85754

Расчет двигателя постоянного тока

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Конструкция двигателей постоянного тока сложнее и стоимость их выше, чем у асинхронных двигателей, однако, благодаря указанным свойствам, удельный вес их в общем выпуске электрических машин не снижается, а наоборот, имеет тенденцию к повышению. Особенно эта тенденция проявляется в течение последних десятилетий в связи

Русский

2015-03-30

367.94 KB

15 чел.

Оглавление

Введение 5

2.1 Главные размеры 6

2.2 Сердечник якоря 7

2.3 Сердечник главных полюсов 9

2.4 Сердечник добавочных полюсов 11

2.5 Станина 12

3. Обмотка якоря 13

3.2 Обмотка якоря с овальными полузакрытыми пазами. 15

4 Обмотка добавочных полюсов 20

5 Стабилизирующая последовательная обмотка главных полюсов 22

6 Характеристики намагничивания машин 23

6.1 Уточнение магнитного потока 23

6.2 МДС для воздушного зазора между якорем и главным полюсом 23

6.3 МДС для зубцов при овальных полузакрытых пазах якоря 24

6.4 МДС для спинки якоря 25

6.5 МДС для сердечника главного полюса 25

6.6 МДС для зазора в стыке между главным полюсом и станиной 26

6.7 МДС для станины 26

7 Параллельная обмотка главных полюсов 27

8 Размещение обмоток главных и добавочных полюсов 29

8.1 Параллельная обмотка главных полюсов 29

8.2 Стабилизирующая последовательная обмотка 29

8.3 Обмотка добавочных полюсов 30

9 Щетки и коллектор 31

9.1 Расчет щеток и коллектора 31

10 Коммутационные параметры 32

10.1 Расчет коммутационных параметров 32

11 Номинальный режим 34

11.1 Расчет номинального режима 34

11.2 Двигатель 35

12 Рабочие характеристики 37

12 Регулирование частоты вращения 40

12.1 Регулирование частоты вращения вверх 40

12.2 Регулирование частоты вращения вниз 40

13 Тепловой и вентиляционный расчеты 42

13.1 Тепловой расчет. Потери в обмотках и контактах щеток 42

13.2 Обмотка якоря 42

13.3 Обмотка добавочных полюсов 44

13.4 Параллельная обмотка главных полюсов 45

13.5 Коллектор 46

13.6 Вентиляционный расчет 46

14 Масса и динамические показатели 48

Список используемой литературы 50


Введение

Двигатели постоянного тока применяют в электроприводах, требующих широкого, плавного и экономичного регулирования частоты вращения, высоких перегрузочных пусковых и тормозных моментов, главным образом в металлообрабатывающих станках, бумагоделательных машинах, в текстильной, резиновой, полиграфической промышленности, вспомогательных механизмах металлургической промышленности и др.

Конструкция двигателей постоянного тока сложнее и стоимость их выше, чем у асинхронных двигателей, однако, благодаря указанным свойствам, удельный вес их в общем выпуске электрических машин не снижается, а наоборот, имеет тенденцию к повышению. Особенно эта тенденция проявляется в течение последних десятилетий в связи с развитием и широким внедрением автоматизированного привода, а также с освоением тиристорных устройств, создающих возможность питания двигателей постоянного тока от сети переменного тока. Вместе с тем развитие статических преобразователей влечет за собой соответствующее сокращение выпуска генераторов постоянного тока. Выпускаемая единая серия подразделяется на два основных ряда: серию 2П с h=90315 мм (мощностью до 200 кВт при 1500 об/мин) и серию П2 с h=355630 мм (мощностью свыше 200 кВт), серии П h=112400 мм (мощностью от 0,3 до 200 кВт) .

В серии П предусмотрены следующие исполнения по степени защиты и способу охлаждения: защищенное исполнение (IP22) с самовентиляцией (IC01) при h=112400 мм; закрытое исполнение (IP44) с наружным обдувом от вентилятора, расположенного на валу двигателя (IC0141) при h=112160 мм; закрытое исполнение ( IP44) с пристроенным воздухо-воздушным охладителем (IC0161) при h=180400 мм; закрытое исполнение ( IP44) c естественным охлаждением (IC0041) при h=112280 мм.

Двигатели выполняются на номинальные напряжения: 110 В( при мощности до 55 кВт включительно), 220 В (во всем диапазоне мощностей) и 440 В(при мощности 1,5 кВт и выше). Машины со степенью защиты IP22 выполняются с изоляцией класса нагревостойкости В ( при h=112225 мм); остальные машины – с классом F. Станины в машинах серии П монолитные. 


