На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


Курсовик РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ (МАШИН) ПОСТОЯННОГО ТОКА

Информация:

Тип работы: Курсовик. Предмет: Электроника. Добавлен: 30.10.2013. Сдан: 2012. Страниц: 61. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):




Общие положения

Учебное проектирование машин постоянного тока служит для закрепления практических навыков расчета и конструирования машин и принятия проектных решений. При проектировании требуется знание теоретических курсов инженерного проектирования, электротехники, общего курса электромеханики, электрических машин и ряда других, входящих в программы специализаций.

Техническое задание.
Задание на курсовой проект выдается руководителем проекта, назначенным кафедрой. Задание (приложение 1) содержит основные данные проектируемой машины, указание о конструктивном исполнении, виде защиты от окружающей среды, системам возбуждения и охлаждения.
До начала расчета должны быть выбраны конструктивная схема машины и система вентиляции её с учетом заданной степени защищенности машины от воздействия внешней среды. Последовательность расчета может быть следующая: 1) определение основных исходных электрических величин на основе технического задания; 2) определение главных размеров: d и l машины; 3) расчет обмотки якоря (ротора), размеров паза, спинки якоря воздушного зазора; 4) расчет обмоток, расположенных на полюсах статора; 5) расчет магнитной цепи машины и магнитной характеристики; 6) расчет коммутации; 7) расчет к.п.д. и основных характеристик машины и сопоставление их с техническими условиями, корректировка расчета; 8) вентиляционный и тепловой расчеты машины; 9) предварительный механический расчет. [5] Спроектированная машина должна удовлетворять существующим ГОСТам.


Содержание курсового проекта.
Курсовой проект выполняется на основании технического задания и состоит из разделов, перечисленных в приложении 2.
К защите проекта должны быть представлены чертежи спроектированного машины, выполненный на формате А1 и пояснительная записка, объемом 30 - 40 листов.
Рекомендуемые учебные пособия.
При выполнении учебного проекта по машинам постоянного тока можно пользоваться книгой «Проектирование электрических машин» [1], в которой рассмотрены конструкции электрических машин и приведена методика их расчета. Для более глубокой проработки материала следует использовать и другую специальную литературу [2].
В работе [3] приведены технические данные и описаны особенности конструкции и области применения электрических машин, дана общая классификация электрических машин, приведены системы их охлаждения, рассмотрены конструкции и схемы обмоток машин.


Введение
Машины постоянного тока широко используются в электрических установках в качестве генераторов и двигателей. Их мощность колеблется в пределах от долей киловатта до 10 000 кВт и выше. Напряжение машин постоянного тока не превосходит обычно нескольких тысяч вольт, хотя в некоторых специальных типах машин небольшой мощности напряжение доходит до 30 кВ и выше. Наибольшее распространение имеют машины, напряжение которых не превышает I 000 В. Скорость вращения машин постоянного тока колеблется в весьма широких пределах: от нескольких десятков до нескольких тысяч оборотов в минуту, Некоторые машины специального назначения имеют скорость вращения, доходящую до нескольких десятков тысяч оборотов в минуту.
Области применения машин постоянного тока весьма разнообразны. Генераторы постоянного тока находят применение в промышленности для питания электропривода постоянного тока, в установках проводной и радиосвязи, авто- и авиатранспорте. Двигатели, кроме того, широко применяются в качестве тяговых на электровозах, тепловозах, в пригородных электропоездах, трамвае, троллейбусе, электрокарах, морских и речных судах. Основное преимущество двигателей постоянного тока по сравнению с асинхронными и синхронными—возможность плавного и экономичного регулирования их скорости вращения в широких пределах и отсутствие ограничивающего верхнего предела 3000 мин-1, существующего в бесколлекторных двигателях переменного тока при 50 гц (при частоте 50 гц можно получить скорость вращения выше 3 000 мин-1 только при применении двигателей двойного питания или сдвоенных двигателей).
Основной недостаток машин постоянного тока — относительно высокая стоимость и более сложная технология их изготовления из-за наличия коллектора и несколько меньшая надежность из-за применения в основной рабочей цепи скользящих щеточных контактов, имеющих склонность к искрению, сравнительно быстрый износ и требующих специального наблюдения в процессе эксплуатации машины. В последнее время стали находить применение машины постоянного тока, в которых механический выпрямитель — коллектор заменяется блоком из твердых выпрямителей.
Основные серии машин постоянного тока общего назначения П, 2П и 4П.
Серия 2П включает двигатели мощности от 0,13 до 200 кВт с высотой оси вращения 90 - 135 мм. Для замены двигателей серии П мощностью от 0,3 до 200кВт с высотой оси вращения h = 112 - 400мм выпускается серия 2П с h=355-630 мм ( мощностью свыше 200кВт). Двигатели серии П предусмотрены следующие исполнения по степени защиты и способу охлаждения: защищенное исполнение (IP22) с самовентиляцией (IC01) при h=112-400мм; закрытое исполнение (IP44) с наружным обдувом от вентилятора, расположенного на валу двигателя (IC0141) при h=112-160мм; закрытое исполнение (IP44) с пристроенным воздухо-воздушным охладителем (IC061) при h=180-400 мм; закрытое исполнение (IP44) с естественным охлаждением (IC0041) при h=112-280 мм;
Генераторы исполняются защищенными (IP22) с самовентиляцией (IC01) при h=140-400мм.
Двигатели серии 2П и 4П выпускаются на напряжения 110, 220, 340, 440 В, на номинальные частоты вращения 750, 1000, 1500, 2200 и 3000 мин –1. машины выполняются защищенным исполнением самовентиляции и независимой вентиляции от постороннего вентилятора; в закрытом исполнении – с естественным охлаждением и наружным обдувом от постороннего вентилятора.
Двигатели серии 2П имеют независимое возбуждение и компенсационную обмотку, обеспечивающую большие кратковременные перегрузки и широкие диапазон изменения частоты вращения. Серия 2П (мощностью до 200 кВт при 1500 мин –1) охватывает следующие исполнения по степени защиты от внешних воздействий и по способу охлаждения: защищенное исполнение (IP22) с самовентиляцией (IC01) с h=90-315 мм; защитное исполнение (IP22) с независимой вентиляцией от пристроенного электровентилятора (IC0641) при h=132-200 мм; закрытое исполнение (IP44) с естественным охлаждением (IC0041) при h=90-200 мм. Исполнение двигателей c точки зрения степени защиты и охлаждения двигатели могут поставляться в нижеследующих вариантах: ???

IP23S / IC06 основной вариант охлаждения с независимой радиальной вентиляцией
IP23 / IC05 независимая аксиальная вентиляция
IP23 / IC17 подача охлаждающего воздуха с помощью трубопровода и его выхлоп в помещение
IP44(54) / IC37 подача и отвод охлаждающего воздуха
IP44(54) / IC410 естественное охлаждение двигателя только с помощью собственной поверхности (необходима редукция мощности)
IP44(54) / IC86W охладитель воздух – вода.
Вентиляционные установки оснащены трехфазными асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором и могут быть оснащены фильтрами.

Основное исполнение двигателей серии S:
- IP23S / IC06 с принудительной радиальной вентиляцией; вентиляционная установка без фильтра находится наверху у двигателя
- форма IM 1001 (IM B3) – цилиндрический хвостовик вала со шпонкой, балансировка с полной шпонкой
- обмотка двигателя оснащена теплозащитами

Двигатели изготавливают на номинальные напряжения: 110 и 220 В (при мощности до 7,5 кВт), 220 и 440 В (при мощности более 7,5 кВт), генераторы – на 115,230В ( при мощности до 7,5 кВт),230 и 460В (при мощности более 7,5кВт).
Конструкция рассчитываемого двигателя должна соответствовать требованиям ГОСТ на установочные размеры и размеры выступающего конца вала (ГОСТ 13267-73), а также общим техническим требованиям на машины электрические (ГОСТ 183-74).
Выбор главных размеров электродвигателя
К главным размерам машин постоянного тока относят наружный диаметр Dн2 и длину l2 сердечника якоря. От главных размеров зависят габариты, масса и другие технико - экономические показатели машин. Машины постоянного тока современных серий имеют единую шкалу высот оси вращения. При заданной высоте оси вращения h внешний диаметр корпуса машины постоянного тока не может превышать размер 2h. Обычно этот диаметр должен быть не более DВН = 2h - (8...10) 10-3 м
1. Предварительное значение КПД для двигателей и генераторов может быть принято на уровне средних энергетических показателей выпускаемых машин (Рис.1) [2]:
h = 84 %

Рис.1 Зависимость КПД машин постоянного тока от мощности машины
2. Ток двигателя (предварительное значение):
I1ном = Рном ? 103 / (hUном) = 48 ? 103 / (0,84?220)) = 259,74 А
3. Ток якоря:
Iном = (1- kв) ? I1ном = (1-0,035) ? 259,74 = 250,65 А,
где kв = 0,035 по табл. 1 [2]
Таблица 1. Значения коэффициентов kГ,kв,kД.
Мощность машины, кВт kГ kД kВ
Менее 1
1-10
10-100
100-1000 1,4-1,15
1,2-1,1
1,15-1,06
1,06-1,03 0,65-0,85
0,82-0,95
0,85-0,97
0,93-0,98 0,2-0,08
0,1-0,025
0,035-0,02
0,02-0,005

4. Электромагнитная мощность:
Для генераторов электромагнитная мощность принимается равной:
РЭ = kГРном.
Для двигателей
Rэ = Рном ? (100 + h)/ 2h= 48000 ? (100+84) / (2?84) = 52571 Вт;
Для электрических машин общего назначения можно определить электромагнитная мощность по формуле
РЭ = Рном ,
где ?ном - КПД

5. Диаметр якоря предварительно принимается Da = h = 0,240 м;
или находится по формуле Da = k , [мм],
где k= 650 - 750 для двигателей с классом изоляции В и 600-675 для двигателей с классом изоляции Н.
Диаметр якоря D и его активная длина l связаны с электромагнитной мощностью машины Рэ зависимостью [5]
D 2 l = ,
где р1 - расчетный параметр, равный электромагнитной мощности единичной машины (d=1см; l = 1см), кВт/ см3.



