44272
Система запалювання з новим способом загоряння палива
Дипломная
Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы
Виконаний вибір головних розмірів і обмотки якоря, розрахунок геометрії магнітопроводу і вибір проводу обмотки якоря, визначення розмірів магнітного кола, розрахунок магнітного кола, розрахунок обмотки збудження, розрахунок колектора і щіток, розрахунок додаткових полюсів, розрахунок втрат
Украинкский
2013-11-13
3.04 MB
6 чел.
Міністерство освіти та науки України
Національний університет "Львівська політехніка"
Кафедра електроприводу та автоматизації промислових установок
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до дипломної роботи на тему:
“Система запалювання з новим способом загоряння палива” |
Студента групи |
ЕКТ Пикала І.В. |
Керівник дипломної роботи |
( д. т. н., проф. Маляр А. В.) |
||
Консультанти |
( к. е. н., асис. Марієнко М. М. ) |
||
з економічної частини |
( к. т. н., доц. Яківенко Я. Я. ) |
||
з охорони праці |
(д. т. н., проф. Петренко П. П.) |
||
з надійності |
Завідувач кафедри |
д. т. н., проф. Лозинський О.Ю. |
|
"____" травня 2012 р. |
АНОТАЦІЯ
Сторінок , рисунків , таблиць , бібліографічних джерел 4.
Пикало І.В. Система запалювання з новим способом загоряння палива , 2012 р. Керівник проф. Маляр А.В.
Виконаний вибір головних розмірів і обмотки якоря, розрахунок геометрії магнітопроводу і вибір проводу обмотки якоря, визначення розмірів магнітного кола, розрахунок магнітного кола, розрахунок обмотки збудження, розрахунок колектора і щіток, розрахунок додаткових полюсів, розрахунок втрат і к.к.д., розрахунок робочих характеристик, тепловий та вентиляційний розрахунок, порівняв вплив електротехнічної сталі головних полюсів та компенсаційної обмотки на робочі характеристики. Ступінь захисту ІР22, конструкційне виконання IM1001.
Двигун загально промислового виконання.
ABSTRACT
Pages pictures tables bibliographic sources - .
Pykalo I.W. System z zapalyuvannya Novi way zagoryannya paliva, 2012 Leader - Prof. Maljar A.W.
Made choice of major size and armature winding, magnetic oregeometry calculation and selection of wire armature winding,determine the size of the magnetic circle, magnetic circlecalculation, the calculation of excitation windings, calculation of the collector and brushes, the calculation of additional poles, the calculation of losses and efficiency, the calculation performance,heat and ventilation calculation compared the impact of majorelectrical steel poles and compensating windings on performance.Degree of protection IP22, structural performance IM1001.
Engine general industrial performance.
ЗМІСТ
ЗМІСТ 3
ПЕРЕЛІК ВЖИТИХ СКОРОЧЕНЬ 5
ВСТУП 6
Розділ 1 Розрахунок двигуна 11
1.1. Вибір головних розмірів і обмотки якоря 8
1.2. РОЗРАХУНОК ГЕОМЕТРІЇ МАГНІТОПРОВОДА І ВИБІР ПРОВОДА ОБМОТКИ ЯКОРЯ 11
1.3. ВИЗНАЧЕННЯ PОЗМIPIВ МАГНIТНОГО КОЛА 15
1.4. РОЗРАХУНОК МАГНІТНОГО КОЛА 16
1.5. РОЗРАХУНОК ОБМОТКИ ЗБУДЖЕННЯ 19
1.6. КОЛЕКТОР І ЩІТКИ 21
1.7. РОЗРАХУНОК ДОДАТКОВИХ ПОЛЮСІВ 23
1.8. ВТРАТИ І ВИДАТНІСТЬ 28
1.9. РОЗРАХУНОК РОБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК 30
1.10. ЕПЛОВИЙ І ВЕНТИЛЯЦІЙНИЙ РОЗРАХУНКИ 33
Розділ 2 ПОРІВНЯННЯ 41
2.1. ВПЛИВ ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНОЇ СТАЛІ СТ3 НА ХАРАКТЕРИСТИКУ МАШИНИ 41
2.2. ВПЛИВ КОМПЕНСАЦІЙНОЇ ОБМОТКИ НА ХАРАКТЕРИСТИКУ МАШИНИ 43
Розділ 3 оХОРОНА ПРАЦІ 45
3.1. Заголовок рівня 2. 45
3.2. Підрозділ рівня 2. 46
Розділ 4 Експериментальні дослідження 47
4.1. Вступ. 47
4.2. Алгоритм функціонування мікроконтролера 47
ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ 48
ДВЗ двигу внутрішнього згоряння
ККД коефіцієнт корисної дії
Система запалювання призначена для займання робочої суміші в циліндрах бензинових двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ).
Розвиток автомобілів спочатку було пов'язано з системою запалювання від магнето, але воно досить швидко було витіснене батарейною системою запалювання, яка в різних варіантах і застосовується на сучасних автомобілях.
Тенденції розвитку ДВЗ пов'язані з підвищенням їх економічності, зниженням токсичності відпрацьованих газів, зменшенням маси і габаритних розмірів, підвищенням частоти обертання колінчастого вала і ступеня стиснення.
Це впливає на конструкцію і схемне виконання систем запалювання, не зачіпаючи, однак, основного принципу їх дії - накопичення енергії в магнітному або електричному полі з наступним миттєвим виділенням її в іскровому проміжку свічки в потрібний момент такту стиснення в робочому циліндрі і відповідно до заданого порядком роботи циліндрів двигуна.
Розряд в іскровому проміжку викликається імпульсом напруги, величина якого залежить від температури і тиску в камері згоряння, конфігурації і розмірів іскрового проміжку. Величина імпульсу повинна забезпечуватися системою запалювання з певним запасом, з урахуванням зносу електродів свічки в експлуатації. Зазвичай коефіцієнт запасу становить 1,5 - 1,8, а величина імпульсу напруги лежить в межах 20 - 30 кВ.
Процес згоряння робочої суміші розділяється на три фази: початкову, коли формується полум'я, що виникає від іскрового розряду в свічці, основну, кoли полум'я поширюється по більшій частині камери згоряння, і кінцеву, коли полум'я догорає у стінках камери. Цей процес вимагає певного часу.Найбільш повне згоряння робочої суміші досягається своєчасною подачею сигналу на займання, тобто установкою оптимального кута випередження запалювання залежно від режиму роботи двигуна.
Кут випередження запалювання визначається за кутом повороту колінчастого вала двигуна від моменту виникнення іскри до моменту досягнення поршнем верхньої мертвої точки.
Якщо кут випередження запалювання більший оптимального, то запалювання раннє. Тиск в камері згоряння при цьому досягає максимуму до досягнення поршнем верхньої мертвої точки і надає протидієвий вплив на поршень. Раннє запалення може стати причиною виникнення детонації. Якщо кут випередження запалювання менше оптимального, запалювання пізніше, в цьому випадку двигун перегрівається.