2. Магнитная цепь машины. Размеры конфигурация, материал

2.1 Главные размеры

2.1.1 Высота оси вращения

2.1.2 Максимально допустимый наружный диаметр корпуса  и сердечника якоря

2.1.3 Коэффициент отношения ЭДС к напряжению и коэффициент отношения тока якоря к току машины

2.1.4 Среднее значение КПД

2.1.5 Расчетная мощность

Принимаем изоляцию класса нагревостойкости В.

2.1.6 Линейная нагрузка обмотки якоря

2.1.7 Максимальное значение магнитной индукции в воздушном зазоре

2.1.8 Коэффициент полюсной дуги


2.1.9 Расчетная длина сердечника якоря

2.1.10 Отношение  

2.1.11 Максимальное значение max 

2.2 Сердечник якоря

Принимаем для сердечника якоря сталь 2013, толщина 0,5 мм, листы сердечника якоря лакированные, форма пазов полузакрытая овальная, обмотка двухслойная всыпная, скос пазов на 1/2 зубцового деления;

2.2.1 Коэффициент заполнения сердечника якоря сталью

2.2.2 Припуск на сборку сердечника по ширине паза для штампов

2.2.3 Конструктивная длина сердечника якоря

2.2.4 Эффективная длина сердечника якоря

2.2.5 Внутренний диаметр листов якоря

 

Рисунок 1 – Эскиз листа якоря


2.3 Сердечник главных полюсов

Принимаем для сердечников главных полюсов сталь 3411, толщина 1 мм, листы сердечников полюсов неизолированные, компенсационная обмотка не требуется, вид воздушного зазора между главными полюсами и якорем эксцентричный.

2.3.1 Коэффициент заполнения сердечника сталью

2.3.2 Число главных полюсов

2.3.3 Эквивалентный зазор

2.3.4 Высота зазора у оси полюса

2.3.5 Высота зазора у края полюса

2.3.6 Длина сердечника полюса

2.3.7 Полюсное деление

2.3.8 Расчетная ширина полюсной дуги

2.3.9 Действительная ширина полюсной дуги

2.3.10 Предварительная магнитная индукция в сердечнике полюса

2.3.11 Предварительное значение магнитного потока в воздушном зазоре

2.3.12 Эффективная длина сердечника полюса

2.3.13 Ширина сердечника полюса

где − коэффициент магнитного рассеяния главных полюсов

Принимаем

2.3.14 Ширина уступа полюса

2.3.15. Высота в сечении наконечника

Рисунок 2 – Эскиз листа главного полюса двигателя

2.4 Сердечник добавочных полюсов

Принимаем для сердечников добавочных полюсов сталь марки 3411 толщиной 1 мм, листы сердечников полюсов неизолированные.

2.4.1. Коэффициент заполнения сталью

kC = 0,98.

2.4.2 Число добавочных полюсов

2pД = 4.

2.4.3 Длина наконечника добавочного полюса


2.4.4 Длина сердечника добавочного полюса

2.4.5 Предварительное значение ширины сердечника добавочного полюса

2.4.6 Величина воздушного зазора

2.5 Станина

Принимаем монолитную станину из стали марки Ст3.

2.5.1 Длина станины

2.5.2 Предварительная магнитная индукция в станине

2.5.3 Высота станины

где kс = 1 для монолитной станины.

Принимаем hс1 = 21 мм

2.5.4 Магнитная индукция в месте распространения магнитного потока в станине

2.5.5 Внутренний диметр монолитной станины

2.5.6 Высота главного и добавочного полюсов

3. Обмотка якоря

3.1 Тип и шаг обмотки якоря. Количество витков обмотки, коллекторных пластин, пазов.

3.1.1 Предварительное значение тока якоря

Принимаем простую волновую обмотку из провода ПЭТВ

3.1.2 Окружная скорость якоря

3.1.3 Предварительное количество витков обмотки якоря

где 2а = 4 − количество параллельных ветвей обмотки якоря (таблица 10.8)

Принимаем

3.1.4 Предварительное количество витков в секции

Принимаем

Количество секций в пазу Nш = 3

3.1.5 Предварительное количество пазов якоря

Принимаем

3.1.6 Количество коллекторных пластин

3.1.7 Зубцовое деление по наружному диаметру якоря

3.1.8 Наружный диаметр коллектора

Принимаем

3.1.9 Коллекторное деление

3.1.10 Максимальное напряжение между соседними коллекторными пластинами при нагрузке

где  коэффициент искажения поля.

