный болт, принимаем ,
м.
Принимаем длину щетки м.
4.2.6 Уточненное
,
А/м2.
4.2.7 Активная длина коллектора:
,
, м.
4.3 Расчет магнитной цепи дополнительных полюсов
4.3.1 Воздушный зазор под дополнительным полюсом:
,
м.
4.3.2 ЭДС коммутации:
,
,В.
4.3.3 индукция под дополнительным полюсом:
,
Тл.
4.3.4 Магнитный поток в воздушном зазоре под дополнительным полюсом:
,
где , м — длина наконечника дополнительного полюса, принимаем ,
, м — ширина наконечника дополнительного полюса,
.
Получим:
,м.
Получим в итоге, что:
Вб.
4.3.5 Магнитный поток в сердечнике дополнительного полюса:
,
где уД — коэффициент магнитного рассеяния дополнительного полюса.
В машинках без компенсационной обмотки , примем .
Получим:
,Вб.
4.3.6 индукция в сердечнике дополнительного полюса:
,
где , м2 — сечение сердечника дополнительного полюса.
,
где , м — длина сердечника дополнительного полюса, принимаем ,
, м — ширина сердечника дополнительного полюса,
,
м.
,м2.
Получим:
, Тл.
4.4 Расчет обмотки дополнительного полюса
4.4.1 Приближенное
,
,А.
4.4.2 Число витков в обмотке дополнительных полюсов:
,
где — число параллельных веток обмотки дополнительных полюсов,
.
Принимаем .
4.4.3 Площадь поперечного сечения проводников обмотки дополнительных полюсов:
,
где А/м2 — плотность тока в обмотке дополнительных полюсов,
,м2.
Принимаем провод прямоугольного сечения марки ПЭВП с площадью сечения м2, номинальными размерами м и м.
4.4.4 Средняя длина витка катушки обмотки дополнительного полюса:
,
где , м — ширины катушки обмотки дополнительного полюса, принимаем ,
, м.
4.4.5 Сопротивление обмотки дополнительных полюсов:
,
где — количество дополнительных полюсов в машине,
Ом.
4.4.6 Масса меди обмотки дополнительных полюсов:
,
кг.
Рис.5-Эскиз междуполюсного окна
5 Утраты мощности и рабочие свойства
5.1 Расчет утрат мощности
5.1.1 Механические утраты мощности на трение щеток о коллектор:
,
где — коэффициент трения щеток о коллектор,
Па — удельное давление на щетку,
, м/с — окружная скорость коллектора:
,
м/с,
Вт.
5.1.2Механические утраты мощности на трение в подшипниках и вентиляцию равными Вт.
5.1.3 Механические утраты мощности:
,
Вт.
5.1.4 электронные утраты в обмотке якоря :
,
Вт.
5.1.5 Электронные утраты в обмотке дополнительных полюсов:
,
Вт.
5.1.6 Определим электронные утраты в поочередной обмотке возбуждения:
,
Вт.
5.1.7 Рассчитаем электронные утраты в параллельной обмотке возбуждения:
,
5.1.8 Электронные утраты в щеточно-коллекторном контакте:
,
где В — падение напряжения на пару щеток,
Вт.
5.1.9 Сумма электронных утрат:
,
Вт.
5.1.10 Определим массу зубцов якоря:
,
где кг/м3 — удельная масса стали,
кг.
5.1.11 Масса стали ярма якоря:
,
кг.
5.1.12 Магнитные утраты в зубцах якоря:
,
Для стали марки 2312 принимаем удельные магнитные утраты , показатель степени . Технологический поправочный коэффициент .
Вт.
5.1.13 Определим магнитные утраты в ярме якоря:
,
Вт.
5.1.14 Главные магнитные утраты:
,
Вт.
5.1.15 Дополнительные утраты
,
Вт.
5.1.16 Определим суммарные утраты мотора:
,
Вт.
5.2 Определение номинальных характеристик
5.2.1 Предварительное
,
Вт.
5.2.2 Предварительное тока мотора:
,
А.
5.2.3 Номинальный ток якоря:
,
А.
5.2.4 ЭДС обмотки якоря
,
В.
5.2.5 Рассчитаем магнитный поток:
,
Вб.