На початкову фазу згоряння впливає енергія і тривалість іскрового розряду в свічці. У сучасних системах енергія розряду досягає 50 МДж, а його тривалість 1 - 2,5 мс.
За способом накопичення енергії розрізняються системи з накопиченням енергії в індуктивності і в ємності. В обох випадках для отримання імпульсу високої напруги використовується котушка запалювання, що представляє собою високовольтний трансформатор, що містить дві обмотки: первинну з малим числом витків і провідникові в частки і одиниці ома і вторинну з великим числом витків і провідникові в одиниці і десятки кОм. Коефіцієнт трансформації котушки лежить в межах 50 -150. Значна кількість енергії, яка потрібна для займання робочої суміші, накопичити в конденсаторі прийнятних розмірів при досить низькій напрузі бортової мережі неможливо. Тому система обладнана високовольтним перетворювачем напруги. Таке ускладнення схеми не дає істотних переваг, тому системи з накопиченням енергії в ємності на автомобілях практично не застосовуються. Принцип роботи схеми характерний для всіх систем запалювання, що встановлюються на автомобілях.
Вимикач запалювання включає систему в мережу живлення. У деяких системах роль вимикача грають контакти реле, керованого вимикачем запалювання. При обертанні вала двигуна відбувається замикання контактів преривчастого механізму, і струм починає наростати в первинної обмотці котушки запалювання по експоненті.
В момент, необхідний для подачі іскрового імпульсу на запалювання, трамблер розриває свої контакти, після чого виникає коливальний процес, пов'язаний з обміном енергії між магнітним полем котушки і електричним полем в ємностях. Амплітуда коливань напруги, прикладеної до електродів свічки, наростає по експоненті. Однак інтерес представляє лише перша напівхвиля напруги, тому що якщо її максимальне значення перевищує напругу пробою іскрового проміжку, виникає необхідна для запалювання іскра.Величина залежить від коефіцієнта трансформації котушки запалювання Кт = W2/W1 (W2 і W1 відповідне число витків вторинної та первинної обмоток котушки), величини струму первинної обмотки в момент розриву, а також індуктивності і ємності первинної та вторинної обмотки.
Коефіцієнт Kт враховує втрату енергії в активних опорах первинної і вторинної обмотки, в опорі нагару, шунтуючого іскрового проміжку, а також в сердечнику котушки при його перемагнічуванні. Зазвичай Кт лежить в межах 0,7 - 0,8. Вплив нагару на свічках на іскроутворення значно знижується зі збільшенням швидкості наростання вторинної напруги. У сучасних системах ця швидкість лежить в межах 200 - 700 В / мкс.
Після пробою іскрового проміжку вторинна напруга різко зменшується. При цьому в іскровому проміжку спочатку іскра має ємнісні фазу, пов'язану з розрядом ємностей на проміжок, а потім індуктивну, під час якої в іскрі виділяється енергія, накопичена в магнітному полі котушки. Ємнісна складова іскри зазвичай короткочасна, дуже яскрава, має блакитнувате світіння. Сила струму в іскрі велика навіть при малій кількості протікає в ній енергії. Індуктивна складова відрізняється значною тривалістю, невеликою силою струму, великою кількістю енергії і неяскравим червонуватим світлом. Про нормальну роботі свідчить і вид іскри між електродами свічки. У справній системі вона має яскраве ядро, оточене полум'ям червонуватого кольору.
Розподіл запалювання по циліндрах може вироблятися як на високовольтній, так і на низьковольтної стороні. При низьковольтному розподілі кожна котушка запалювання зазвичай обслуговує один, два або чотири циліндри. У першому випадку котушка має два високовольтних виводу (двохвивідною котушка), у другому чотири (четирьохвивідна). Імпульси напруги на обох виходах двохвивідної котушки з'являються одночасно, але один з них подається в циліндр у такті стиснення і виробляє займання робочої суміші, в іншому циліндрі в цей час надлишковий тиск відсутній і виділена в іскрі енергія витрачається вхолосту.Чотирьохвивідна котушка оснащена первинною обмоткою, що складається з двох секцій, які працюють поперемінно. Високовольтні діоди забезпечують поділ ланцюгів, так як високовольтні імпульси такої системи різнополярні. Це є недоліком системи з четирехвивідною котушкою, оскільки, в залежності від полярності імпульсу, пробивну напругу на свічці може відрізнятися на 1,5 - 2 кВ. Котушка може обслуговувати і один циліндр, в цьому випадку вона зазвичай розташовується на свічці.
В даний час найбільш поширений високовольтний розподіл запалювання, однак розвиток електроніки дозволяє перейти, вірніше повернутися, до низьковольтного розподілу, як, наприклад, на перших автомобілях фірми "Форд", де були 4 переривника і 4 котушки запалювання.
При однаковому принципі роботи системи запалювання за своїми конструктивними та схемним виконанням поділяються на контактну систему (інакше її називають класичною), контактно-транзисторну і безконтактну електронні системи запалювання.
Проблема забруднення навколишнього середовища, що виникла разом з цивілізацією і загострюється в міру її розвитку, вимагає в даний час все більшої уваги. Обумовлено це тим, що людство продовжує використовувати як енергоносіїв найбільш доступні і дешеві джерела, тобто вуглеводневе паливо.
Останнім часом стало ясно, що найбільший внесок у забруднення атмосфери вносять автомобілі. Особливо це стосується великих міст. Крім шкідливого вуглекислого газу (парниковий ефект поки не вважаємо), двигуни внутрішнього згоряння викидають в атмосферу цілий ряд хімічних сполук, наявність яких у вихлопних газах не піддається контролю використовуваними в даний час газоаналізаторами.
Адже камера згоряння двигуна - це високотемпературний хімічний реактор, заправлений такими реагентами як азот, вуглець, водень, свинець, кисень, сірка та інші.
За кордоном отримали широке поширення каталітичні нейтралізатори, що використовують властивість металів платинової групи (платина, родій, паладій і т.д.) сприяти доокислення (допалювання) у вихлопній трубі всього того, що не встигло згоріти в камері згоряння. Правда, вони недовговічні, а коштують досить дорого (близько 10% вартості автомобіля). Але залишається відкритим питання, що робити з нашим не дуже "молодим" парком автомобілів, який буде ще експлуатуватися незрозуміло скільки. Із ситуації можливий наступний вихід. Потрібно розробити таку систему запалювання, яка здатна по можливості спалити все в камері згоряння, до того ж підвищивши за рахунок цього економічність двигуна.
Задачу більш повного згоряння повітряно-паливної суміші у двигунах внутрішнього згоряння в певній мірі вдалося вирішити за допомогою системи запалювання, робота якої заснована на новому способі займання палива [1, 2].