Рис. 2. Зависимость единичной мощности р1 от электромагнитной мощности Рэ машины.
5. Выбираем линейную нагрузку якоря по рис. 3
А=2,7•104А/м


Рис.3. Зависимость линейной нагрузки от диаметра якоря
или можно вычислить по формуле:
А = = 2,75?104 А/м,
где i = - ток проходящий в каждом активном проводнике; N - число эффективных проводников, 2а-число параллельных ветвей (при волновой обмотке 2а=2; при петлевой обмотке при I > 350А –2а=2р).
6. Индукция в воздушном зазоре под центром полюса можно определить по эмпирической формуле
Вб =5000 ,
где диаметр d выражен в см, а индукция Вб- в гауссах.
При измерении индукции в теслах правую часть следует умножить на 10-4 Вб = 0,7 Тл;
Расчетный коэффициент полюсного перекрытия аб оказывает влияние на степень использования машины: с увеличением аб возрастает поток рассеяния главных полюсов, увеличивается проникновение поля главных полюсов в зону коммутации, уменьшается коммутационная надежность машины. Для машины общего назначения с добавочными полюсами значения аб устанавливается в пределах 0,55...0,72, без добавочных полюсов аб = 0,6...0,85.
Расчетный коэффициент полюсной дуги: аб = 0,6 (по рис.4)


Рис.4. Зависимость аб= f(D)
8. Расчетная длина якоря:

l = (6,1?R?) / (аб ? А? Вб ? D2 ? nном) =
(6,1?52571) / (0,65?2.75?104?0,7?0,2402?1200) = 0,370 м
В машинах постоянного тока при диаметрах якоря до 200 мм отсутствуют радиальные вентиляционные каналы. Расчетная длина якоря равна полной длине сердечника якоря.
9. Отношение длины магнитопровода якоря к его диаметру l / D влияет на массу, динамический момент инерции вращающейся части, энергетические и другие технико-экономические показатели машины:
l= l / D = 0,370/0,240 = 1,54
Значение l обычно равно 0,3 - 1,5. В машинах малой и средней мощности при n = 1000 мин-1 значение l выбирается в пределах 0,6 - 1,1, причем большее значение соответствует машинам с меньшим диаметром якоря. При n = 1500 мин-1 значение l выбираются примерно на 20 % , а при n = 3000 мин-1 на 40% ниже чем, чем при n = 1000 мин-1. В машинах большой мощности при n = 1000 мин-1 значение l выбирается в пределах 0,4 - 1,5.
С увеличением диаметра якоря возрастает число пар полюсов машины. Приближенно можно принять что p ? 0,03D ± 1. Полученные из этого равенства значения р округляют до ближайших целых чисел и в пределах полученного интервала выбирается наиболее рациональное значение р.
10. Число полюсов при h < 112 мм обычно применяют 2р = 2, а при h ? 112 мм – 2р = 4.
11. Полюсное деление:
t = pD/2р = (3,14?0,240)/4 = 0,188 м
12. Расчетная ширина полюсного наконечника:
bб = абt = 0,65?1,88 = 0,122 м
Для уменьшения реакции якоря воздушный зазор под главными полюсами
выполняется эксцентричным . Тогда действительная ширина полюсного наконечника b ? равна расчетной ширине b ?
13. Машина постоянного тока обычно выполняется с постоянным воздушным зазором в средней части полюсного наконечника.
Радиальный размер воздушного зазора под центром полюса можно принять равным
? = 0,05 + 0,1 ,см,
где d - диаметр якоря, см.
В этом случае связь между расчетной bб и действительной шириной b полюсного наконечника может быть принята равной bб? b + 2?. При скосе краев полюсных наконечников действительная ширина полюсного наконечника равна расчетной ширине:
bp = bб = 0,122 м
В общем случае можно считать , причем . В машинах постоянного тока обычно лежит в пределах 0,6 - 0,7 (при наличии дополнительных полюсов) и 0,65 - 0,75 (при отсутствии дополнительных полюсов).

Выбор обмотки якоря
Изученные нами вопросы принципа действия и устройства коллекторных машин постоянного тока дают возможность установить, что для работы машины необходимо наличие в ней двух обмоток: обмотки возбуждения и обмотки якоря. Первая служит для создания в машине магнитного поля, т. е. для возбуждения, а посредством второй происходит преобразование энергии. Исключение составляют магнитоэлектрические машины постоянного тока, в которых имеется лишь одна (якорная) обмотка, так как магнитное поле (возбуждение) в этих машинах создается постоянными магнитами.
Обмотка якоря машины постоянного тока представляет собой замкнутую систему проводников, определенным образом уложенных на сердечнике якоря и присоединенных к коллектору.
Элементом обмотки якоря является секция, которая содержит один или несколько витков и присоединяется к двум коллекторным пластинам. Секция состоит из активных сторон, заложенных в пазы сердечника якоря, и лобовых частей, соединяющих эти стороны. При вращении якоря в каждой из активных сторон индуктируется э. д. с. В лобовых же частях секции э. д. с. не индуктируется.
Часть поверхности якоря, приходящаяся на один полюс, называется полюсным делением и выражается следующей формулой:

где t - полюсное деление;
D – диаметр якоря;
2p – число главных полюсов в машине.

Полюсное деление

Расположение активных сторон на сердечнике якоря

Чтобы э. д. с., индуктируемые в активных сторонах секций, складывались, т. е. действовали согласно, секцию следует расположить в пазах сердечника якоря так, чтобы ширина секции была равна или незначительно отличалась от полюсного деления.


Элементарные пазы: а) один элементарный паз; б) два элементарных паза; в) три элементарных паза

Изображение секции на развернутой схеме
Секции укладываются в пазах сердечника якоря в два слоя. При этом если одна из активных сторон секции находится в нижней части одного паза, то ее другая сторона находится в верхней части другого паза. Верхняя сторона одной секции и нижняя сторона другой, уложенные в одном пазу, образуют элементарный паз (Z3). В реальном пазу может быть и более двух активных сторон, например четыре, шесть, восемь и т. д. В этом случае реальный паз состоит из нескольких элементарных пазов.
Так как секция имеет две активные стороны, то каждой секции соответствует один элементарный паз. Концы секции присоединяются к коллекторным пластинам, при этом к каждой пластине присоединяется начало одной секции и конец другой, т. е. на каждую секцию приходится одна коллекторная пластина. Таким образом, для якорной обмотки можно записать следующее равенство:

где S – число секций в обмотке якоря;
Zэ – число элементарных пазов;
К – число коллекторных пластин.
Для более удобного и наглядного изображения схем якорных обмоток цилиндрическую поверхность якоря вместе с обмоткой условно развертывают на плоскости и все соединения проводников изображают прямыми линиями на плоскости чертежа. Выполненная в таком виде схема обмотки называется развернутой.
В зависимости от формы секций и от способа присоединения их к коллектору различают следующие типы якорных обмоток: простая петлевая, сложная петлевая, простая волновая, сложная волновал и комбинированная.

Простая петлевая обмотка

В простой петлевой обмотке якоря каждая секция присоединена к двум рядом лежащим коллекторным пластинам. На рис. изображена одновитковая, и двухвитковая секция петлевой обмотки. При укладке секций на сердечник якоря начало каждой последующей секции соединяют с концом предыдущей секции, постепенно перемещаясь при этом по поверхности якоря (и коллектора) так, что за один обход укладывают все секции обмотки. В результате конец последней секции оказывается соединенным с началом первой, т. с. обмотка замыкается.

Одновитковая секция простой петлевой обмотки

Двухвитковая секция простой петлевой обмотки
На рис. изображена часть простой петлевой обмотки, на которой показаны шаги обмотки - расстояние между активными сторонами секций по якорю. Кратчайшее расстояние между активными сторонами одной секции на поверхности якоря называют первым частичным шагом обмотки по якорю и обозначают через y1. Это расстояние измеряется в элементарных пазах и, как было указано ранее, должно быть равным пли незначительно отличаться от полюсного деления.
Расстояние между активной стороной нижнего слоя первой секции и активной стороной верхнего слоя второй секции называют вторым частичным шагом обмотки по якорю, обозначают через y2 и измеряют в элементарных пазах.
Знание шагов обмотки y1 и y2 дает возможность определить результирующий шаг обмотки по якорю у, который представляет собой расстояние между расположенными в одном слое активными сторонами двух следующих друг за другом секций.
Из рис. следует, что
у = y1 - y2

Шаги петлевой обмотки:
а) – правоходовая обмотка: б) левоходовая обмотка
Укладывая секции обмотки, мы как бы перемещаемся не только по сердечнику якоря, но и по коллектору. Расстояние между двумя коллекторными пластинами, к которым присоединены начало и конец одной секции, называется шагом обмотки по коллектору и обозначается через ук.
Шаги обмотки по якорю измеряются элементарными пазами, а шаг по коллектору - коллекторными делениями (пластинами). Обмотка, часть которой показана на рис. называется правоходовой, так как укладка секций этой обмотки происходит слева на право по якорю, в отличие от левоходовой, в которой укладка секций обмотки по якорю идет справа налево. Как следует из определения, начало и конец каждой секции простой петлевой обмотки присоединяется к рядом лежащим коллекторным пластинам, следовательно,
y = yк = ± 1.
В этом выражении знак «плюс» соответствует правоходовой обмотке, а знак «минус» — левоходовой.
Для определения всех шагов простой петлевой обмотки достаточно рассчитать первый частичный шаг по якорю
,
где ? – велечина, меньшая единицы, вычитая или суммируя ко-торую можно получить шаг у1, выраженный целым числом.
y2 = y1 ± y = y1 ± 1