5.2.6 По главный характеристике намагничивания определяем суммарное магнитное напряжение всех участков магнитной цепи: А.
5.2.7 Рассчитаем МДС возбуждения:
,
А.
5.2.8 Уточняем
,
А.
5.2.9 Уточняем номинальный ток мотора:
,
А.
5.2.10 Уточняем потребляемую мощность мотора:
,
Вт.
5.2.11 Дополнительные утраты
,
Вт.
5.2.12 Нужная мощность на валу мотора:
,
Вт.
5.2.13 Коэффициент полезного деяния
,
.
5.2.14 Крутящий момент на валу мотора
,
Н.м.
5.3 Расчет рабочих черт
Таблица 4 — Расчет рабочих черт
0.1
0.25
0.5
0.75
1.25
1.5
, А
5,669
14.173
28.347
42.52
70.867
85.041
, В
216.561
214.403
210.805
207.208
200.013
196.415
, А
21.4
53.5
107
160.5
267.5
321
, А
22.97
57.44
114.881
172.321
287.202
344.64
, А
1240
1242.2
1246
1250
1258
1262
, Вб
7.947
7.9511
7.9598
7.9685
7.9859
7.9945
n, о/мин
2349
2325
2283
2242
2164
2118
, А
7.359
15.863
30.036
44.21
72.556
86.73
, Вт
1619
3490
6608
9726
15962
19081
, Вт
832.597
2637
5550
8346
13583
16025
0.514
0.756
0.84
0.858
0.851
0.84
М, Н·м
3.392
10.856
23.265
35.628
60.205
72.408
По результатам расчета строятся рабочие свойства мотора, которые представлены на рисунке 6.
Набросок 6 — Рабочие свойства
6 Термический расчет
Приведем сопротивления обмоток якоря, возбуждения и обмотки дополнительных полюсов к расчетным температурам, соответственных классам нагревостойкости изоляции B. Температурный коэффициент для класса нагревостойкости изоляции B — .
Расчетное сопротивление обмотки якоря определим по формуле
,
Ом.
Расчетное сопротивление обмотки дополнительных полюсов:
,
Ом.
Расчетное сопротивление обмотки возбуждения:
,
Ом.
Утраты в обмотке якоря:
,
Вт.
Утраты в обмотке дополнительных полюсов:
,
Вт.
Утраты в обмотке возбуждения:
,
Вт.
Коэффициент теплоотдачи с внешной поверхности якоря .
6.9 Превышение температуры охлаждаемой поверхности якоря над температурой воздуха снутри машинки:
,
Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки якоря:
,
где , м — периметр поперечного сечения паза:
,
м.
где — эквивалентный коэффициент теплопроводимости внутренней изоляции секции из круглого провода,
— эквивалентный коэффициент теплопроводимости,
0С.
Коэффициент теплоотдачи с лобовых поверхностей обмотки якоря .
Длина вылета лобовой части:
,
м.
Превышение температуры охлаждаемой поверхности лобовых частей обмотки якоря:
,
0С.
Перепад температуры в изоляции лобовой части обмотки якоря:
,
где , м — периметр поперечного сечения условной поверхности остывания лобовой части:
,
м.
0С.
Среднее превышение температуры обмотки якоря над температурой охлаждающего воздуха:
,
0С.
Сумма утрат, отводимых охлаждающим внутренний размер мотора воздухом:
,
Вт.
Условная поверхность остывания мотора:
,
м2.
Коэффициент обогрева воздуха .
Среднее превышение температуры воздуха снутри мотора:
,
0С.
Среднее превышение температуры обмотки якоря над температурой охлаждающей среды:
,
0С.
Коэффициент теплоотдачи с поверхности обмотки возбуждения .
Внешняя поверхность остывания катушки обмотки возбуждения
,
где м — периметр остывания катушки обмотки возбуждения, определяемый по эскизу междуполюсного окна (набросок 5),
м2.
6.23 Превышение температуры внешной поверхности катушки возбуждения над температурой воздуха снутри машинки:
,
0С.
Перепад температуры в изоляции катушки обмотки возбуждения:
,
0С.
Среднее превышение температуры обмотки возбуждения над температурой охлаждающей среды:
,
0С.