3.1.11 Число витков обмотки якоря

3.1.12 Количество эффективных проводников

3.1.12 Ток в пазу

3.1.13 Уточненная линейная нагрузка якоря

3.1.14 Реальные пазы

3.1.15 Элементарные пазы

3.1.16 Первый и второй частичные шаги по элементарным пазам

3.1.17 Высота паза

3.1.18 Высота спинки якоря

3.2 Обмотка якоря с овальными полузакрытыми пазами.

3.2.1 Предварительная магнитная индукция в спинке якоря

Допускаемое значение

3.2.2 Предварительная магнитная индукция в зубцах

3.2.3 Ширина зубца

3.2.4 Радиус паза больший

3.2.5 Радиус паза меньший

3.2.6 Контрольная ширина зубца

3.2.7 Расстояние между центрами радиусов

3.2.8 Площадь поперечного сечения паза в штампе

 

3.2.9 Площадь поперечного сечения паза в свету

3.2.10 Площадь поперечного сечения корпусной изоляции

3.2.11 Площадь поперечного сечения клина и прокладок

3.2.12 Площадь поперечного сечения паза занимаемого обмоткой

3.2.13 Предварительный диаметр провода с изоляцией

Ближайший меньший стандартный диаметр провода с изоляцией и без изоляции (приложение 1)

3.2.14 Уточненный коэффициент заполнения паза

3.2.15 Площадь поперечного сечения провода без изоляции при принятом диаметре (приложение 1)

3.2.16 Плотность тока в обмотке

3.2.17 Удельная тепловая нагрузка якоря от потерь в обмотке

3.2.18 Среднее зубцовое деление якоря

3.2.19 Средняя ширина секции обмотки

3.2.20 Средняя длина одной лобовой части секции

3.2.21 Средняя длина витка обмотки

3.2.22 Сопротивление обмотки при температуре 20 С

3.2.23 Сопротивление обмотки в относительных единицах

3.2.24 Контрольное значение

3.2.25 Длина вылета лобовой части обмотки

3.2.26 Ширина шлица паза

Рисунок 3 – Развернутая схема обмотки якоря

Рисунок 4 – Эскиз паза якоря

4 Обмотка добавочных полюсов

4.1.1 Поперечная МДС якоря

4.1.2 Предварительное количество витков катушки добавочного полюса

Принимаем

4.1.3 Уточненная МДС катушки

4.1.4 Уточненное отношение МДС некомпенсированной машины

4.1.5 Предварительное значение плотности тока в обмотке

4.1.6 Предварительная площадь поперечного сечения проводника

Принимаем в соответствии с таблицей 10.14 неизолированный провод из медной шины.

4.1.7 Предварительный больший размер проводника

Принимаем стандартный больший размер проводника

4.1.8 Предварительный меньший размер проводника

Принимаем меньший размер проводника

4.1.9 Площадь поперечного сечения принятого проводника

4.1.10 Уточненная плотность тока в обмотке

4.1.11 Средняя длина витка однослойной катушки из неизолированных проводников, намотанных на ребро

где мм – двусторонний зазор между изолированным сердечником полюса и катушки, и двусторонняя толщина изоляции сердечника и катушки и крепления катушки.

4.1.11 Сопротивление обмотки при температуре 20  

4.1.12 Определяем отношение

5 Стабилизирующая последовательная обмотка главных полюсов

Принимаем размеры и марку провода такими же, как и у обмотки добавочных полюсов.

5..1 МДС стабилизирующей обмотки на полюс

5.2 Предварительное количество витков в катушке

Принимаем

5.3 Уточненное значение МДС обмотки

5.4 Минимальный допустимый радиус закругления неизолированных проводников

Принимаем радиус закругления

5.5 Средняя длина витка многослойной катушки из неизолированных проводов, гнутых на ребро

5.6 Сопротивление обмотки при температуре 20  

5.7 Определяем отношение

 

6 Характеристики намагничивания машин

6.1 Уточнение магнитного потока

6.1.1 Сопротивление обмоток якорной цепи двигателя, приведенное к стандартной рабочей температуре

mТr2 = mТ(r2+r1+rд+rпос) = 1,22(0,027+0,016+0,00245)=0,056 Ом.

6.1.2 Уточненная ЭДС при номинальном режиме работы двигателя

Е2=UI2mТr2Uщ=220−149,697·0,065−2=209,7 В.