Прежде чем приступить к выполнению схемы, необходимо отметить следующее:
1. Все пазы сердечника якоря н секции обмотки нумеруются. При этом номер секции определяется номером паза, в верхней части которого находится одна из ее активных сторон.
2. Активные стороны верхнего слоя изображают на схеме сплошными линиями, а стороны нижнего слоя - пунктирными так, что одна половина секции, относящаяся к верхнему слою,
показывается на схеме сплошной линией, а другая, относящаяся к нижнему слою, - пунктирной.
Для удобства вычерчивания схемы следует предварительно составить таблицу соединений. В этой таблице (табл. 2.1) горизонтальные линии изображают секции, а наклонные указывают на порядок соединения секции со стороны коллектора. При правильно вычисленных шагах таблица включает в себя все активные стороны верхнего и нижнего слоев обмотки .
Развернутую схему обмотки (рис. 2.8) строят в следующей последовательности. На листе бумаги размечают пазы, и наносят контуры полюсов. При этом следует учесть, что изображенный на схеме полюс представляет собой как бы зеркальное отражение полюса, находящегося над якорем. При выполнении схемы обмотки ширину полюса следует принять равной приблизительно 0,8 т. Полярность полюсов чередуется: N—S—N—S. Затем изображают коллекторные пластины и наносят на схему первую секцию, активные стороны которой расположатся в пазах 1 и 4. Коллекторные пластины, к которым присоединены концы первой секции, обозначают цифрами 1 и 2. Затем нумеруют остальные коллекторные пластины и последовательно наносят на схему другие секции (2, 3 и т. д.). Последняя секция (12) должна замкнуть обмотку, что будет свидетельствовать о правильно выполненной схеме.
Далее на схеме изображают щетки. Расстояние между щетками А и В должно соответствовать полюсному делению, т. е. должно соответствовать полюсному делению, т. е. должно составлять коллекторных делений. В нашем примере это расстояние равно коллекторным делениям. Что же касается расположения щеток на коллекторе, то при этом следует руководствоваться следующим. Предположим, что электрический контакт якорной обмотки с внешней цепью осуществлялся не через коллектор и щетки, а при помощи так называемых условных щеток, расположенных на поверхности якоря. В этом случае наибольшее значение э. д. с. машины соответствует положению условных щеток на геометрической нейтрали. Но так как коллекторные пластины, к которым присоединены секции, смещены относительно активных сторон этих секций приблизительно на 1/2?, то переходя от условных щеток к реальным, следует расположить их на коллекторе по оси главных полюсов машины.

Развернутая схема простой петлевой обмотки:
2p = 4; Zэ = 12

Расположение условных щеток на якоре

Расположение щеток на коллекторе по оси главных полюсов
Предположим, что машина работает в режиме генератора и ее якорь вращается в направлении слева направо. Воспользовавшись правилом «правой руки», определяем направление э. д. с. (тока), индуктируемой в активных сторонах секций. Это дает нам возможность установить полярность Щеток: щетки А1 и А2, от которых ток отводится во внешнюю цепь, являются положительными, а щетки B1 и B2 - - отрицательными. Щетки одинаковой полярности соединяют параллельно и подключают к соответствующим выводам машины.


Тип обмотки якоря, определяемый количеством главных полюсов 2р и током якоря Iном., принимают по табл.2
Таблица 2
Тип обмотки Количество полюсов 2р Ток Iном, А
Простая петлевая
Простая волновая
Простая петлевая или лягушечья 2
4
4 -
до 700
свыше 400 до 1600

При выборе петлевой или лягушечьей обмотки следует учитывать, что для быстроходных машин (окружная скорость якоря v2 > 40 м/с) и для машин, работающих с высокими перегрузками (Imax / Iн > 2), более целесообразно применение лягушечьей, а для остальных машин - петлевой обмотки. Все рекомендации для машин с 2р=2 и 2р=4 приведены в табл.3
Таблица 3

Каждая катушка обмотки якорей машин постоянного тока состоит из нескольких секций и имеет столько пар выводных концов, сколько секций в ней содержится. Выводные концы секций соединены с разными пластинами коллектора. Поэтому на схеме обмотки якоря нужно либо каждую секцию изображать отдельным многоугольником, либо показывать пазовые части катушки одной линией, а лобовые части каждой секции изображать отдельными линиями. Последний способ более употребителен.

Рис. 6-24. Одно. витковая и двух витковая секции петлевой обмотки
Число витков в секции ? катушки якоря берется обычно равным 2 для трамвайных машин с Uн = 550В , для остальных двигателей ?=1.
Начало и конец каждой секции соединяются с коллекторными пластинами. Пазы и коллекторные пластины обязательно нумеруются, и на коллекторных пластинах показывают места расположения щеток.




Рис.2. Практическая схема простой петлевой обмотки с uп = 3, y1, = 9
Три стороны секций, расположенные в верхнем слое 1-го паза, обозначены сплошными линиями, и три, лежащие в нижнем слое 4-го паза,— пунктирными. Остальные секции располагаются в пазах якоря и соединяются с коллектором точно так же, как показанные на схеме.
Для изучения схем обмоток якорей значительно удобнее представлять их в условном виде, считая, что в каждом пазу располагается только по две стороны секций: одна в верхнем, другая в нижнем слое. Такие пазы называют элементарными; их число обозначают Zэ. Число сторон секций в одном слое реального паза обозначают буквой uп, а число пластин коллектора — буквой К. Число элементарных пазов всегда равно числу реальных пазов якоря, умноженных на uп , и числу пластин коллектора Zэ — Zun = К.
При проектировании якорей машин постоянного тока необходимо соблюдать условия, обеспечивающие получение симметричных обмоток:
1) = целое число;
2) = целое число;
3) = целое число;
4) = целое число;
. Так, например, на схеме (см. рис. 1) изображена обмотка с Z = 14 и
uп = 3, следовательно, число пластин коллектора и число элементарных пазов и число секций в обмотке будет равно Zэ = К = Z uп == 14 • 3 = 42.
По направлению отгиба лобовых частей секций обмотки якорей разделяются на петлевые и волновые. Петлевые обмотки называют часто параллельными, а волновые — последовательными. Обмотки могут быть также простыми и сложными.



Рис . 1.1. Полузакрытый (а) и открытый(б) разы с уложенными в них проводниками
В соответствии с рекомендациями [1] при диаметрах якоря до 200 мм выбираем полузакрытую конструкцию паза овальной формы с параллельными сторонами зубцов . Обмотку выполняем всыпной из эмалированных проводов круглого сечения , образующих мягкие секции Сечение паза якоря приведено на рис . 1.1.
14. Ток параллельной ветви:
Iа = I / 2а = 207,54 / 2 = 103,77 А
Ток в параллельной ветви по условиям коммутации не должен превышать 300– 350 А. По этим данным могут быть выбраны размеры пазов и число их на окружности якоря с учетом выбранного типа обмотки и ее изоляции.
15. Выбор схемы обмотки в машине постоянного тока производится, исходя из мощности, напряжения, скорости вращения и условий работы машины. Исходя из этих требований установлены следующие области применения типов обмоток:
– Простые волновые обмотки допускают сравнительно низкие токи, так как в них 2а = 2, но они не требуют уравнительных соединений, применяются для машин, мощность которых не превышает 50 кВт при напряжении 110 В, 100кВт при напряжении 220 В, 300кВт напряжении 440 В.


Рис. . Одно и двух витковая секции волновой обмотки
– Простая петлевая обмотка применяется в низковольтных машинах при больших токах в якоре – малых двухполюсных и в многоплюсных машинах при мощности выше 500 кВт.
– Сложные последовательные обмотки применяются для машин мощностью 150-300 кВт при 220 В. При простой параллельной обмотке в таких машинах получается слишком большое число коллекторных пластин.
– В машинах весьма большой мощности при больших токах применяются лягушачьи обмотки.
– Сложные параллельные обмотки применяются для машин низкого напряжения.
Выбираем простую волновую обмотку с числом ветвей: 2а = 2
Обмотка якоря машин постоянного тока является замкнутой и состоит из последовательно соединенных секций, каждая из которых присоединена к соответствующей коллекторной пластине. Обмотка располагается в пазах в два слоя. [5]
16. Предварительное общее число эффективных проводников:
N = (p?D?А)/Ia = (3,14?0,240?27,5?103)/103,77 = 200
17. Крайние пределы чисел пазов якоря с использованием:
Zmin = (p?D)/tz1max = (3,14?0,240)/3,5?10-2 = 22
Zmax = (p?D)/tz1min = (3,14?0,240)/1,5?10-2 = 50
Принимаем Z =41; tz1 = p?D/z = 18,4 ?10-3 м
Число пазов якоря на одном полюсном делении при D < 30 см выбирается равным Z / 2р = 6 – 15, а при D > 30 см – соответственно Z / 2р = 8 – 27.Для волновой обмотки число их должно быть нечетным, для петлевой – четным, не делящимся на 4 (при 2р=4)
18. Число эффективных проводников в пазу:
Nn = N/z = 200/41 = 4,87
принимаем целое четное число:Nn = 6;
тогда
N= Nn?z = 6 ? 41 = 246
19. Выбираем паз полузакрытый овальной формы. В машинах малой мощности пазы бывают обычно полузакрытыми, в машинах средней и большой мощности – открытыми.
20. Число коллекторных пластин К для различных значений Uп = К/Z выбираем, сравнивая три варианта:
№ варианта Un k = Un?Z Wc = N/2k Uk ср, В
1 1 41 3 26,8
2 2 82 1,5 13,4
3 3 123 1 8,9

Wc = 1,5; К = 82, Nn = 6, Nc = N / (2Wc) = 246 / (2?1,5) = 82
Число элементарных пазов якоря совпадает с числом секций обмотки якоря и равно числу коллекторных пластин. Выбираем вариант №2.
Число коллекторных пластин на паз
Uп = должно быть целым числом.
Для серийных машин без компенсационной обмотки [1] напряжение между коллекторными пластинами U к .ср не должно превышать 16 В , что соответствует минимальному количеству коллекторных пластин К min
Максимальное число коллекторных пластин определяется минимальным
значением коллекторного деления t к = 3,5 мм [3]
t к = ,
.где D к = (0,65 . 0,8) D = (0,65 . 0,8) 0,18 = (0,117 . 0,144) – наружный
диаметр коллектора , м .
Значения Ukmax не должен превышать приведенных ниже:
h, мм ...80 - 100 112 - 200 225 - 315 355 - 500
2р ........ 2 4 4 4
Ukmax, В.. 100 50 30 25
После указанной проверки Ukmax уточняют число витков обмотки якоря
w2 = wc2K
В пазу количество эффективных проводников
Nc = 2Nш Wc2

21. Уточняем линейную нагрузку:
А = 20w2 Ia / p D 2a (А/см)
Полученное при расчете значение А не должно отличаться от принятого при определении главных размеров более чем на 10%; в ином случае следует применять обмотку якоря с измененным количеством витков.
22. Корректируем длину якоря:
lб= 0,370?(27500/33874) = 0,300 м
23. Наружный диаметр коллектора при полузакрытых пазах:
Dк = (0,65?0,8D) = (0,65?0,80)?240?10-3= (1,56?192)?10-3 м
По таблице предпочтительного ряда чисел принимаем диаметр коллектора Dк = 180 мм.
24. Окружная скорость коллектора:
nк = (p?Dк?n)/60 = (3,14?0,180?1200)/60 = 11,3 м/с
25. Коллекторное деление
tк = (p?Dк)/К = (3,14?0,180)/82 = 6,9 ? 10-3 м, должно быть не менее 4мм.
26. Полный ток паза:
In = (p?D?A)/Z = (3,14?0,24?33874)/41 = 622, 6 А
Полный ток паза при D < 100см не должен превышать 1500 А, а при D > 100см он должен быть меньше 2000А.
27. Предварительное значение плотности тока в обмотке якоря:
Jа = (А?Jа)/А = (2?1011)/33874 = 5,9 ?106 А/м2
Допустимая плотность тока Jа определяется по произведению AJа, которое является характеристикой тепловой нагрузки обмотки и зависит от класса нагревостойкости применяемой изоляции, AJ выбираем по рис.