Як не дивно, сучасні системи запалення паливно-повітряної суміші, що використовуються в поширених марках автомобілів, засновані на тому ж способі займання, що і на початку ери автомобілізму. Це іскровий розряд між електродами свічки запалювання. Опис процесів, що відбуваються в момент займання паливно-повітряної суміші, і самого процесу горіння супроводжуються в літературі, як правило, посиланнями на відсутність єдиної теоретичної моделі цього процесу і різними об'ясненнями його різними авторами. Відомо, що ККД двигуна внутрішнього згоряння залежить від температури газів в камері згоряння, що залежить, в свою чергу, від швидкості згоряння паливно-повітряної суміші. Відповідно, із збільшенням цієї швидкості збільшується ККД двигуна і, як наслідок, зменшується питома витрата палива.
При розробці нової системи запалювання було зроблено припущення, що збільшити швидкість згоряння паливно-повітряної суміші в камері згоряння можна послабивши ефект "шнурування" плазми, що утворюється між електродами свічки за рахунок протікання в іскровому проміжку постійного струму. Струм в цьому випадку підтримується за рахунок енергії, накопиченої в котушці запалювання. У новій системі використовується принцип накопичення енергії в конденсаторі, що забезпечує в іскровому проміжку свічки запалювання біполярний імпульсний струм.
Протягом першого періоду коливань напруги на електродах свічки відбувається підготовка суміші та її займання, а протягом наступних - її спалювання. На рис.1 зображено графік зміни напруги на електродах свічки.У двох останніх періодах імпульси напруги мають форму, близьку до прямокутної.
Рис.1
Схема електронного запалювання представлена на рис.2. Вона працює так. Конденсатори С5 ... С7 заряджаються від вторинної обмотки перетворювача на транзисторі VT1 до напруги яка , значно перевищує ЕРС акумуляторної батареї. При розмиканні контакту переривника, включеного між точками ПР і М, через, керуючий електрод тиристора VD8 проходить імпульс струму, сформований RC-ланцюгом R1, R2, R5, С1. Тиристор відкривається, і починається коливальний розряд конденсаторів через первинну обмотку котушки запалювання, підключеної до точки КЗ. Протягом першого напівперіоду струм протікає через тиристор, а протягом другого - через діоди VD9, VD10
Puc.2
Процес повторюється до тих пір, поки конденсатор С4 не зарядиться до напруги, при якому відкривається ключ на транзисторі VT2, що запобігає чергове відмикання тиристора. Після замикання контакту переривника залишкову напругу конденсатора С4 прикладається до керуючого переходу тиристора і надійно замикає його. Конденсатор С4 при цьому розряджається через резистор R3 і діод VD4, проте ключ VT2 деякий час після замикання контакту залишається відкритим, що запобігає випадкове відмикання тиристора за рахунок брязкоту контактів переривника.
У разі застосування комутатора в системі запалювання з датчиком Холла, останній безпосередньо управляє роботою ключа. Процеси, що відбуваються при цьому в схемі, аналогічні описаним вище.
Пропонована схема запалювання дозволяє подавати на електроди свічок запалювання напругу, полярність якої змінюється протягом одного такту роботи двигуна. Підбором елементів схеми управління забезпечується оптимальна тривалість розряду в свічці.
Застосування описаного способу запалювання дає можливість підвищити паливну економічність двигуна, його потужність і прийомистість, зменшити вміст окису вуглецю у вихлопних газах і збільшити ресурс свічок запалювання.
Рис.3
Схема підключення розробленого блоку (ОН-427) до системи запалювання автомобіля показана на рис.3 і 4. При підключенні і відключенні блоку запалювання повинно бути виключене, а клема "Маса" ("-") від'єднана від акумулятора. Блок електронного запалювання, виготовлений за даною схемою, пройшов випробування на вантажних автомобілях і порівнювався з різними штатними системами запалювання.
Рис.4
Були обрані автомобілі ГАЗ-52 з класичною контактною системою і ГАЗ-53 з більш досконалої транзисторної системою і індукційним датчиком запалювання. Випробування проводилися за методикою, розробленою НПМП "Вітар". Результати випробувань розробленого блоку наведені на рис.5.
Puc.5
Аналіз результатів свідчить про ефективність розробленого пристрою і дозволяє припустити, що характер відбувається при займанні паливно-повітряної суміші процесів в якійсь мірі відповідає описаним.
Трансформатор перетворювача блоку запалювання має пошаровий ряд намотування (виток до витка). Ізоляція між обмотками - два шари Лакотканини (Uпр> 1000В). Ізоляція між шарами - один шар Лакотканини.Число витків:
1 - 35 віт. ПЕТВ-2-1, 0
2 - 48 віт. ПЕТВ-2-0, 42
3 - 420 віт. ПЕТВ-2-0, 25
Порядок намотування обмоток - 2 - 3 - 1.
Сердечник трансформатора феритовий Ш12х15 марки 2000НМ-1, збирається з зазором 1 мм, в який вставляється діелектрична прокладка з гетинаксу.
Трансформатор використання в схемі стабілітрона Д817А з напругою стабілізації 56 В. В разі, якщо напруга на виході джерела <450 В (це може відбутися через розкиду напруги стабілізації стабілітронів), слід збільшити його, включивши послідовно зі стабілітронів Д817А стабілітрон з ряду: КС433А , КС439А, КС447А, КС456А. Замість транзистора КТ837Е можна використовувати старі транзистори П217В або П217Г.
Номінали резисторів: R7 - 6,2 Ом потужністю 1 .. 2 Вт, R8 - 2,7 кОм, 0,25 .. 0,5 Вт
ПРИЗНАЧЕННЯ ТА ХАРАКТЕРИСТИКИ
СИСТЕМ ЗАПАЛЕННЯ
1.1.Призначення систем запалювання автомобільних бензинових
двигунів та вимоги до них
Функціонування механізмів, пристроїв та систем автотранспортних засобів, в тім числі і електронних, повинно забезпечувати економічну, надійну і комфортну експлуатацію транспортного засобу в цілому, рушієм якого є двигун внутрішнього згорання (ДВЗ). Електронні системи запалювання робочої суміші в циліндрах ДВЗ повинні забезпечувати разом з механікою двигунів ефективний, економічний, надійний і безпечний процес згорання паливної робочої суміші
Системи запалювання призначені для того, щоби вчасно формувати іскри потрібних параметрів в циліндрах ДВЗ. Іскровий розряд (іскра) утворюється в результаті пробиття повітряного проміжку між електродами свічки запалювання імпульсом високої напруги - пробивною напругою.