6.1.3 Уточненный магнитный поток

Вб.

6.2 МДС для воздушного зазора между якорем и главным полюсом

6.2.1 Площадь поперечного сечения в воздушном зазоре

Sб = b'н.пl2 = 89·170 = 15130 мм2.

6.2.2 Уточненная магнитная индукция в воздушном зазоре

Вб = Ф·106/Sб = 0,011·106/15130 = 0,727 Тл.

6.2.3 Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора

.

6.2.4 Общий коэффициент воздушного зазора

6.2.5 МДС для воздушного зазора

F= 0,8·k·В·103 = 0,8·1,78·1,041·0,727·103 = 1072 А.

6.3 МДС для зубцов при овальных полузакрытых пазах якоря

6.3.1 Площадь равновеликого поперечного сечения зубцов

6.3.2 Уточненная магнитная индукция в зубцах

Зубцовое деление на  высоты зубца

Коэффициент зубцов

6.3.3 Напряженность магнитного поля

Нз2 = 200 А/см.

6.3.4 Средняя длина пути магнитного потока

l32 = hп2−0,2r2 = 32−0,2·2,45 = 31,5 мм.

6.3.5 МДС для зубцов

Fз2 = 0,1Нз2·lз2 = 0,1·200·31,5 = 630,2 А.

6.4 МДС для спинки якоря

6.4.1 Площадь поперечного сечения спинки якоря

Sс2 = hc2·lэф2 = 27·161,5= 4361 мм2.

6.4.2 Уточненная магнитная индукция в спинке якоря

Вс2 = Ф·106/2Sс2 = 11000/(2·4361)= 1,261 Тл.

6.4.3 Напряженность магнитного поля

Нс2 = 1,76 А/см.

6.4.4 Средняя длина пути магнитного потока

мм.

6.4.5 МДС для спинки якоря

Fс2 = 0,1Нс2·lс2  А.

6.5 МДС для сердечника главного полюса

6.5.1 Площадь поперечного сечения сердечника полюса

Sп = bп·lэф.п = 8163 мм2.

6.5.2 Уточненная магнитная индукция в сердечнике полюса

Вп = ·Ф·106/Sп = 1,2·11000/8163 = 1,617 Тл.

6.5.3 Напряженность магнитного поля

Нп = 12 А/см.

6.5.4 Средняя длина пути магнитного потока

lcп = hп = 57,9 мм.

6.5.5 МДС для сердечника якоря

Fс.п = 0,1Нп·lс.п = 69,48 А.

6.6 МДС для зазора в стыке между главным полюсом и станиной

6.6.1 Эквивалентный зазор в стыке между главным полюсом и станины

6.6.2 МДС для зазора

6.7 МДС для станины

6.7.1 Площадь поперечного сечения станины

 

Sc1 = hc1·l1 = 21·263 = 5523 мм2.

6.7.2 Уточненная магнитная индукция в станине

6.7.3 Напряженность магнитного поля

Нс1 = 12,7 А/см.

6.7.4 Средняя длина пути магнитного потока

6.7.5 МДС для станины

Fc1=0.1Нс1·lс1=0,1·12,7·138,13=175,42 А.


6.7.6 Суммарная магнитодвижущая сила магнитной цепи

F = F+Fз2+Fc2+Fc.n+Fn1+Fс1=2129 А.

6.7.7 Коэффициент насыщения

Рисунок 5 – Характеристика намагничивания

7 Параллельная обмотка главных полюсов

7.1 Определяем отношение

7.2 Коэффициент размагничивания

7.3 Размагничивающее действие


7.4 МДС обмотки параллельного возбуждения

Fп = F+Fр2Fпос=2089 А.

7.5 Предварительная ширина катушки

b'к.п = 0,12Dн2 = 0,12·181 = 21,72 мм.

 

7.6 Средняя длина витка обмотки

lср.п = 2(lп+bп)+(b'к.п+2bз+2bи) = 2(170+49)+3,14(21,72+5) = 521,9 мм

7.7 Предварительное поперечное сечение провода

мм2.

Принимаем круглый провод марки ПЭТВ

7.8 Ближайшее стандартное поперечное сечение провода

S = 0,5030 мм2.

7.9 Уточненный коэффициент запаса

7.10 Диаметр принятого провода без изоляции

d = 0,8 мм.