Рис. Зависимость произведения AJ от диаметра якоря
28. Предварительное сечение эффективного провода:
q = Ia/Ja = 103,77/5,9?106 = 18?10-6 м
Принимаем всыпную обмотку с круглыми проводниками и числом проводников равным 6; марка провода ПЭТВ,
dr = 2?10-3м;dиз = 2,095?10-3 м
сечение провода 3,14?10-6 м, q = nэл?qэл = 6?3,14?10-6=18,84?10-6 м

Расчет геометрии зубцовой зоны
Кз = 0,72
29. Сечение полузакрытого паза при предварительно принятом коэффициенте заполнения паза:
S0 = (Nn?nэл?d2щ)/Кз = (6?6?(2,095?10-3)2)/0,72 = 219,5?10-6м2

30. Высота паза:
hn = 38 мм; hш = 0,8?10-3м; bш = 3?10-3м
Размеры меди проводников должны быть подобраны так, чтобы отношение высоты и ширины паза было:
=3–4,5.
bz = (Bd?tz1)/(Bz?Кс) = (0,71?18,4?10-3)/(1,95?0,95) = 7?10-3м

31. После установления размеров паза bz и hz находим ширину зубца по 1/3 высоты паза, считая от основания:
z1/3 =
и расчетную ширину зубца( с учетом штамповки)
z1/3 = z1/3 -0,2мм.:
32. Больший радиус:
r1 = [p?(D - 2hш) - Z?bz] / [2?(p+Z)] = [p?(0.24-2?0.8?10-3)-41?7?10-3]/ [2?(p+41) = 5.2?10-3 м
Принимаем радиус r1 = 5,2 ? 10-3м

33. Вычисляем меньший радиус:
r2 = [p?(D - 2hn) - Z?bz] / [2?(Z - p)] = [p?(0.24-2?38?10-3)-41?7?10-3]/ [2?(41 - 3.14)] = 3?10-3 м
Принимаем r2 = 3?10-3 м.
34. Расстояние между центрами радиусов:
h1 = hn - hш - r1 - r2 = 38?10-3 - 0.8?10-3 - 5.2?10-3 - 3?10-3=29?10-3м
35. Минимальное сечение зубцов якоря:
Sz = (Z/2p) ? (ad?bz?ld?Кс) = (41/4) ? 0,65?7?10-3?300?10-3?0,95 = 132,9 ? 10-4 м2
36. Предварительное значение ЭДС
Еном = Uном? Кg = 275?0.9=247.5 B
Кg = 0.9
37. Магнитный поток одного полюса в воздушном зазоре машины постоянного тока определяется по формуле:
Ф = Вbl
Предварительное значение магнитного потока на полюс:
Фdном = [60?Еном?а] / [р?Nnном] = [60?247,5?1] / [2?246?1200] = 2,5?10-2 Вб
38. Для магнитопровода якоря принимаем сталь марки 2312. Индукция в сечении зубцов:
Вz = Fdном / Sz = 2.5?10-2 / 132.9?10-4 = 1.9 Тл
При проектировании машин постоянного тока сечения участков магнитопроводов выбирают так, чтобы в зубцах якоря в наименьшем сечении индукция лежала в пределах 1,8 –2,5, в сердечнике якоря 1,0– 1,5, в полюсах 1,2 –1,6, а в ярме станины 1,1 –1,3 Тл. [4]
Расчет обмотки якоря
39. Длина лобовой части витка:
lл » (1,2?1,35)?t = (1,2?1,35)?188?10-3 = 245?10-3 м
40. Средняя длина витка обмотки якоря:
lа ср = 2?(ld + lл) = 2?(0,300+0,245) = 1,09 м:
41. Полная длина обмотки якоря:
Lма = (N/2)?lа ср = (246/2)?1,09 = 134,07 м
42. Сопротивление обмотки якоря при u = 200
Ra=Lма/(5,7?106?qa?(2a)2)=134.07/(57?106?18.84?10-6?22)=0.031 Ом;
43. Сопротивление обмотки якоря при u = 750
Rан = 1,22 Ra = 1.22?0.01 = 0.038 Ом;
44. Масса меди обмотки якоря:
mма = 8900 ?Lма?qa = 8900?134.07?18.84?10-6 = 22.5 кг
45. Расчет шагов обмотки:
а) шаг по коллектору и результирующий шаг:
ук = у = (к+\-1)/р = (82+\-1)/2 = 41
б) первый частичный шаг:
у1 = к/(2р)+\-I = 82/4 +\- 2/4 = 21
в) второй частичный шаг:
у2 = у - у1 = 41 - 21 = 20
В случае применения петлевой обмотки на каждый паз делается обычно одно уравнительное соединение. Шаг их тоже коллекторных делениях.

Сечение меди уравнительных соединений берется около 20-30% от сечения меди проводника обмотки якоря при той же толщине проводника.


Определение размеров магнитной цепи

46. Предварительное значение внутреннего диаметра якоря и диаметра вала:
D0 = 27?3O(Рном/nном) = 27?3O(48/1200) = 90?10-3 м,
где Рном = 48 кВт; nном = 1200 об/мин.
принимаем D0 = 90?10-3 м
47. Высота спинки якоря:
hj = [(D-D0)/2] - hn = [(240?10-3-90?10-3)/2] - 38 ?10-3 = 37 ? 10-3м
48. Сечение сердечника главных полюсов машины выбирается, исходя из магнитного потока полюса и допускаемой индукции. При марках стали Э11 и Э12 индукция в полюсах должна быть равна 13000– 15000 гс( 1,3 – 1,5 тл), при марках стали Э310 и Э330 – соответственно 14500 – 17500 гс (1,45 – 1,75тл). Принимаем для сердечников главных полюсов сталь марки 3411 толщиной 0.5 мм; коэффициент рассеяния dг = 1.15, длину сердечника lг = ld = 0.300 м, коэффициент заполнения сталью Кс= 0.95, ширину выступа полюсного наконечника bB»0.1bp = 0.1?0.122 = 12.2?10-3 м.
49. Ширина сердечника главного полюса:
bг = bp - 2?bг.в. = 122?10-3 - 2? 12,2?10-3 = 97,6?10-3 м
50. Индукция в сердечнике:
Br = (dг?Fdном) / (Кс?bг?lг)=(1.15?2,5?10-2) / 0,95?97.6?10-3?0.300 = =1.03 Тл
51. Сечение станины:
Sc = (dг?Fdном)/ 2?Вс = (1.15?2.5?10-2) / 2?1.3 = 110.6?10-4м2,
где Вс = 1.3 Тл Размеры станины и ее сечение рассчитывают, исходя из допустимой в ней индукции, равной 11000 – 13000гс (1,1 – 1,3тл).
52. Длина станины:
lc = lг + 0.4?D = 0.300 + 0.4?0.24 = 396?10-3 м.
53. Высота станины :
hc = Sc/lc = 110.6?10-4 / 396?10-3 = 27.9?10-3 м.
54. Внешний диаметр станины:
Dвн = 2h - (8?10)?10-3 = 2?250?10-3 - (8?10)?10-3 = 490?10-3 м
55. Внутренний диаметр станины:
dc = Dвн - 2hc = 490?10-3 - 2?27.9?10-3 = 434?10-3 м
56. Высота главного полюса выбирается из условий возможности расположения на нем обмотки возбуждения.:
hг = (dc - D - 2?d)/2=( 434?10-3 -240?10-3 - 2?1.5?10-3) / 2 = 95.5?10-3м, где d = 1.5 ?10-3 м - воздушный зазор.
Расчётные сечения магнитной цепи
57.Сечение воздушного зазора:
Sd = bp?ld = 122?10-3 ? 300?10-3 = 366?10-4 м2
58. Длина стали якоря:
lст = ld?Кст = 300?10-3 ? 0.95 = 0.285 м
59.Минимальное сечение зубцов якоря:
Sz = 132.9?10-4 м2
60. Сечение спинки якоря:
Sj = lст?hj = 285?10-3 ? 37?10-3 = 105?10-4 м2
61. Сечение сердечника главного полюса:
Sг = Кст?lг?bг = 0.95 ? 300?10-3 ?97.6?10-3 = 278.2?10-4м2
62. Сечение станины:
Sc = 110.6?10-4м2