Система запалювання призначена для запалення робочої суміші в циліндрах бензинових двигунів. Основними вимогами до системи запалювання є :
1. Забезпечення іскри в потрібному циліндрі ( що перебуває в такті стиску) відповідно до порядку роботи циліндрів;
2. Своєчасність моменту запалювання. Іскра повинна відбуватися в певний момент (момент запалювання) відповідно до оптимального при поточних умовах роботи двигуна кутом випередження запалювання, що залежить, насамперед, від обертів двигуна й навантаження на двигун;
3. Достатня енергія іскри. Кількість енергії, необхідної для надійного запалення робочої суміші, залежить від состава, щільності й температури робочої суміші;
4. Загальною умовою для системи запалювання є її надійність (забезпечення безперервності іскроутворювання);
Несправність системи запалювання викликає неполадки як при запуску, так і при роботі двигуна:
1. Труднощі або неможливість запуску двигуна;
2. Нерівномірність роботи двигуна - "троїння" або припинення роботи двигуна - при пропусках іскроутворювання в одному або декількох циліндрах;
3. Детонація, пов'язана з невірним моментом запалювання й зухвала дуже швидке зношування двигуна;
Існує безліч типів систем запалювання, що відрізняються й пристроєм і принципами дії. В основному системи запалювання розрізняються по:
1. Системі визначення моменту запалювання;
2. Системі розподілу високовольтної енергії по циліндрах;
Вимоги до систем запалювання (на прикладі класичної):
1. Регулювання вторинної напруги так, щоби вона була достатньою для утворення
іскри на всьому діапазоні швидкостей;
. Утворювати іскру достатніх параметрів-енергії, тривалості на всіх режимах;
. Змінювати момент запалювання, тобто регулювати кут випередження запалювання відповідно до режиму (швидкості, навантаження, складу випускних газів, якістю палива);
Рис. 1.1. Класична контактна система запалювання.
1 переривач; 2 контакти переривача; 3 кулачок; 4 розпилювач; 5 свічки.
При включеному замку запалювання і замкнутих контактах переривника струм від позитивної клеми акумуляторної батареї піде через додатковий опір в первинну обмотку котушки запалювання, створюючи в ніймагнітне поле. Якщо контакти розімкнути, то магнітне поле зникне. Внаслідок цього у витках первинної і вторинної обмоток буде виникати ЕРС. Число витків у вторинній обмотці значно більше, ніж у первинній (12-18 тис.), тому в ній індукується ЕРС близько 20000 В, що створює високу напругу на електродах запальною свічки. Під дією високої напруги між електродами свічки виникне іскровий розряд, воспламеняющий робочу суміш у циліндрі двигуна. Величина индуктируемой у вторинній обмотці ЕРС буде тим більше, чим більше величина струму в первинній обмотці в момент розмикання контактів переривника, чим більше коефіцієнт трансформації (відношення числа витків первинної обмотки до числа витків вторинної обмотки), чим більше швидкість розмикання контактів. Струм високої напруги проходить по такому колу: від вторинної обмотки через кришку розподільника на електрод ротора, звідки через іскровий проміжок 0,2-0,5 мм. на один з електродів кришки розподільника і далі по дроту до центрального електроду запалюючої свічки.
Пробивна напруга свічки непостійна і залежить від багатьох факторів. Основними з них є: величина зазору між електродами свічками; температура електродів свічки і горючої суміші; тиск і форма електродів. У двигуна, що працює на великих частотах обертання з повним навантаженням, пробивна напруга є мінімальною ( 4-5 тис. В ), а в режимах холостого пуску двигуна пробивна напруга є максимальною.
Iн = Pн/(ККД*Uн) = 58.82353 A.
Kз = Iз/Iн = 0.034.
I = Iн/(1 - Kз) = 56.82353 A.
P'= Pн*(1 + ККД)/(2*ККД) = 11970.59 Вт.
Лiнiйне навантаження А = 23191.38 A/м.
Iндукцiя Bб впливає i на комутацiю машини.Iндукцiя в повiтpяному пpомiжку Bб = 0.6088643 Tл.
Коефiцiєнт полюсного перекриття Аб = .63
lб = 6.1*P'/(Aб*A*Bб*D^2*nн) =187.999 мм,
де P' - розрахункова потужнiсть, Вт;
A - лiнiйне навантаження, А/м;
Bб - iндукцiя в повiтряному промiжку, Тл;
nн - номiнальна частота обертання, об/хв;
Aб - коефiцiєнт полюсного перекриття.
л = lб/D = 0.930693.
T = 3.14*D/2p = 158.6503 мм.
b = Aб*T = 99.94969 мм.
Ia = I/(2a) = 28.41176 A.
N'= 3.14*A*D/Ia = 514
Zmin = 3.14*D/tzmax = 32.
Zmax = 3.14*D/tzmin = 63.
Z = 3.14*D/t1 = 37.
tz = 3.14*D/Z = 17.15138 мм.
Nп = N'/Z = 13.89189
N = Nп*Z = 518.
Eн = Kд*Uн = 198 B.
Фбн = 60*Eн*a/(p*nн*N) = 1.146718E-02 Bб.
Vк = 3.14*Dк*nн/60 = 8.377579 м/с.
tк = 3.14*Dк/K = 4.528422 мм.
Iп = Ia*Nп = 397.7647 A.
A*J = 1.5 *10^11 А^2/куб.м.
J = (A*J)/A = 6467920 A/мм^2.
ga'= Ia/Ja = 4.39272 мм^2.
Кiлькiсть елементаpних пpовiдникiв Nел = 4.
gел'= ga'/Nел = 1.09818 мм^2.
Ja = Ia/(gел*Nел) = 5562209 А/мм^2.
Sп = 2*diз^2*Nел*Uп*wc/Kз = 137.5811 мм^2,
де Кз =0,72 - коефiцiєнт заповнення паза.
Висота шлiца паза якоря hш = 0.7 мм.
bш = diз + (1.5 - 2) мм,
де diз = 1.33 мм - дiаметр iзольованого елементарного обмоточного провiдника.
Ширина шлiца паза bш = 3 мм.
f = p*n/60 = 33.33333 Гц.
Do'= 27*(P/n)^(1/3) = 60.04747 мм.
Hcп.min = Ф/(2*la*Kc*Bj) = 22.45789 мм.
Hcп.real = (D - Do) / 2 - hп = 47 мм.
bz'= Bб*t1/(Kc*Bz) = 5.99 мм.
r1 = [(D - 2*hш) - Z*bz]/2*(Z + ) = 5.1 мм.
r2 = [(D - 2*hп) - Z*bz]/2*(Z - ) = 3.9 мм.
h1 = hп - hш - r1 - r2 = 14.3 мм.
Sп = (/2)*(r1^2 + r2^2) + (r1 + r2)*h1 = 193.4482 мм^2.
Siз = biз*(*r1 + *r2 + 2*h1) = 28.43716 мм^2.
15.3 мм^2 < Sк < 25.5 мм^2,
Sк = .00002 мм^2.
Sп.о = Sп - Siз - Sк = 145.011 мм^2.
Кз = 2*diз^2*nел*Uп*Wc/(Sп'-Siз-Sк)
Коефiцiєнт заповнення паза повинен бути в межах 0.68< Кз < 0.75. Ми ж отримали Кз = .6831094
Sz = Z*Aб*bz*lб*Kc/2p = 6365.59 мм^2.