7.11 Диаметр принятого провода с изоляцией

7.12 Предварительное значение плотности тока в обмотке

7.13 Предварительное количество витков одной катушки

Принимаем

7.14 Уточненная плотность тока в обмотке

7.15 Сопротивление обмотки

7.16 Максимальный ток обмотки

7.17 Максимальная МДС

8 Размещение обмоток главных и добавочных полюсов

8.1 Параллельная обмотка главных полюсов

Принимаем исполнение в виде двух шайб по ширине Nш=   , по высоте NB=   .

8.1.1 Ширина катушки

bк = 1,05·Nш·d '= 1,05·0,865·   =   мм.

8.1.2 Высота катушки

hк = 1,05·Nв·d' = 1,05·  ·0,865 =   мм.

8.2 Стабилизирующая последовательная обмотка

8.2.1 Высота катушки

hк = 1,03·2·1,81+2 = 6 мм.

8.3 Обмотка добавочных полюсов

8.3.1 Высота однослойной катушки, намотанной на ребро из неизолированных проводников

Рисунок 6 – Эскиз расположения катушек в межполюсном окне двигателя


9 Щетки и коллектор

9.1 Расчет щеток и коллектора

9.1.1 Ширина щетки

t = 16 мм

9.1.2 Длина щетки

a = 25 мм

9.1.3 Число перекрытых щеткой коллекторных делений

9.1.4 Укорочение

9.1.5 Ширина зоны коммутации

9.1.6 Отношение ширины зоны коммутации к расстоянию между соседними наконечниками главных полюсов

9.1.7 Контактная площадь одной щетки

Sщ = t·а = 16·25 =400 мм2.

9.1.8 Необходимая контактная площадь всех щеток

9.1.9 Количество щеток на одном брикете

Принимаем

9.1.10 Уточненная контактная площадь всех щеток

Sщ = Nщ.б·2р·Sщ = 3·4·400=4800 мм2

9.1.11 Уточненная плотность тока под щеткой

9.1.12 Активная длина коллектора

9.1.13 Окружная скорость коллектора при номинальной частоте вращения 

10 Коммутационные параметры

10.1 Расчет коммутационных параметров

10.1.1 Проводимость рассеяния паза

10.1.2 Окружная скорость коллектора при максимальной скорости вращения

10.1.3 Реактивная ЭДС коммутирующих секций

Ер = 2·l2 ·A2 ··П2·10-7 = 2·1·170·261,15·56,86·6,27·10-7 = 1,58 В

10.1.4 Среднее значение магнитной индукции в зазоре под добавочным полюсом

Вбд = п2·А2·10-4 = 6,27·261,15·10-4 = 0,164 Тл

10.1.5 Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения якоря  

10.1.6 Общий коэффициент воздушного зазора

10.1.7 Необходимый зазор под добавочным полюсом

мм.

10.1.8 Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения якоря

10.1.9 Необходимый зазор под добавочным полюсом

10.1.10 Магнитный поток в зазоре под добавочным полюсом при номинальной нагрузке

Фбд = bз.кlн.дВбд·10-6 = 41,8·170·0,164·10-6 = 1,164·10-3 Вб

10.1.11 При перегрузке

10.1.12 Магнитный поток в сердечнике добавочного полюса при номинальной нагрузке

10.1.13 При перегрузке

10.1.14 Площадь поперечного сечения сердечника добавочного полюса 

10.1.15 Магнитная индукция в сердечнике добавочного полюса при перегрузке

10.1.16 Расчетная магнитная индукция на участках станины, в которых суммируются магнитные потоки главных и добавочных полюсов

Тл

10.1.17 Расчетная магнитная индукция на участках спинки якоря, в которых суммируются магнитные потоки главных и добавочных полюсов

Тл.

11 Номинальный режим

11.1 Расчет номинального режима

11.1.1 Масса стали зубцов якоря

11.1.2 Магнитные потери в зубцах

11.1.3 Масса стали спинки якоря

11.1.4 Магнитные потери в спинке якоря

11.1.5 Суммарные магнитные потери в стали

Рс = Рз2с2 = 169,9+87,97 = 257,9 Вт.

11.1.6 Потери на трение щеток о коллектор

Рт.щ = 5·Sщ··10-3 = 5·4800·19,6·10-3 = 471,24 Вт.

11.1.7 Потери на трение подшипников, трение о воздух и на вентиляцию 

Рт.пвен = 780D3,6H2(n/1500)2·10-9 = 780·1813,6·22·10-9 = 364,41 Вт.

11.1.8 Суммарные механические потери

Рмх = Рт.щт.пвен = 835,65 Вт.