Средние длины магнитных линий

63. Радиальный размер воздушного зазора под центром полюса можно принять равным
d ? 0,5 +0,1 ,см,
где диаметр D выражен в сантиметрах.
64. Коэффициент воздушного зазора, учитывающий наличие пазов на якоре:
Кda = (tz1 + 10d) / (tz1 - bш +10d) = (18.4?10-3+10 ? 1.5?10-3) / (18.4?10-3 - 3?10-3 + 10 ? 1.5?10-30 = 1.1
65. Расчетная длина воздушного зазора:
Ld = Kda?d = 1.1?1.5?10-3 = 1.65?10-3 м
66. Длина магнитной линии в зубцах якоря:
Lz = hn - 0.2r1 = 38 - 0.2?5.2?10-3 = 36.96?10-3 м
67. Длина магнитной линии в спинке якоря:
Lj = [p(D0+hj)/4p]+(hj/2)=[3.14(30?10-3+37?10-3)/ 4?2]+(37?103)/2 = =68.5?10-3 м
68. Длина магнитной линии в сердечнике главного полюса:
Lг = hг = 95.5?10-3м
69. Воздушный зазор между главным полюсом и станиной:
Lc.n. = 2lг ? 10-4 + 1 ? 10-4 » 0.15 ? 10-3 м
70. Длина магнитной линии в станине:
Lc = [p(Dвн - hc)/4p] +( hc/2) = [3.14(490?10-3 - 27.9?10-3)/4?2] + +(27.9?10-3)/2 = 195?10-3 м
Индукция в расчетных сечениях магнитной цепи
71. Индукция в воздушном зазоре:
Вdном = Fdном/Sd = 2.5?10-2 / 366?10-4 = 0.68 Тл
72. Индукция в сечении зубцов якоря:
Вz = Fdном / Sz = 2.5?10-2 / 132.9?10-4 = 1.8 Тл
Максимальная индукция в зубцах при полузакрытых пазах не должна превышать 18000-20000 гс (1,8-2,0 тл), а при открытых пазах - соответственно 19000-25000 гс (1,9-2,5 тл); нижние пределы индукции соответствуют частоте перемагничивания pn/60=75 гц, верхние - частоте ниже 25 гц.
73. Индукция в спинке якоря:
Bj = dгFdном / 2Sj = 2.5?10-2 / (2?105?10-4) = 1.2 Тл
Находится в рекомендуемом интервале 1,0– 1,5 Тл.
74. Индукция в сердечнике главного полюса:
Вг = dгFdном / Sг = 1.15?2.5?10-2/278.2?10-4 = 1.03 Тл
должна находится в пределах 1,2 –1,6 Тл.
75. Индукция в станине:
Вс = dгFdном / 2Sc = 1.15?2.5?10-2/2?110.6?10-4 =1.3 Тл
Рекомендуемые пределы соответствуют интервалу 1,1 –1,3 Тл.
76.Индукция в воздушном зазоре между главным полюсом и станиной:
Вс.n. = Вг = 1.03 Тл
. Индукция в воздушном зазоре должна находится в пределах 0,5 –1 Тл.

Магнитные напряжения

77. Магнитное напряжение воздушного зазора:
Fd = 0.8BdLd?106 = 0.8?0.68?1.65?10-3?106 = 897.6 A
78. Коэффициент вытеснения потока:
Kz = tz1ld / bzlст = 18.4?10-3?300?10-3 / 7?10-3?285?10-3 = 2,77
79. Магнитное напряжение зубцов якоря:
Fz = Hz?Lz = 16.4?103 ? 36.96?10-3 = 606 A
Hz = 16.4?103 A/M определяется для стали марки 2312 при индукции в зубце Bz = 1.8 Тл
80. Магнитное напряжение ярма якоря:
Fj = Hj?Lj = 4.6?103 ? 68.5?10-3 = 315 A,
где
Hj = 4.6?103 A/M при Bj = 1.2 Тл
81. Магнитное напряжение сердечника главного полюса (сталь марки(3411):
Fг = Hг?Lг = 2.05?102 ? 95.5?10-3 = 19.6 A
Hг = 2,05?102 А/м при Вг = 1.03 А
82. Магнитное напряжение воздушного зазора между главным полюсом и станиной:
Fc.n. = 0.8Bг?Lcn?106 = 0.8?1.03?0.15?10-3?106 = 123.6 A
83.Магнитное напряжение станины (массивная сталь марки Ст3):
Fc = Hc?Lc = 1.59?102 ? 196?10-3 = 312 A,
где
Hc = 15.9?102 A/M при Вс = 1.3
84. Суммарная МДС на полюс:
FS=Fd+Fz+Fj+Fг+Fc.n+Fc=897.6+606+315+19.6+123.6+312=2274A
Расчет характеристик намагничивания машин в табл. №1.
85. МДС переходного слоя:
FdZj = Fd + Fz + Fj = 897.6+606+315 = 1819 A


Расчетная величина Расчетная формула Единица измерения 0,5
0,75

0,9

1,0

1,1

1,15
ЭДС Е В 124 186 223 247,5 272 285
Магнитный поток Вб 0,013 0,019 0,023 0,025 0,028 0,029
Магнитная индукция в воздушном зазоре Тл 0,344 0,516 0,619 0,687 0,755 0,791
Магнитное напряжение воздушного зазора F?=0,8*L?*B?*10-2 A 454,48 681,73 817,34 907,14 996,93 1044,5
Магнитная индукция в зубцах якоря
BZ=kZ*B? Тл. 0,954 1,431 1,715 1,904 2,092 2,192
Напряжённость магнитного поля в зубцах якоря HZ A/м 242,5 1615 11180 16400 27950 52000
Магнитное напряжение зубцов FZ=LZ*HZ A 8,9725 59,755 413,66 606,8 1034,15 1924
Магнитная индукция в спинке якоря Bj=??/2SI Тл 0,600 0,900 1,079 1,198 1,316 1,379
Напряженность магнитного поля в спинке якоря Hj A/м 91 215 427 460 901 1186
Магнитное напряжение ярма якоря Fj=Lj*Hj A 6,2335 14,7275 29,2495 31,51 61,7185 81,241
Магнитный поток главного полюса ФГ=?г*Ф? Вб 0,014 0,022 0,026 0,029 0,032 0,033
Магнитная индукция в сердечнике главного полюса Bг=Фг/Sг Тл. 0,521 0,782 0,937 1,030 1,143 1,198
Напряжённость магнитного поля в сердечнике главного полюса Hг А/м 91 146 182 210 272 318
Магнитное напряжение в сердечнике главного полюса Fг=Lг*Hг А 8,6905 13,943 17,381 20,055 25,976 30,369
Магнитная индукция в зазоре между главным полюсом и станиной Всп=Вг Тл 0,521 0,782 0,937 1,030 1,143 1,198
Магнитное напряжение воздушного зазора между станиной и главным полюсом Fс.п=0,8*Вс.п*Lс.п*106 А 62,55 93,83 112,50 123,60 137,22 143,78
Магнитная индукция в станине Тл. 0,655 0,983 1,178 1,308 1,437 1,506
Напряженность магнитного поля в станине (для массивных станин) Нс А/м 583,5 991 1380 1590 2740 3430
Магнитное напряжение станины Fc=Lc*Hc A 113,782 193,245 269,1 312 534,3 668,85
Сумма магнитных напряжений всех участков цепи F?+FZ+Fj+Fс.п+Fc+Fг=?F A 654,72 1057,23 1659,23 2274 2990,30 3892,8
Сумма магнитных напряжений участков переходного слоя. F?+FZ+Fj A 469,69 756,21 1260,25 1819,00 2452,80 3049,8

Расчет параллельной обмотки возбуждения
86. Размагничивающее действие реакции якоря определяют по переходной характеристике: Fgd = 280 A

87.Необходимая МДС параллельной обмотки:
Fв = FS + Fgd = 2274 + 280 = 2554
88.Принимаем предварительно ширину катушки параллельной обмотки bkt.в = 40?10-3 м, тогда средняя длина витка обмотки:
lср.в=2(lг+bг)+p(bkt.в+2Uиз)=2(300?10-3+97.6?10-3)+3.14?(40?10-3 +2?0.5?10-3) =924?10-3 м,
где Uиз = 0.5?10-3 м - односторонний зазор между катушкой и полюсом.
89. Сечение меди параллельной обмотки:
qв = (Кз.в.? m ? 2p? FB?lв ср.?a) / (5.7?106 ?UB) = =(1.1?1.2?4?2554?924?10-3?1) /(5.7?106?275) = 0.78 мм2, где
а - число параллельных ветвей обмотки параллельного возбуждения
Принимаем круглый провод ПЭТВ:
диаметр неизолированного провода: dг = 1?10-3 м;
диаметр изолированного провода: dщ = 1.08?10-3 м;
сечение провода: Sщ = 0.785 мм
Катушки главных полюсов, чтобы снизить ток возбуждения, делают с большим числом витков из круглых или в машинах большой мощности из прямоугольных проводов небольшого сечения (в схемах с параллельным возбуждением). В машинах с последовательным возбуждением в большинстве случаев наматывают из прямоугольного изолированного провода или из шинной меди. Лишь в машинах малой мощности катушки обмотки последовательного возбуждения наматываются из круглого провода, площадь поперечного сечения должна быть расчитана на полный ток якоря.[6]
90. Принимаем номинальную плотность тока (для машин со степенью защиты IР22):
JВ = 5?106 А/м2;
91. Число витков на полюс:
WB= FB/JB?qB=2554/5?106 ? 0.78?10-6 = 655
92. Определяем номинальный ток возбуждения:
IBном = FB/WB = 2554/655 = 3.9 A
93. Плотность тока в обмотке:
JBном = 5?104 A/м
94. Полная длина обмотки:
LB=2p?lB.ср.?WB = 4?924?10-3?655 =2420 м
95. Сопротивление обмотки возбуждения при температуре t=200 С
RB20 = LB/(57?106?qB) = 2420/57?106?0.78?10-6 = 54.43 Ом
96. Сопротивление обмотки возбуждения при температуре t= 750 С
RB75 = 1.22?RB = 1.22?54.43 = 66.4 Ом
97. Масса меди обмотки возбуждения :
mMB = 8.9?LB?qB?10-3 = 8.9?2420?0.78?10-6?103 = 16.8 кг

Коллектор и щётки
На электродвигателе должны быть установлены щетки одной и той же марки. Это особенно важно при петлевой обмотке, так как различие в сортах щеток может вызвать протекание больших токов по уравнительным соединениям.
Щеткодержатель имеет литой латунный корпус 1 (см. рис. 9.5). Корпус укреплен в кронштейне, вваренном в торцевую стенку остова. В корпусе запрессованы два стальных пальца 4, служащих для крепления щеткодержателей в кронштейне. Пальцы изолированы от корпуса прессматериалом АГ-4С или твердым изоляционным слоем из эпоксидного компаунда, на который надеты изоляторы 3 из прессматериала К-78-51. Такое выполнение пальцев щеткодержателей 11 (см. рис. 9.1) дало возможность повысить их изоляционные свойства и тем самым избежать снижения сопротивления изоляции в эксплуатации, которое наблюдалось при использовании фарфоровых изоляторов.
В корпусе щеткодержателя имеются два гнезда для щеток 5. В одно гнездо вставлена одна пара щеток, в другое — две пары. Нажатие щеток на коллектор осуществляется спиральными пружинами 2. Нажатие (4,2—4,8 Н) регулируется поворотом втулки 6, находящейся в центре пружины. Щетки снабжены гибкими шунтами, прикрепленными болтами к корпусу щеткодержателя. Для удобства замены и осмотра щеток на щеткодержателях установлены стойки с заплечиками, позволяющие фиксировать пружины в приподнятом состоянии.