Bz = Фбн/Sz = 1.801432 Тл.
lа.ср = 2*(lл + lа) = 772.6257 мм.
Lма = Wa*la.ср = 200.11 м.
Ra20 = Ro*Lма/[(2a)^2*ga],
де Ro - питомий електричний опiр мiдi;
Ra20 = 0.1718238 Oм.
Ra75 = Кт*Ra20 = .209625 Oм.
Mма = 8900*Lма*ga = 9.097242 кг.
y = yk = (k+/-1)·p = 55.
y1 = [K/(2p)] +/- Eps = 27,
де Eps = 0.75 - вкорочення кроку обмотки.
y2 = y - y1 = 28.
Kба=(t1+10·б)/(t1-bш+10·б)= 1.076626,
де t1 - зубцева подiлка якоря;
bш - ширина шлiца паза.
Lб = Kба·б = 2.691564 мм.
Lz = hп - 0.2·r1 = 22.98 мм.
dс = Dзc - 2·hc = 349.0458 мм.
Lj = 3.14·(Da+hj)/(4p) + hj/2 = 104.7887 мм.
hm = (dc-D)/2 - 3·б = 66.0229 мм,
де величина 3·б враховує крiм двох повiтряних промiжкiв необхiднiсть розташування сталевих прокладок мiж станиною i полюсами.
Lс.m = 2·lm·10^(-4) + 10^(-4) = 0.1376 мм.
Lс = 3.14·(Da-hc)/(4p) + hc/2 = 155.3499 мм.
Таблиця 1
PОЗРАХУНОК ХАРАКТЕРИСТИКИ НАМАГНIЧУВАННЯ МАШИНИ
№ |
Розрахункова величина |
Поз. |
Один. |
,5Фн |
,6Фн |
,8Фн |
,9Фн |
Фн |
,1Фн |
1 |
|||||||||
1 |
EPC |
E |
B |
,8 |
,4 |
,2 |
,8 |
||
2 |
Магнітний потiк |
Ф |
Bб |
,0057 |
,0069 |
,0092 |
,0103 |
,0115 |
,0126 |
3 |
Магнiтна iндукцiя в повiтряному промiжку |
B1 |
Тл |
,3051 |
0,3662 |
,4882 |
,5492 |
,6103 |
,6713 |
4 |
Магнiтна напруга повiтряного промiжку |
F1 |
A |
||||||
5 |
Магнiтна iндукцiя в зубцях якоря |
Bz |
Тл |
,9007 |
,0809 |
,4411 |
,6213 |
,8014 |
,9816 |
6 |
Напруженiсть магнiтного поля в зубцях якоря |
Hz |
A/м |
99 |
|||||
7 |
Магнiтна напруга зубцiв |
Fz |
A |
,3 |
,8 |
,5 |
,9 |
,5 |
,6 |
8 |
Магнiтна iндукцiя в спинцi якоря |
Bj |
Тл |
,3345 |
,4014 |
,5352 |
,6021 |
,669 |
,7359 |
9 |
Напруженiсть магнiтного поля в спинцi якоря |
Hj |
A/м |
||||||
10 |
Магнiтна напруга ярма якоря |
Fj |
A |
,9 |
,6 |
,2 |
,9 |
,7 |
,5 |
11 |
Магнiтнітний потiк головного полюса |
Фг |
Вб |
,0069 |
,0083 |
,011 |
,0124 |
,0138 |
,0151 |
12 |
Магнiтна iндукцiя в сердечнику головного полюса |
Вг |
Тл |
,8256 |
,9907 |
,3209 |
,4861 |
,6512 |
,8163 |
13 |
Напруженiсть магнiтнітного поля в сердечнику головного полюса |
Нг |
A/м |
||||||
14 |
Магнiтна напруга сердечника головного полюса |
Fг |
A |
,8 |
,8 |
,8 |
,9 |
,5 |
,5 |
15 |
Магнiтна iндукцiя в повiтрян промiжку мiж головним полюсом i станиною |
Bгс |
Тл |
,8256 |
,9907 |
,3209 |
,4861 |
,6512 |
,8163 |
16 |
Магнiтна напруга повiтряного промiжку мiж головним полюсом i cтаниною |
Fгс |
A |
,9 |
,1 |
,4 |
,6 |
,8 |
,9 |
17 |
Магнiтна iндукцiя в станинi |
Bc |
Тл |
,625 |
,75 |
,125 |
,25 |
,375 |
|
18 |
Напруженiсть магнiтного поля в станинi |
Hс |
A/м |
||||||
19 |
Магнiтна напруга станини |
Fс |
A |
,8 |
,1 |
,5 |
,7 |
,1 |
|
20 |
Сума магнiтнітних напруг всiх дiлянок магнiтопроводу |
F |
A |
||||||
21 |
Сума магнiтних напруг дiлянок перехiдного шару |
Fп |
A |
РОЗРАХУНОК ОБМОТКИ ЗБУДЖЕННЯ
Магнiтне коло МПС зазвичай насичене. Щiтки встановлюються на лiнiї геометричної нейтралi, тому при розрахунку реакцiї якоря розглядають її поперечну складову. Розрахунок розмагнiчувальної дiї поперечної реакцiї якоря проводять за перехiдною характеристикою Bб=f(Fбzj).
Обмотку паралельного збудження виконують з круглого мiдного дроту марки ПЕТВ.
lв.ср = 2(bг+lг)+3.14(bкп+2Deltaiз) = 594.6345 мм,
де Deltaiз - товщина iзоляцiї котушки плюс одностороннiй промiжок мiж котушкою та полюсом, Deltaiз = Delta + bкп.
Ro = 1/47*10^(-6) Ом*м.
Wз=Fз/(Jз*Qз) = 1331
Iз.н=Jз*Qз= 1.560443 A.
При вкладаннi обмотки в мiжполюсному вiкнi необхiдно задати промiжки мiж краями головних i додаткових полюсiв та виступаючими краями котушок i внутрiшньою поверхнею станини не менше (6-8) мм.
Lз = 2p*lв.ср*Wз = 3165.834 м.
Rз = Ro*Lз/Qз = 178.0159 Oм.
Rз.н = Мт*Rз20 = 217.1794 Oм.
Mcu.пар = 8900*Lз*Qз = 8.790888 кг.
Sкт = Wз*diз^2/Кз.в = 9.052702E-04 м.кв.
Колектор складається з колекторних пластин, iзольованих одна вiд одної слюдяними пластинами. До пiдшипникового щита зi сторони колектора болтами крiплять траверсу щiткотримачiв, в яких встановлюються щiтки.
л = 0.6·[hп/(2·r2)] + hщ/bщ + lл/lо + 2.5·10^5·a/(Wc·la·A·Va·p);
л = 4.659587.