11.2 Двигатель

11.2.1 Добавочные потери у некомпенсированного двигателя

11.2.2 Электромагнитная мощность двигателя

Рэм = Рсмхвен = 31430 Вт.

11.2.3 ЭДС якоря двигателя

11.2.4 Ток якоря двигателя

11.2.5 Уточненный ток двигателя

I = I2+In.max = 150+2,16 = 152,16 А.

11.2.6 Подводимая мощность двигателя

Р1 = I·U = 220·152,16 = 33450 Вт.

11.2.7 Суммарные потери в двигателе

Р = Р1−Р2 = 3448 Вт.

11.2.8 Уточненный КПД двигателя

о.е.

11.2.9 Магнитный поток двигателя

11.2.10 МДС магнитной цепи двигателя по характеристике намагничивания машины

F = 2138,799 А.

11.2.11 Размагничивающее действие МДС якоря двигателя

Fр2 = kр2·F2 = 259,8 А.

11.2.12 МДС последовательной стабилизирующей обмотки

А.

11.2.13 Необходимая МДС параллельной или независимой обмотки главных полюсов двигателя

Fn = F+Fp2Fпос А.

11.2.14 Момент вращения на валу двигателя

 

12 Рабочие характеристики

Таблица 15.1 − Данные для построения рабочих характеристик

k

0,1

0,25

0,5

0,75

1

1,25

I2, A

15

37,5

75

112,5

150

187,5

E2, B

217,16

215,9

213,8

211,7

209,6

207,5

Fp2, A

25,9875

64,96875

129,9375

194,9063

259,875

324,8438

Fпос, А

30

75

150

225

300

375

Fsum, A`

2094,988

2088,969

2078,938

2068,906

2058,875

2048,844

Ф, Вб

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

n

3290,303

3271,212

3239,394

3207,576

3175,758

3143,939

I, A

17,157

39,657

77,157

114,657

152,157

189,657

P1,  Вт

3774,54

8724,54

16974,54

25224,54

33474,54

41724,54

Pэм, Вт

3257,4

8096,25

16035

23816,25

31440

38906,25

Pд, Вт

3,33

20,8125

83,25

187,3125

333

520,3125

P2, Вт

2160,67

6982,038

14858,35

22535,54

30013,6

37292,54

Psum, Вт

1613,87

1742,503

2116,19

2689,003

3460,94

4432,003

КПД

0,572433

0,800276

0,875332

0,893397

0,89661

0,893779

M2,Вт

6,878133

22,22615

47,29908

71,73813

95,54329

118,7146

 

Рисунок 7 − Зависимость КПД двигателя от номинальной мощности

Рисунок 8 − Зависимость тока двигателя от номинальной мощности

Рисунок 9 − Зависимость частоты вращения двигателя от номинальной

мощности

Рисунок 10 − Зависимость момента вращения двигателя от номинальной

мощности

12 Регулирование частоты вращения

12.1 Регулирование частоты вращения вверх

12.1.1 Магнитной поток при наибольшей частоте вращения

12.1.2 МДС при минимальном магнитном потоке

Fmin  = 700 A.

12.1.3 Минимальный ток возбуждения

12.1.4 Максимальная величина регулирующего сопротивления

12.1.5 Частота вращения при холостом ходе

12.2 Регулирование частоты вращения вниз

12.2.1 Допустимый момент вращения на валу при наименьшей частоте частоте  вращения двигателя с самовентиляцией

М2 = 0,83·95,5 = 79,26 Н·м

12.2.2 Магнитный поток при n min  у двигателя с самовентиляцией

12.2.3 Ток якоря при n min  у двигателя

12.2.4 ЭДС при n min

12.2.5 Напряжение на якоре при n min

 

В

12.2.6 Результирующая МДС при n min , найденная по характеристике намагничивания

Fmin = 1400 A

12.2.7 Размагничивающая МДС реакции якоря

12.2.8 МДС стабилизирующей обмотки

12.2.9 МДС обмотки возбуждения главных полюсов

Fп.min = Fmin+Fp2Fпос = 1400+236,75-273,1=1364 А

12.2.10 Ток обмотки возбуждения

12.2.11 Максимальная величина регулирующего сопротивления

Ом

13 Тепловой и вентиляционный расчеты

13.1 Тепловой расчет. Потери в обмотках и контактах щеток

13.1.1 Потери в обмотках якоря

Р'м2 = I22m'Тr2 = Вт

13.1.2 Потери в обмотке добавочных полюсов

Р'м.д = I22m'Тrд = Вт

13.1.3 Потери в стабилизирующей последовательной обмотке

Р'м.пос = I22m'Тrпос = Вт.