Марки щеток выбирают при проектировании машин, размеры щеток оговорены в ГОСТ12232.1. При выборе ширины щетки bщ следует учитывать, что увеличение bщ ограничивается возрастанием при этом зоны коммутации.
98. Ширина нейтральной зоны:
bн.з. = t - bR = 188?10-3 - 122?10-3 = 66?10-3
99. Принимаем ширину щетки равной bщ = (2?4)tK; выбираем стандартные размеры щетки: bщ lщ = 20?10-3 ? 32?10-3м2
100. Поверхность соприкосновения щетки с коллектором:
Sщ = bщ ? lщ = 20?10-3 ?32?10-3 = 6.4?10-4м2
101. При допустимой плотности тока Jщ = 11?104 А/м2 число щеток на болт:
Nщ = Iном / p Sщ Jщ = 207.79/2?6.4?10-4?11?104 = 1.48
Принимаем Nщ = 2
102. Поверхность соприкосновения всех щеток с коллектором:
SSщ = 2pNщ Sщ = 4?2?6.4?10-4 = 51.2?10-4 м2
103. Плотность тока под щетками:
Jщ = 2Iном / SSщ = 2?207.79 / 51.2?10-4 = 8.1?104 А/м2
104. Активная длина коллектора:
lK= Nщ (lщ + 8?10-3) +10?10-3 = 2 (32?10-3 + 8?10-3) + 10?10-3 = 90?10-3 м

Коммутационные параметры
105. Ширина зоны коммутации:
bз.к. = (bщ/tk +Un -a/p +Ik)?tk?(D/DK) = [( 20?10-3/6.9?10-3) + 2 -1/2 + +2/4] ? 6.9?(240?10-3 / 180?10-3) = 44.9? 10-3 м
106 Отношение bз.к./ (t - bR ) = 44.9/66 = 0.68, что удовлетворяет условию: bз.к./ (t-bR) = 0.55?0.7
107. Коэффициент магнитной проводимости паза:
l = 0.6 ? ( hn / 2r2 ) + hщ / bщ + ln / la + +(2.5?105A?lwc?na)?a/p=0.6?(38?10-/2?3?103) + (32?10-3/20?10-3) + (245?10-3/300?10-3) + (2.5?105/33874?300?10-3?1.5?15.07) ?1/2 = 6.76, где nа = pDn / 60 = (3.14?240?10-3?1200) / 60 = 15.07 м/с
108. Реактивная ЭДС:
ER= 2lwсldAnA?10-6 = 2?6.76?1.5?300?10-3?33874?15.07?10-6=3.1 B
109. Воздушный зазор под добавочным полюсом принимаем dд = (1.5?2)d, при d = 1.5 ? 10-3 м принимаем dд = 3 ? 10-3 м
110. Расчетная длина воздушного зазора под добавочным полюсом
Ldд =Kdddd = 1.07?3?10-3 = 3.2?10-3 м,
где
Kdd = (tz1 + 10dd)/ (tz1 - bщ + 10dd) = (18.4?10-3+10?3?10-3) / /(18.4?10-3 - 3?10-3 + 10?3?10-3) = 1.07
111.Средняя индукция в воздушном зазоре под добавочным полюсом:
Bdd =E?R / 2wcldna = 3.14/(2?1.5?300?10-3?15.07) »0.25 Тл,
где
Е?R » 1.1ЕR » 1.1 ? 3.1 = 3.41 В.
Принимаем для обеспечения несколько ускоренной коммутации.
112. Расчетная ширина наконечника добавочного полюса :
b?d < (0.55?0.75)bз.к. < (0.55?0.75)?44.9?10-3 = 30 ? 10-3
b?d = bd.H + 2dd = 24 ? 10-3 + 2 ? 3 ? 10-3 = 30 ? 10-3
113. Действительную ширину наконечника добавочного полюса принимаем в пределах:
bdH » (0.5?0.65)b?d
bdH = 24 ? 10-3 м
114. Магнитный поток добавочного полюса в воздушном зазоре:
Fdd = Bdd?ldH? b?d = 0.25?300?10-3?30?10-3 = 2.25 ? 10-3 Вб
115. Принимаем коэффициент рассеяния добавочного полюса dd = =2,5 тогда магнитный поток в сердечнике добавочного полюса:
Fd = ddFdd = 2.5?2.25?10-3 = 5.6 ? 10-3 Вб
116.Сечение сердечника добавочного полюса:
Sd = ld.H?bd.H? Kc = 300?10-3?24?10-3?0.95 = 68.4?10-4 м2
117. Расчетная индукция в сердечнике добавочного полюса:
Вc.d. = Fd/ Sd = 5.6?10-3 / 68.4?10-4 = 0.82 Тл
118. Высота добавочного полюса:
Ld = (dc - Da - 2dd)/2 = 0.4?10-3 м
Результаты расчета магнитной цепи добавочных полюсов сведены в таблице №2.


Расчётная
величина Расчетная
формула Единица измерения Численное
значение
Магнитный поток в воздушном зазоре Ф?Д Вб 1,9*10-3
Магнитная индукция в воздушном зазоре
Тл 0,22
Магнитное напряжение воздушного зазора

А 563
Магнитная индукция в зубцах якоря
Тл 0,61
Напряженность магнитного поля в зубцах якоря HZ А/м 94
Магнитное напряжение зубцов якоря FZ=HZLZ А 3,7
Магнитная индукция в ярме: на участке согласного направления главного потока и потока добавочных полюсов
Тл 1,26
На участке встречного направления главного потока добавочных полюсов
Тл 1,06
Напряжение магнитного поля: на участке с индукцией BJ1 HJ1 А/м 380
На участке с индукцией BJ2 HJ2 А/м 270
Средняя напряженность магнитного поля в ярме
А/м 55
Магнитное напряжение якоря FJ=HJср*LJ А 3,74
Магнитный поток добавочного полюса ФД=?Д*Ф?Д Вб 4,75*10-3
Магнитная индукция в сердечнике добавочного полюса ВС. Д=ФД/SД Тл 0,69
Напряженность магнитного поля в сердечнике добавочного полюса HС.Д А/м 593
Магнитное напряжение сердечника добавочного полюса FС.Д.=LДHС.Д А 57,2
Магнитное напряжение воздушного зазора между станиной и добавочным полюсом при ?С.Д.П=0,2*10-3 м. F?.с.д.п=0,8Вс.д?с.д.п А 110,4
Магнитная индукция в станине: на участке согласного направления магнитных потоков главного и добавочных полюсов
Тл 1,36
На участке встречного направления магнитных полюсов главного и добавочного полюсов
Тл 0,9
Напряженность магнитного поля в станине: на участке с индукцией BC1 Hc1 А/м 2100
На участке с индукцией BC2 Hc2 А/м 848
Средняя напряженность магнитного поля в станине
А/м 626
Магнитное напряжение участка станины Fc=Hс.срLc А 122
Сумма магнитных напряжений всех участков Fд?=F?Д+FZ+FJ+Fс.д+F?с.д.п+Fc А 860,04
МДС обмотки добавочного полюса FД=Fд?+А*?/2 А 4040
Расчет обмотки добавочных полюсов
Обмотка дополнительных полюсов соединяется всегда последовательно с якорем. По этой обмотке протекает полный ток машины. Поэтому катушки дополнительных полюсов наматывают из проводов большего сечения: в машинах средней мощности – из прямоугольного изолированного провода (сечением до 16 мм2) и в более крупных машинах – из неизолированной шинной меди (сечением свыше 20 мм2).

119. МДС обмотки добавочного полюса:
Fg = 4203 A
120. Число витков обмотки добавочного полюса на один полюс:
Wd = Fд / I = 4203/207.54 = 20.25
Принимаем Wg = 21 виток
121. Предварительное сечение проводников:
qd = I/ adJd = 207.54/( 1?5?106) = 41.5 ? 10-6 м2
122. Принимаем проводник обмотки добавочных полюсов: прямоугольный провод 5?8.5 мм, сечение провода qd = 42.5 ? 10-6 м2
123. Принимаем сердечник добавочного полюса короче якоря на 1?10-3 м с каждой стороны для создания опоры для катушки. Длина сердечника:
ld = ld - 2?10-3 = 300 ? 10-3 - 2 ? 10-3 = 298 ? 10-3 м
124. Средняя длина витка обмотки добавочного полюса:
ld ср = 2( 298?10-3 +24?10-3) + p(16+2)?10-3 = 700?10-3 м
125. Полная длина проводников обмотки:
Ld = 2pldсрWd = 4?700?10-3?20.25= 56.7 м
126. Сопротивление обмотки добавочных полюсов при температуре u=200 С:
Rd = Ld /(57?106?ad2?gd) = 56.7 /(57?106?1?42.5?10-6) = 0.024 Ом
127. Сопротивление обмотки добавочных полюсов при температуре
u = 750 С:
Rd750 = 1.22Rd=1.22?0.024 = 0.029 Ом
128. Масса меди обмотки добавочных полюсов:
md= 8.9?103Ldgd = 8.9?103?56.7?42.5?10-6 = 21.5 кг
Потери и КПД.