Eр = 2·Wc·l@·A·Va·л·10^(-6) = 1.002741 B
Для машин з h < 200 мм EPC < 2.5 - 3.5 B.
bн = Tau-bp = 5.870059E-02 м.
Sщ = bщ·lщ = .02 · .032 = 6.400001E-04 м2
Nщ'= Iн/(p·Sщ·Jщ') = .3699448
Jщ = 2·Iн / Sщ = 44393.38 A/м2.
lк = Nщ·(lщ+0.008)+0.01 = .05
bз.к = [ (bщ/tк) + Uп - a/p + Eк ]·tк·D/Dк = 4.260938E-02 м,
де tк - колекторна подiлка, мм;
Ек = К/(2p)- y1 - вкорочення обмотки в колекторних подiлках.
bз.к/(Tau-bр) = .7258765
бд =(1.5 - 2)*б = (1.5 - 2)* 2.5 = 4 мм.
Lбд= kбд*бд = 4.221601 мм,
де kбд = (t1+10*бд)/(t1*bш+10*бд)-коефiцiєнт повiтряного промiжку пiд додатковим полюсом.
Bбд = Eр'/(2*Wc*lа*Va) = .1199491 Тл,
де Ер'= 1.1*Ep - розрахункове значення реактивної ЕРС;
Va=3.14*D*n/60 - лiнiйна швидкiсть якоря.
bд.н <= (0.55-0.75)*bз.к; bд.н = 27 мм.
b'д.н = bд.н + 2*бд = 35 мм.
Фбд = Bбд*b'д.н*lд.н = 7.892651E-04 Вб.
Фд = @д*Фбд = 2.367795E-03 Bб.
Bс.д = Фд/(bд*lд*Кс) = .4664687 Тл,
де довжину осердя додаткового полюса lд приймають рiвною довжинi якоря lд = la = 188 мм.
Для полегшення умов комутацiї магнiтне коло додаткових полюсiв повинно бути ненасиченим. Тому iндукцiя в осердi додаткових полюсiв не повинна перевищувати 1.6 Тл.
Fбд = 0.8*бд*Кбд*Вбд*10^6 = 405.1018 A.
Fzд = Lz*Hz = .895036 A.
Вj1 = (Фб + Фбд)/(2*Sj) = .7150018 Тл.
Вj2 = (Фб - Фбд)/(2*Sj) = .6229154 Тл.
Hjсер = (Hj1 + Hj2) / 2 = 73.58544 A/м.
Fj = Hjсер*Lj = 4.82123 A.
Вс.д = Фд /(bд*lд*Кc) = .4664687 Тл.
Fc.д = Hc.д*hд = 4.218681 A.
б'д = 2 мм.
Fбд2 = 0.8*Bд*бд*10^6 = .074635 A.
Вc1 = (Фm + Фд)/(2*Sc) = 1.465088 Тл.
Вc2 = (Фm - Фд)/(2*Sc) = 1.034912 Тл.
Hс.сер = (Hc1 + Hc2)/2 = 1263.5 A/м.
Fс=Hc.сер*Lc = 196.2845 A.
Fсум.д = Fбд + Fz + Fj + Fс.д + Fбд2 + Fс = 611.3959 A.
Fд = Fсум.д +(A*Tau/2) = 2451.056 A.
Wд = Fд*Aд/I = 43.
Jд=5 A/мм.кв
Qд = I/(Aд*Jд)= 11.36471 мм.кв.
lд.сер = 2*(bд+lд) +3.14(bкт.д+2*Delta) = 564.2301 мм.
Lд = 2pд*lд.сер*Wд = 97.04758 м.
Rд = Ro*Lд/(Aд¤*Qд*10^6),
пpи Т=20 гp. Rд = .1424761 Oм,
пpи Т=115 грд.C Rд= .1998939 Oм.
Mcu.д = 8900*Lд*Qд = 10.3215 кг.
В машинах постiйного струму слiд розрiзняти основнi i додатковi втрати. Основнi втрати в двигунi подiляються на електричнi, магнiтнi та механiчнi. Додатковi втрати складаються з електричних та магнiтних.
Pа = I^2*Ra = 676.861 Bт.
Pм.д= I^2*Rд =645.4401 Bт.
Pм.з = Uз*Iз.н = 343.2975 Bт.
Pщ = 2*dUщ*Iщ = 113.6471 Bт.
Pтp.щ = Сума(Sщ)*Pщ*f*Vк = 94.31721 Bт.
dPт.в + dPвент = 5 Вт.
Mz = 7800*Z*bz*[h1 + (r1 + r2)/2]*lб*Кс = 5.926668 кг.
Mj = 7800*3,14*[(D - 2hп)^2-Do]*lб*Кс/4 = 22.46133 кг.
Pст.j = k*P 1/50*(f/50)^Beta*Bj^2*Mj = 31.46044,
де k=2.3 - коефiцiєнт, що враховує збiльшення втрат, зумовлене технологiчним процесом;
f = p*n/60 - частота перемагнiчування сталi.
Pст.z = k*P 1/50*(f/50)^Beta*Bz^2*Mz = 60.19732 Bт.
Pст.z + Pст.j = 91.65777 Bт.
I1н = Ia + Iзб = 58.38397 A.
Pдод = 0.01*U*I1н = 128.4447 Bт.
Pсум = Pм.а + Pм.д + Pм.с + Pм.з + Pщ + (Pвент+Pт.в) + Pст + Pдод;
Pсум = 2098.665 Bт.
P1 = Pн + Pсум = 13098.67 Bт.
ККД = Pн/P1 = .8397802
Pо = Pст.j + Pст.z + (Pт.в+Pвент) + Pт.щ = 190.975 Вт.
Режим: номiнальний
Для побудови робочих характеристик двигуна n, M, I, P1, ККД = f(P2) за Uн i струму збудження Iзб = Iзб.н приймаємо, що втрати неробочого ходу з навантаженням практично не змiнюються i складають Pо = Pст + Pмех. МРС реакцiї якоря наближено змiнюється пропорцiйно струмовi якоря Fqd= Fqd.н*(I/Iн).
Eн = Uн - Iн*(Ra + Rд + Rс) - 2Uщ = 192.2565 B.
Фбн = 60*a*Ен/(p*N*nн) = 1.113455E-02 Вб.
Iзп = Fз.н/Wз = 1.560443 A.
I1н = Ia.н + Iз.н = 59.49992 A.
P1 = Uн*I1н = 13098.67 Bт.
P2 = Eн*Iн - Po - Pдод = 10834.06 Bт.
ККД = P2/P1 = 82.71114 %
М = 9.57*P2 / nн = 103.4576 H*м
n = 60*a*E/(p*N*Фб) = 999.9998 об/хв.
Pозpахунок pобочих хаpактеpистик двигуна виконуємо для значень стpуму якоpя I=0.025Iн, ... ,I=1.25Iн.