13.1.4 Потери в параллельной или независимой обмотке главных полюсов 

Рм.п = Uн In max = 220· = 474,573 Вт.

13.1.5 Потери в контактах щеток

Рк.щ = UщI2 = 2·150= 300 Вт.

13.2 Обмотка якоря

13.2.1 Условная поверхность охлаждения активной части якоря

Sп2 = (Dн2 +nк2dк2)l2 = мм2.

13.2.2 Условный периметр поперечного сечения паза

П2 = (r1+r2)+2h1 = =70,62 мм.

13.2.3 Условная поверхность охлаждения пазов

Sи.п2 = Z2П2l2 = мм2.

13.2.4 Условная поверхность охлаждения лобовых частей обмотки 

Sл2 = 2Dн2lв2 = мм2.

13.2.5 Условная поверхность охлаждения машины

Sмаш=Dн1(l2+2lв2)=мм2.

13.2.6 Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки, отнесенных к поверхности охлаждения пазов

рп2=(Р'м22l2/lср2с)/Sп2= Вт/мм2

13.2.7 Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки, отнесенных к поверхности охлаждения пазов

ри.п2 = (Р'м22l2/lср2)/Sи.п2 = Вт/мм2

13.2.8 Удельный тепловой поток от потерь в лобовых частях обмотки 

рл2 = (Р'м22l2/lср2)/Sл2 = Вт/мм2

13.2.9 Окружная скорость якоря при номинальной частоте вращения

13.2.10 Превышение температуры поверхности активной части якоря над температурой воздуха внутри машины

где 2 = 13·10-5 – коэффициент теплоотдачи поверхности якоря

13.2.11 Перепад температуры в изоляции паза и проводов

ОC

13.2.12 Превышение температуры поверхности лобовых частей обмотки над температурой воздуха внутри машины

13.2.13 Перепад температуры в изоляции катушек и проводов лобовых частей обмотки

ОC

13.2.14 Среднее превышение температуры обмотки над температурой воздуха внутри машины

t'2 = (tп2+tи.п2)2l2/lср2+(tл2+tи.л2)2lл2/lср2

ОC

13.2.15 Сумма потерь в машине

13.2.16 Среднее превышение температуры воздуха внутри машины над температурой наружного охлаждающего воздуха

tв = Р'/(вSмаш) =  ОC

где в=135·10-5 коэффициент подогрева воздуха

13.2.17 Среднее превышение температуры обмотки якоря над температурой наружного охлаждающего воздуха

t2 = t'2+tв = 82,56+8,74=91,3 ОC

13.3 Обмотка добавочных полюсов

13.3.1 Условная поверхность охлаждения однослойных катушек обмотки из неизолированных проводов, намотанных на ребро

13.3.2 Удельный тепловой поток от потерь в обмотке, отнесенных к поверхности охлаждения обмотки

13.3.3 Превышение температуры наружной поверхности охлаждения обмотки

13.3.4 Среднее превышение температуры обмотки над температурой воздуха внутри машины

t'д = tп.д = 78,43 ОC

13.3.6 Среднее превышение температуры обмотки над температурой наружного охлаждающего воздуха

tд = t'д+tв = 78,43+8,741=87,169 ОC

13.4 Параллельная обмотка главных полюсов

13.4.1 Условная поверхность охлаждения всех катушек

Sп = 2рlср.пПп = 4·521,9·62,2 = 129900 мм2,

13.4.2 Удельный тепловой поток от потерь в обмотке, отнесенных к поверхности охлаждения обмотки

13.4.3 Превышение температуры наружной поверхности охлаждения обмотки над температурой воздуха внутри машины

13.4.4 Перепад температуры в наружной и внутренней изоляции обмотки 

 ОC

13.4.5 Среднее превышение температуры обмотки над температурой воздуха внутри машины

t'п = tп.п+ tи.п = 51,4+12,084 = 63,476 ОC

13.4.6 Среднее превышение температуры обмотки над температурой наружного охлаждающего воздуха

tп = t'п+tв = 63,476 +8,741 = 72,217 ОC

13.5 Коллектор

13.5.1 Условная поверхность охлаждения коллектора

Sк = Dкlк = 3,14·125·109 = 42800 мм2.

13.5.2 Удельный поток от потерь на коллекторе, отнесенных к поверхности охлаждения коллектора

13.5.3 Превышение температуры коллектора над температурой воздуха внутри машины

13.5.4 Превышение температуры коллектора над температурой наружного охлаждающего воздуха

tк = t'к = 60,94 ОC.