129. Электрические потери в обмотке якоря при температуре 750 С:
Rэ а = I2 Ra750 = (207.54)2?0.038 = 1637 Вт
130. Электрические потери в добавочных полюсах:
Rэd = I2Rd750 = (207.54)2?0.029 =1249 Вт
131. Электрические потери в параллельной обмотке возбуждения:
Рэв = UBIB = 275?3.9 = 1072.5 Вт
132. Электрические потери в переходном контакте щеток:
Рэщ = 2UUщI = 2.5?2070.54 = 518.85 Вт
133. Потери на трение щеток о коллектор:
Ртщ = 5Sщ?nK 10-3 = 51.2?10-4?3?10-4?0.2?11.3= 347 Вт
134. Потери в подшипниках, трение о воздух и на вентиляцию:
– для машин со степенью защиты IP22 и способом охлаждения IC01:
(Рт,п + Рвент) = 780 D (n/1500)1,8 ?10-9 = 400 Вт
– то же, для IP22 или IP44, IC17 или IC37
(Рт,п + Рвент) = 3,85D (n/1500)2 ?10-9
– то же, для IP44, ICО141
Рт,п + Рвент) = 2200 D (n/1500)2 ?10-9
то же, для IP44, ICО041
Рт,п + Рвент) = 280 D (n/1500)1,8 ?10-9
135. Масса стали ярма якоря:
mj = 7.8 ?103?ip[(D-2hn)2 - D20]y/ 4 ?lст?Kст = 7.8?103?i3.14[(240?10-3 - 2?38?10-3)2 - (90?10-3)2]y / 4 ?285?10-3? 0.95 = 33.4 кг
136. Условная масса стали зубцов якоря с овальными полузакрытыми пазами:
mз2 = 7.8Z2 b з2( h1+ (r1 + r2 )/ 2) lэф2 ?10-6= 7,8 ? 103 ? 41 ? 7 ? 10-3 ? (29?10-3+ (5,2?10-3 + 3?10-3)/2)?300?10-3?0.95 = 21.1 кг
То же, с прямоугольными пазами
mз2 = 7.8Z2 b з2срhп2 lэф2 ?10-6
137. Магнитные потери в ярме якоря:
Pj = mjpj = 33.4 ? 5.79 = 193.6 Вт, где
pj = 2.3 p1.0/50?(f/50)bB2j = 2.3?1.75?1.22 = 5.79 Вт/кг
138. Магнитные потери в зубцах якоря:
Рза = К p1.0/50 (f/50)bB2з2срmз2 = 2.3 ?1.75?1.852 = 13.04 Вт/кг
где К - поправочный коэффициент, учитывающий увеличение потерь в зубцах и в спинке сердечника из - за резки, штамповки и сборки листов, опрессовки, опиловки и обточки сердечников. Значение коэффициента К составляет 1,7 для машин переменного тока и 2,3 для машин постоянного тока. p1.0/50 - удельные магнитные потери, регламентированы ГОСТом, в состоянии поставки и показателя степени ? для разных марок холоднокатаной электротехнической стали при толщине листов 0,5 мм приведены ниже:
Марка стали...........................2013 2312 2411
p1.0/50, Вт/кг ............................ 2,5 1,75 1,6
? ............................................. 1,5 1,4 1,3

139. Согласно ГОСТ 1828 добавочные потери при нагрузке у всех электрических машин учитывают приближенно в процентах от отдаваемой мощности для генераторов и от подводимой мощности для двигателей:
Машины постоянного тока:
некомпенсированные...................................1,0
компенсированные ......................................0,5
Асинхронные двигатели .......................................0,5
Указанные значения добавочных потерь относятся к номинальной мощности электрических машин.
Pдоб = 0.01Рном /? = 0.01?275?207.54/ 0, = 570.7 Вт
140. Cуммарные потери:
SR = Рэа + Рэg + Рэв + Рэщ + Ртщ + (Ртп + Рвент) + Pj + Pz + Рдоб = 1637+1249+1072.5+518.85+347+400+193.6+275+570.7 = 10967 Вт
141. Потребляемая мощность:
Р1 = Рном+ SR = 48000+6264 = 58967 Вт
I1ном = Р1/ Uном = 58967 / 275 = 211.1 А
Iном = 211.1 - 3.56 = 207.54 А
142. Коэффициент полезного действия:
h = Рном / Р1 = 48000/58967 = 0,83
Рабочие характеристики.
При построении рабочих характеристик двигателя и уточнения его номинальных данных принимаем, что потери холостого хода двигателя практически не меняются при изменении нагрузки и составляют:
R0= Рj + Rz + (Pтп + Рвент) + Рт.щ. = 193,6+275+400+347 = 1215,6 Вт
При расчете характеристик принимаем напряжение U = 275 B, ток возбуждения соответствует номинальному значению тока возбуждения IB = 3.9 A.
143. МДС реакции якоря. Расчеты по переходной характеристике значений Fqd при нескольких значениях тока якоря и графическое построение характеристики Fqd = ¦(I) показывают, что эту характеристику можно аппроксимировать функцией типа Fqd = (I-15)/(Iном - 15). Поэтому в дальнейшем будем использовать эту функцию для учета размагничивающего действия реакции якоря при построении рабочих характеристик двигателя.
144. При номинальном токе якоря Iaном = 207,54 А ,ЭДС обмотки якоря :
Еном = U - Ia(Ra + Rd) - 2 UUщ = 275-207.54?(0.038+0.029) - 2.5 = 258B

145. Номинальный магнитный поток в воздушном зазоре:
Fном = (60Енома)/(рN1200) =(60?258?1)/(2?246?1200) =2.62?10-2 Вб
146. По характеристикам холостого хода находим:
Вd = 0.70; FS = 2300 A;
147. МДС обмотки возбуждения:
FB = FS + Fqd = 2300 + 280 = 2580 A
148. Номинальный ток возбуждения:
IB,ном, = FB / WB = 2580 / 655 = 3.9 A
149. Номинальный ток двигателя:
I1ном = Iном + IB, ном = 207.54 + 3.9 = 211.44 А
150. Полезная мощность на валу двигателя:
Р2 = ЕIном - Р0 - Рдоб(Iном / I1ном)2 = 258?207.54 - 1215.6 - 570.7?(207.54/211.44)2 = 48000 Вт
151. Коэффициент полезного действия:
h = Р2 / Р1 = 48000/58146 = 0.83
Р1 = U I1ном = 275?211.44 = 58146 Вт
152. Вращающий момент:
М = 9.57?103 ? (Р2/ n) = 9.57?103 ?(48000/1200) = 383 Н?м
Результаты расчетов для ряда значений тока якоря сведены в таблице № 3. В соответствии с заданием рассчитан двигатель и разработаны основные элементы его конструкции. Основные данные двигателя соответствуют требованиям задания и имеют следующие номинальные значения:
Рном = 48 кВт; nном = 1200 об/мин;
h = 84%; Iном = 207.54 А;
I1ном = 211.44 А; IBном = 3.9 А;
Р1ном = 58146 Вт.


IB, A Ia, A E, B F?, A Ф?, *102 Вб n, об/
мин М,
Н*м P2
Вт I1,
A P1,
Вт ?,
%
3,9 50 269,1 2890 0,0274 1250 93,7 11750,8 53,9 14822,5 0,79
3,9 90 266,4 2800 0,0271 1238 177,4 22242,4 93,9 25822,5 0,86
3,9 130 263,7 2680 0,0268 1222 259,5 32539,1 133,9 36822,5 0,88
3,9 170 261,1 2600 0,0265 1206 340,0 42627,7 173,9 47822,5 0,89
3,9 207,54 258,5 2300 0,0263 1200 383,0 48000 211,4 58146 0,83
3,9 240 256,4 2250 0,0261 1190 476,7 59772,6 243,9 67072,5 0,89

Тепловой расчет
153. Расчетные сопротивления обмоток:
Raт = RaH?KT = 0.038?1.07 = 0.041 Ом
Кт = 1.07 - поправочный коэффициент, с помощью которого приводятся температуры обмоток к предельным допустимым температурам;
Rd.T. = RdH?KT = 0.029 ?1.07 = 0.01 Ом
RB.T. = RBH?KT = 66.4 ? 1.07 = 71.05 Ом

154. Потери в обмотках:
Рат = I2номRат = 207,542? 0.041 = 1766 Вт
РgT = I2номRgT = 207.542? 0.031 = 1335 Вт
РBT = I2BномRBT = 3.92 ? 71.05 = 1080 Вт
155. Коэффициент теплоотдачи с внешней поверхности якоря:
aа = 110 Вт/(м2?с)
156. Превышение температуры охлаждаемой поверхности якоря:
Uua = [PaT(2ld/ laср) + Pст] / pDldaa = [1766(2?0.300 / 1.09)+ 468.75] / [3.14?240?10-3?300?10-2?110] = 5.790 C
157. Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки якоря:
Uuиз.п. = i[Рат(2ld/laср)] / ZПпldy?i[(r1+r2)/8lэкв1] + bщ/lэкв2y = i[1766(2?300/1090)]/41?83.7?10-3?300?10-3y ? i[(5.2+3)?10-3 /8?1.4] + 3?10-3/ 0.16y = 18.390 С,
где
Пп = p (r1 + r2) + 2h1 = 3.14(5.2+3)?10-3 + 2?29?10-3 = 83.7?10-3
lэкв1 = 1.4 Вт/ (м?с); lэкв2 = 0.16 Вт/(м?с)
158. Превышение температуры охлаждаемой поверхности лобовых частей обмотки якоря:
Uuпов.п. = [Рат(1-2ld/ laср)] / pD2lBaл = [1766(1-2?300?10-3) / 1090?10-3] / 3.14?240?10-3?2?75.2?10-3?125 = 56.030 C,
где
ал = 125 Вт/(м2 0С) - коэффициент теплоотдачи с лобовых поверхностей обмотки якоря;
lB = 0.4t = 0.4?0.188 = 75.2 ? 10-3 м - вылет лобовых частей обмотки якоря;
159. Перепад температуры в изоляции лобовой части обмотки якоря:
Uuиз.л =i[Рат(1-(2ld/lаср))]/2?Z?nлy?(hn/8lэкв)=i[1766(1-(2?300?103)/1090?10-3]/2?41?50?10-3y ? [(38?10-3)/8?1.4] = 0,330 С,
где
nл = (1+p/2)?(r1 + r2) + h1=(1+3.14/2)?(5.2+3)?10-3+29?10-3=50? 10-3 м
160. Среднее превышение температуры обмотки якоря над температурой охлаждающего воздуха:
Uuаср = (Uua + Uuиз.п)?2ld/lаср + (Uuпов.п + Uuиз.п)?(1 - 2ld/lаср) = (5.79+18.39)?(2?300?10-3/ 1090?10-3) + (56.03 + 0.33)?(1 - (2?300?10-3 / 1090?10-3) = 38.650 С