Величину магнiтного потоку Фб, ствоpюваного обмотками збудження, визначаємо за хаpактеристикою неpобочого ходу.
Таблиця 1.9.1.
Робочі характеристики
Iз(А) |
Iа(А) |
Е(В) |
F(А) |
Ф(Вб) |
I1(А) |
1.52095 |
0.00000 |
216.00000 |
2024.386 |
0.0000000 |
,52095 |
1.52095 |
2.89895 |
214.81282 |
2013.167 |
0.0118452 |
,4199 |
1.52095 |
5.79790 |
213.62566 |
2001.947 |
0.0118210 |
,31885 |
1.52095 |
8.69685 |
212.43848 |
1990.728 |
0.0117969 |
,2178 |
1.52095 |
11.59579 |
211.25130 |
1979.509 |
0.0117727 |
,1167 |
1.52095 |
14.49474 |
210.06413 |
1968.289 |
0.0117485 |
,0157 |
1.52095 |
17.39369 |
208.87695 |
1957.070 |
0.0117244 |
,9146 |
1.52095 |
20.29264 |
207.68977 |
1945.851 |
0.0117002 |
,8136 |
1.52095 |
23.19159 |
206.50261 |
1934.632 |
0.0116727 |
,7125 |
1.52095 |
26.09054 |
205.31543 |
1923.412 |
0.0116446 |
,6115 |
1.52095 |
28.98948 |
204.12825 |
1912.193 |
0.0116165 |
,5104 |
1.52095 |
31.88843 |
202.94109 |
1900.974 |
0.0115884 |
,4094 |
1.52095 |
34.78738 |
201.75391 |
1889.754 |
0.0115603 |
,3083 |
1.52095 |
37.68633 |
200.56674 |
1878.535 |
0.0115322 |
,2073 |
1.52095 |
40.58528 |
199.37956 |
1867.316 |
0.0115041 |
,1062 |
1.52095 |
43.48423 |
198.19238 |
1856.096 |
0.0114760 |
,0052 |
1.52095 |
46.38317 |
197.00522 |
1844.877 |
0.0114439 |
,9041 |
1.52095 |
49.28212 |
195.81804 |
1833.658 |
0.0114099 |
,8031 |
1.52095 |
52.18107 |
194.63086 |
1822.439 |
0.0113759 |
,702 |
1.52095 |
55.08002 |
193.44370 |
1811.219 |
0.0113418 |
,601 |
1.52095 |
57.97897 |
192.25652 |
1800.000 |
0.0113078 |
,4999 |
1.52095 |
60.87792 |
191.06934 |
1788.781 |
0.0112738 |
,3989 |
1.52095 |
63.77687 |
189.88217 |
1777.561 |
0.0112398 |
,2978 |
1.52095 |
66.67581 |
188.69499 |
1766.342 |
0.0112036 |
,1968 |
1.52095 |
69.57475 |
187.50783 |
1755.123 |
0.0111674 |
,0957 |
Таблиця 1.9.2
Робочі характеристики
p1(Вт) |
P2(Вт) |
М(Нм) |
n(об/хв) |
ККД (%) |
0 |
0 |
0 |
||
972,378 |
,501 |
3,43059 |
,29 |
,3872 |
1610,15 |
,998 |
8,84194 |
,62 |
,60057 |
2247,92 |
,52 |
14,3468 |
,94 |
,69554 |
2885,68 |
,27 |
19,8748 |
,24 |
,74792 |
3523,45 |
,64 |
25,4021 |
,52 |
,7801 |
4161,22 |
,55 |
30,919 |
,79 |
,8011 |
4798,99 |
,44 |
36,4205 |
,05 |
,81526 |
5436,76 |
,03 |
41,892 |
,58 |
,82495 |
6074,53 |
,13 |
47,3382 |
,15 |
,83153 |
6712,3 |
,64 |
52,7601 |
,7 |
,83588 |
7350,07 |
,48 |
58,1568 |
,23 |
,83856 |
7987,83 |
,61 |
63,528 |
,75 |
,83998 |
8625,6 |
,98 |
68,8733 |
,25 |
,8404 |
9263,37 |
,57 |
74,1926 |
,73 |
,84004 |
9901,14 |
,36 |
79,4855 |
,2 |
,83903 |
10538,9 |
,34 |
84,722 |
,002 |
,8375 |
11176,7 |
,48 |
89,9134 |
,948 |
,83553 |
11814,4 |
,8 |
95,0726 |
,876 |
,8332 |
12452,2 |
,3 |
100,199 |
,785 |
,83056 |
13090 |
,9 |
105,294 |
,676 |
,82765 |
13727,8 |
,7 |
110,356 |
,548 |
,82451 |
14365,5 |
,6 |
115,385 |
,401 |
,82117 |
15003,3 |
,6 |
120,36 |
,422 |
,81766 |
15641,1 |
,8 |
125,298 |
,434 |
,814 |
Pат = Кт*Iн^2*Ra = 834.1 Bт.
Pдт = Kт*Iн^2*Rд = 795.4 Bт.
Pзт = Kт*Iз.н^2*Rз = 608.2 Bт.
Pзов = 0.1(Pзт + Pст + Pдт).
PОЗPАХУНОК ТЕПЛОВОГО СТАНУ ОБМОТКИ ЯКОPЯ
Тепловiддача з поверхнi машини зазвичай вiдбувається трьома шляхами: випромiнюванням, теплопровiднiстю та конвекцiєю. Першi два шляхи в машинах постiйного струму менш ефективнi, нiж конвекцiя, тому ними
можна знехтувати.
Aя = 88 Вт/(м^2*град.С)
DeltaТа = [Pат*(2lср / lа.ср) + Pст] / (Sa*Aя),
де Aя - коефiцiєнт тепловiддачi;
Sa =3.14*D*la - поверхня охолодження якоря.
DeltaТа = 47.39323 град
Лекв = 0.16 Вт/(м^2*град.С)
DeltaТiз = Pат*(lб/lср)/(Z*Пп*lб*kс)*[(r1+r2)/(8*Л'екв) + biз/Лекв],
де Пп = 3.14(r1+r2) + 2h1 - периметр поперечного перетину паза.
DeltaТiз = 2.134419 гpад.C.
Aл = 90 Вт/(м^2*град.С).
DeltaТпов.л = Pат*(1 - 2*lб/lа.ср)/(3.14D*2*lвил*Aл,
де lвил - довжина вильоту лобової частини обмотки якоря,
lвил = 0.4*Tau.
DeltaТпов.л = 59.06833 гpад.C.
DeltaТiз.л = Pат*(1 - 2*lб/lа.ср)/(2*Z*Пiз.л*lл)* hп/(8*Лекв),
де Пiз.л = (1+3.14/2)*(r1+r2) + h1 - периметр поперечного перетину умовної поверхнi охолодження.
DeltaТiз.л = 1.67008 гpад.C.