Коэффициент теплоотдачи с поверхности катушки обмотки дополнительных полюсов .
Поверхность остывания обмотки дополнительных полюсов
,
где м — периметр остывания катушки обмотки дополнительных полюсов, определяемый по эскизу междуполюсного окна (набросок 5),
м2.
Превышение температуры внешной поверхности катушки обмотки дополнительных полюсов над температурой воздуха снутри машинки:
,
0С.
Перепад температуры в изоляции катушки обмотки дополнительных полюсов:
,
0С.
Среднее превышение температуры катушки обмотки дополнительных полюсов над температурой охлаждающей среды:
,
0С.
Коэффициент теплоотдачи с поверхности коллектора примем согласно советам [1]:.
Поверхность остывания коллектора:
,
м2.
Превышение температуры внешной поверхности коллектора над температурой воздуха снутри мотора:
,
0С.
Среднее превышение температуры коллектора над температурой охлаждающей среды при входе охлаждающего воздуха со стороны коллектора:
,
0С.
Средние превышения температур обмоток мотора и коллектора ниже максимально допустимых для класса нагревостойкости изоляции B. Припас на термическую крепкость выдержан
7 Вентиляционный расчет
Среднее превышение температуры воздуха снутри машинки:
,
0С.
Нужное количество охлаждающего воздуха:
,
м3/с.
Внешний поперечник центробежного вентилятора:
,
где , м — внутренний поперечник станины:
,
м.
м.
Окружная скорость вентилятора по наружному поперечнику:
,
м/с.
Внутренний поперечник колеса вентилятора:
,
м.
Окружная скорость вентилятора по внутреннему поперечнику:
,
м/с.
Ширина лопаток вентилятора принимается равной:
,
м.
Согласно советы [1] число лопаток вентилятора определяется в соответстии с выражением :
,
Принимаем число лопаток вентилятора .
давление вентилятора при холостом ходе составляет:
,
где — аэродинамический КПД круговых крыльев,
— плотность воздуха,
Па.
Входное сечение вентилятора
,
м2.
Очень вероятное количество воздуха в режиме недлинного замыкания:
,
м3/с.
Аэродинамическое сопротивление вентиляционной системы машинки [1].
Действительный расход воздуха:
,
Действительное давление вентилятора:
,
Па.
Мощность, потребляемая вентилятором:
,
где — энергетический КПД вентилятора,
Вт.
Уточняем утраты на трение в подшипниках:
,
Вт.
Уточняем сумму утрат на трение в подшипниках и вентиляцию:
Вт.
Уточненное
,
Вт.
Пересчитаем полезную мощность на валу мотора:
,
Вт.
Уточняем КПД машинки в номинальном режиме:
,
.
Заключение
В данном курсовом проекте был спроектирован движок неизменного тока, габариты которого несколько меньше аналога. Данный эффект был достигнут, сначала, за счет понижения КПД. В итоге этого миниатюризируется стоимость мотора и Издержки на его изготовка.
анализ рабочих черт мотора с параллельной системой возбуждении показал, что нужная твердость механической свойства не обеспечивается. Для увеличения стойкости работы мотора была введена стабилизирующая обмотка.
анализ термического расчёта показал, что перегрев машинки находится в приделах нормы. Был избран класс нагревостойкости изоляции В.
К недочетам спроектированной машинки следует отнести нетехнологичность производства отдельных узлов, а именно необходимость секционирования обмоток возбуждения и введение стабилизирующей обмотки.
Ввиду низкой точности расчетов можно гласить только о приблизительных значениях приобретенных в процессе расчета величин. На всех шагах проектирования применено огромное количество эмпирических формул, графически определяемых коэффициентов.
Использованная литература
1 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., ил.
2 Справочник по электронным машинкам: В 2 т./ Под общ. ред. И. П. Копылова, Б. К. Клокова. Т. 1. — М.: Энергоатомиздат, 1988. — 456 с.: ил.
3 Гольдберг О. Д., Гурин Я. С., Свириденко И.С. Проектирование электронных машин: Учебник для втузов/ Под ред. О. Д. Гольдберга. — М.: Высш. шк., 1984. —
]]>