161. Сумма потерь, отводимых воздухом, охлаждающим внутренний объём двигателя:
SR?=SR-RBH=SR-0.1(RBT + RdT)=6264-0.1(1090+1335)=6022.5 Вт
162. Условная поверхность охлаждения двигателя:
Sохл = p ? DBH(ld+2lвоз.л) = 3.14?490?10-3(300?10-3 + 2?100?10-3) = =0.77 м2
163. Среднее превышение температуры внутри двигателя:
Uuвоз = SR? / (SохлlH) = 6022.5 / (077? 900) = 8.70 С
lH = 900 Вт/(м2?0С)
164. Среднее превышение температуры обмотки якоря над температурой охлаждающей среды:
Uu?аср = Uuвоз + Uuаср = 38.65 + 8.7 = 47.350 С
165. Превышение температуры наружной поверхности катушки возбуждения над температурой воздуха внутри машины:
Uuп,в = UR?BT/ 2рSBaB = 0.9?1080 / 4?99.79?55 =44.270 С
SB = lв срn =924?10-3?108?10-3 = 99.79?10-3 м2 - внешняя поверхность катушки обмотки возбуждения;
166. Перепад температуры в изоляции катушки:
Uuиз.в = (КR?B / 2рSB )?[(bK.ср./ 8l’экв )+ bиз/lэкв] = [0.9?1080 / /4?99.79?10-3]?[(35?10-3/8?1.4) + (0.2?10-3/0.16)] = 10.60 С
167. Среднее превышение температуры обмотки возбуждения над температурой охлаждающей среды:
Uu?ср.в. = Uuп.в. + Uuиз.в + Uuвоз = 44.27+10.6+8.7 = 6.570 С
168. Превышение температуры наружной поверхности добавочного полюса над температурой воздуха внутри машины:
Uund = KR?dT/ 2pSdad = 0.9?1200 / 4?84?10-3?55 = 58.40 С,
где
Sd = ldсрnd = 700?10-3?120?10-3 = 84?10-3 м2
ad = 55 В/м2
169. Перепад температуры в изоляции катушки добавочного полюса:
Uuиз.д = (R?dп/2pSd)?(bк.тd/8lэкв) = 90.9?1200/4?84?10-3)?(20?10-3 /8?1.4) = 5.70 С
170. Среднее превышение температуры обмотки добавочных полюсов над температурой охлаждающей среды:
Uudср = Uund + Uuиз.д + Uuвоз = 58.4 + 5.77 + 8.7 = 72.80 С


171. Превышение температуры наружной поверхности коллектора над температурой воздуха внутри двигателя:
UuK = (Rэщ+Rтщ)/SKaK = (518.85 + 347) / 50.8?10-3?180 = 94.70 С,
где
SK = pDKlK = 3.14?180?10-3?90?10-3 = 50.8? 10-3 - поверхность охлаждения коллектора;
aK = 180 Вт/м2 - коэффициент теплоотдачи поверхности коллектора
Вентиляционный расчет
При вентиляционном расчете машин постоянного тока решаются две задачи: 1) определяется количество воздуха V, м2/сек, которое должно проходить через машину для отведения выделяющегося в ней тепла; 2) находится давление (напор) Н, кГ/м2, которое необходимо создать вентилятором для пропуска через машину V, м2/сек охлаждающего воздуха.
172. Необходимое количество охлаждающего воздуха:
Qвоз = SR?/ (1100?UV?воз) = 8231.4 / (1100?17.4) = 0.43 м3/с, где
SR? = (R1ном - Rном)?0.9 = (58146 - 49000)?0.9 = 8231.4
UV?воз = 2UVвоз = 2?8.7 = 17.40 С
173. Принимаем наружный диаметр центробежного вентилятора равным 0.9dc ( где dc - внутренний диаметр станины)
D2 = 0.9 dc = 0.9?434?10-3 = 390.6?10-3 м
174.Окружная скорость вентилятора (по наружному диаметру):
n2 = pD2n/60 = 3.14?390.6?10-3?1200 / 60 = 24.5 м/с
175. Внутренний диаметр колеса вентилятора:
D1 = (1.25?1.3)D = 1.25?240?10-3= 300?10-3 м/с
176. Окружная скорость вентилятора ( по внутреннему диаметру):
n1 =p D1n / 60 = 3.14?300?10-3?1200 / 60 = 18.84 м/с
177. Ширина лопаток вентилятора:
bл.в. = (0.12?015)D2 = 0.15?390.6?10-3 = 58.6?10-3 м
178. Число лопаток принимаем: N1 = 20
179. Давление вентилятора при холостом ходе:
H0 = ha0p(n22 - n21) = 0.6?1.2(24.52 - 18.82) = 176.6 Па
180. Максимально возможное количество воздуха в режиме короткого замыкания:
QBmax = 0.42n2S2 = 0.42?24.5?0.021=0.216 м3/с,
где S2 = 0.92?D2?bл.в. = 0.92?390.6?10-3?58.6?10-3=0.021 м2 - входное сечение вентилятора.
181. Аэродинамическое сопротивление Z вентиляционной системы машины:
Z = 5?103 Па ? с2/м6
182. Действительный расход воздуха:
Qвоз = Qвmax?O(Н0/(Н0+ZQвmax) = 0.216O(176.6/176.6+5 ? 0.216 ) = 0.22 м3/с
183.Действительное давление вентилятора:
H = (H0ZQ2Bmax)/(H0+ ZQ2Bmax) = (176.6?5?103?0.2162)/(176.6+5?103?0.2162) = 100.5 Па
184. Мощность, потребляемая вентилятором:
Рв»0.175(V1/10)2Qном?103 = 0.175(18.84/10)2?0.22?103=136.7 Вт
185. Потери мощности на вентиляцию и в подшипниках:
Рт = Ртщ+Рт.мех + Рвент = 347 + 200 + 136.7 = 683.7 Вт,
Где Рт.мех = 1/2 (Рт+Рвент) = 200 Вт
186. Номинальный КПД электрической машины, уточненный по результатам вентиляционного расчета:
hном = Рном?100/(Рном+SR) = 48000?100/54264 = 88%

Библиографический список
1. Копылов И.П. Проектирование электрических машин. М.; Энергоатомиздат, ч.1,2; 1993
2. Гольдберг О.Д., Гурин Я.С., Свириденко И.С. Проектирование электрических машин, М.; Высшая школа, 2001.
3. Копылов И.П. Электрические машины. М.: Высшая школа. 2004.
4. Кацман М.М. Электрические машины. М.: Академия, 2003.
5. Петров Г.Н. Электрические машины. М.: Энергия, 1968.
6. Клоков Б.К. Обмотчик электрических машин. М.; Высшая школа, 1982.


СОДЕРЖАНИЕ
1. Общие положения…………………………………………………..........3
2. Техническое задание ……………………………………………...........3
3. Содержание курсового проекта…..………………………………...........3
3. Рекомендуемые учебные пособия ………………………………............4
4. Указание к выполнению отдельных
разделов проекта........................................................………….……............4
5. Указания по оформлению чертежей ……………………………............9
6. Указания по оформлению пояснительной записки…………………....9
7. Защита курсового проекта………………………………………….........9
5. Приложение 1. Образец титульного листа………………………….....10
6. Приложение 2. Варианты контрольного задания………………….......11
Библиографический список......………………………………………........12


Таблица 1. Варианты контрольных заданий
по двигателям постоянного тока

№ п/п Тип размер двигателя Мощность, кВт Напряжение
якоря,
В Ток якоря, А КПД, % Номинальная
частота
вращения,
об. /мин Максимальная частота вращения, об./мин
1 2 3 4 5 6 7 8
1 40ПФ132L 23,6 440 64,8 83 1400 5000
2 4ПФ132L 15 440 40,8 81 1030 5000
3 4ПФ132L 11 440 30,7 78 825 5000
4 4ПФ160S 30 440 78,6 84 1450 4500
5 4ПФ160S 18,5 440 48,6 82 1090 4500
6 4ПФ160S 15 440 42,5 76,1 730 4500
7 4ПФ60М 22 440 56,8 84,5 1090 4500
8 4ПФ60М 18,5 440 49,6 80,8 775 4500
9 4ПФ160L 30 440 77 85,5 1030 4500
10 4ПФ160L 22 440 58,7 81,3 775 4500
11 4ПФ180S 45 440 114 88 1450 4500
12 4ПФ180S 37 440 95,7 85 1150 4500
13 4ПФ180S 26,5 440 72,8 78 775 4500
14 4ПФ80М 45 440 115,6 86 1060 4500
15 4ПФ80М 37 440 97,6 83 825 4500
16 4ПФ200М 55 440 144 84,9 1000 4000
17 4ПФ200L 75 440 191 87,3 1060 4000
18 4ПФ225М 90 440 230 90 1000 4000
19 4ПФ225L 110 440 282 87 1000 4000
20 4ПФ250М 132 440 336 87 1000 3500
21 4ПФ250L 160 440 402 89 1000 3500
22 4ПФ200М 27 440 27 76,2 500 2500
23 4ПФ200М 45 440 121 82,2 750 3600
24 4ПФ200М 90 440 226 88,6 1500 3600
25 4ПФ200L 37 440 104 78,6 500 2500
26 4ПФ200L 55 440 147 83,3 750 3600
27 4ПФ200L 110 440 275 89,1 1500 3600
28 4ПФ225М 45 440 125 79 500 2500
29 4ПФ225М 132 440 230 89,1 1500 3000
30 4ПФ225L 50 440 142 77,6 500 2500


Задание на курсовую работу по курсу «Электромеханика»
Тема: «Расчет двигателя постоянного тока»

Тип двигателя___________________
Мощность____________ кВт
Напряжение___________ В
Число полюсов________
Частота_______________ мин-1
Исполнение по способу защиты____________________________
Конструктивное исполнение_______________________________
Дополнительные требования__________________________________________
_______________________________________________________________

Выдано студенту _____________________гр_______________________
«___»____________200__г.

Срок защиты «___»___________200__г.


Преподаватель ____________________________





Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.