DeltaТа.ср = (DeltaТа + DeltaТiз.п)*(2*lб/lа.ср) +
+(DeltaТпов.л + DeltaТiз.л)*[1 - (2*lб/lа.ср)],
DeltaТа.ср = 55.28267 град.C.
Sохол = 3.14Dн(lб+2lвил) = .3858471 м^2.
P'= (P1 - Pн) - Pзовн
P'= 1958.265 Вт
DeltaТпов = P'/(Sохол*Aн) = 7.7 град.C.
DeltaТаср' = DeltaТаср + DeltaТпов
DeltaТаср' = 62.9 град.
DeltaTасер = 62.9 гpад.C
PОЗPАХУНОК ТЕПЛОВОГО СТАНУ ПАPАЛЕЛЬНОI ОЗ
Для визначення Пз за ескiзом мiжполюсного вiкна визначають довжину дiлянок контура поперечного перетину обмотки: поверхнi, що прилягають до iзоляцiйних рамок враховуються з коефiцiєнтом 0.3; поверхнi, що прилягають до осердя головного полюса, не враховуються.
Aз = 68 Вт/(м^2*град.С)
DeltaТзб = P'з.т/(2p*Sз*Aз),
де P'з.т - втрати в обмотцi збудження, що вiдводяться через зовнiшню поверхню котушки;
Sз = lв.ср*Пз - зовнiшня поверхня охолодження котушки.
DeltaТзб = 16.92154 град.C
Вкср = 75 мм.
DeltaТiз.з=P'з.т/2pSз*{[Вкср/(8*Л'екв)+Delta/Лекв]}
DeltaТiз,зб = 7.707143 град.C.
DeltaТср.з = DeltaТп.з + DeltaТiз.з + DeltaТпов
DeltaТср.з = 32.32869 град.C
DeltaTср.з = 32.32869 гpад.
РОЗPАХУНОК ТЕПЛОВОГО СТАНУ ОБМОТКИ ДОДАТКОВИХ ПОЛЮСIB
Для визначення Пд за ескiзом мiжполюсного вiкна визначають довжину дiлянок контура поперечного перетину обмотки: поверхнi, що прилягають до iзоляцiйних рамок враховуються з коефiцiєнтом 0.3; поверхнi, що прилягають до осердя головного полюса, не враховуються.
Aд = 68 Вт/(м^2*град.С)
DeltaТдп = P'д.т/(2p*Sд*Aд),
де P'д.т - втрати в обмотцi ДП, що вiдводяться через зовнiшню поверхнюкотушки;
Sд = lв.ср*Пд - зовнiшня поверхня охолодження котушки.
DeltaТдп = 33.31769 град.C
DeltaТср.д = DeltaТп.д + DeltaТiз.д + DeltaТпов,
DeltaТср.д = 49.10913 град.C.
DeltaTср.з = 32.32869 гpад.
PОЗPАХУНОК ТЕПЛОВОГО СТАНУ КОЛЕКТОPА
DeltaТк = (Pщ + Pт.щ) / (Sк*Aк),
DeltaТк = 41.4 гpад.C,
де Pщ + Pт.щ - електричнi втрати в перехiдному контактi щiток та втрати на тертя щiток по колектору.
DeltaТк.сp = DeltaТк + DeltaТпов = 49.1 гpад.C,
де DeltaТпов - середнє значення перевищення температури повiтря всерединi машини.
ВЕНТИЛЯЦIЙНИЙ PОЗPАХУНОК
Для створення нормальних теплових режимiв роботи необхiдним є застосування примусового охолодження. Такi машини виконуються з самовентиляцiєю i з незалежною вентиляцiєю. Самовентилювальнi машини охолоджуються потоком повiтря, що нагнiтається вентилятором, встановленим на валi двигуна. В машинах iз незалежною вентиляцiєю повiтря подається в машину вентилятором, встановленим на валi двигуна охолодження.
Qпов = P'сум /(Сп*2*DeltaТпов),
Qпов = .1156 куб.м/с,
де Сп=1100 Дж/(грд.С*куб.м)-теплоємнiсть повiтря.
U2 = 3.14*D2в*n/60 = 16.4 м/c.
U1 = 3.14*D1в*n/60 = 13.5 м/c.
Кiлькiсть лопаток вентилятора Nл.в = 29.
Ho = ККД.в*ro*(U2^2 - U1^2) = 62.4 Па,
де ККД.в = 0.6 - аеродинамiчний ККД вентилятора в режимi неробочого ходу, що враховує втрати тиску в самому вентиляторi;
ro = 1.2 кг/куб.м - густина повiтря.
Qп.max = 0.42*U2*S2 = .2688 куб.м/с,
де S2 = 0.92*3.14*D2в*bл.в - вхiдний перетин вентилятора, м^2.
Q'пов = Qп.mаx*[Ho / (Ho - Z*Qп.max)]^(1/2),
Q'пов = .183 куб.м/с,
Qпов = .1156 повинна бути менша за Q'пов.
H = Ho*Z*Qп.max^2/(Ho + Z*Qп.max^2)
H = 33.5 Па.
Pвент = H*Qпов^2/ККД.е = 30.7 Вт,
де ККД.е = (0.18-0.20)- електричний ККД вентилятора.
DeltaPтп + DeltaPвент = 33.2 Bт.
ККД.ном = 83.81358 %
Для виготовлення окремих частин магнітопроводів електричних машин використовуються рулонна і листова електротехнічна сталь, лита сталь, чавун, тверді спеціальні сплави.
Найважливіший клас магнітних матеріалів складає рулонна і листова електротехнічна сталь. Для зменшення втрат на гістерезис і від вихрових струмів до складу електротехнічної сталі вводять кремній. Необхідно відзначити, що збільшення вмісту кремнію призводить до збільшення крихкості сталі. Тому високолеговані сталі використовують тільки для виготовлення трансформаторів і генераторів змінного струму великої потужності. На якість сталі значний вплив має технологія її виготовлення. Звичайну електротехнічну сталь одержують шляхом гарячого вальцювання. За останні десятиліття швидко росте використання холодновальцьованої сталі, яка може бути ізотропною або анізотропною. Магнітні властивості анізотропної сталі кращі в напрямі вальцювання.
Державний стандарт на сталі передбачає позначення марки сталі з 4-х цифр. Перша цифра (їх три) визначає вид вальцювання 1 -гарячовальцьована ізотропна, 2 - холодновальиьована ізотропна, 3 - холоднвальцьована анізотропна. Друга цифра (6 груп) визначає вміст кремнію 0 - до 0,4% (нелегована), 1 - до 0,8%, 2 - 0,8÷1,8%, З - 1,8÷2,8%, 4 - 2,8÷3,8%, 5 - 3,8÷4,8%. Третя цифра (5 груп) визначає норму сталі за втратами або магнітною індукцією 0 - питомі втрати Р1,7/50, 1 - Р1,5/50, 2