13.6 Вентиляционный расчет

13.6.1 Необходимый расход воздуха

где  - превышение температуры выходящего из машины воздуха над входящим;

– теплоемкость воздуха

13.6.2 Эквивалентное аэродинамическое сопротивление воздухопровода машины

13.6.3 Наружный диаметр вентилятора

13.6.4 Внутренний диаметр колеса вентилятора

13.6.5 Длина лопатки вентилятора

13.6.6 Количество лопаток вентилятора

Принимаем

13.6.7 Линейная скорость вентилятора по наружному диаметру

13.6.8 Линейная скорость вентилятора по внутреннему диаметру

13.6.9 Напор вентилятора при холостом ходе

13.6.10 Площадь поперечного сечения входных отверстий вентилятора

13.6.11 Максимальное количество воздуха у вентилятора

13.6.12 Действительный расход воздуха

13.6.13 Действительный напор вентилятора

14 Масса и динамические показатели

14.1 Масса проводов обмотки якоря

mм2 = 8,9·w2lср2сS·10-6 = 8,9·99·710,434·7·0,503·10-6 = 2,204 кг.

14.2 Масса проводов обмотки добавочных полюсов

mмд = 8,9·2рд·wдlсрдS·10-6 = 8,9·4·16·464,5·0,503·10-6 =0,133кг.

14.3 Масса проводов стабилизирующей последовательной обмотки 

mм.пос = 8,9·2р·wпосlср.посS·10-6 = 8,9·4·2·557,4·0,503·10-6 = 0,02кг.

14.4 Масса проводов параллельной обмотки

mм.п = 8,9·2р·wпlср.пS·10-6 = 8,9·4·1148·522·0,503·10-6 =0,018.

14.5 Масса меди коллектора

mм.к = 5,25D1,5кlк·10-5 =  кг.

14.6 Суммарная масса проводов обмоток и меди коллектора

mм = =mм2+mм1+mм.д+mм.пос+mм.п+mм.к=10,4кг

14.7 Масса стали зубцов сердечников главных полюсов

mп = 7,8·2рlэф.пbпhп·10-6 = кг.


14.8 Масса стали зубцов сердечников добавочных полюсов

mд = 7,8·2рд·kc·lдbдhд·10-6 = кг.

14.9 Масса стали станины

mс1 = 6,05l1(D2H1D21)·10-6 = кг.

14.10 Суммарная масса активной стали

mс = mз2+mc2+mп+mд+mс1 =67,5 кг.

14.11 Масса изоляции машин

mи = (3,8D1,5Н1+0,2DН1l2)·10-4 =  кг.

14.12 Масса конструкционных материалов

mк = (АD2Н1l2D3Н1)10-6 = 47,4 кг.

где А=0,50,8=0,7 ; В=1,01,2=0,8 ( таблица 10.17).

14.13 Масса машины

mмаш = mм+mc+mи+mк =128,8 кг.

14.14 Динамический момент инерции якоря

Jи.д=(0,550,65)D4Н2(l2+0,3Dн2+0,75Р2)10-12= кг·м2.

14.15 Электромеханическая постоянная времени якоря

с

Список используемой литературы

  1.  Гольдберг О.Д., Гурин Я.С., Свириденко И.С.  Проектирование электрических машин, М.: Высшая школа, 2006.

  1.  Проектирование электрических машин (под редакцией Копылова И.П.), М.: Высшая школа, 2001.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

51257. Исследование переходных процессов в электрических цепях с источником постоянного напряжения 122.5 KB
  Соберем цепь согласно схеме для конденсатора и сопротивления соединенных последовательно: Получаем осциллограммы тока напряжение на R2 поделенное на его сопротивление и напряжения на конденсаторе: Измерение параметров при включенной катушке индуктивности: Получим следующие осциллограммы: Рассчитаем постоянные времени и построим теоретические графики Исследование переходного процесса на последовательной RLC цепи: Осциллограммы переходного процесса:.
51258. ІСТОРІЯ ЕКОНОМІКИ ТА ЕКОНОМІЧНОЇ ДУМКИ 84.42 KB
  У методичних рекомендаціях викладено загальні положення та тематичний зміст практичних занять з нормативної навчальної дисципліни циклу природничо-наукової та загальноекономічної підготовки «Економічна історія». Наведено перелік питань для обговорення з кожної теми, тести для відповідей, перелік рекомендованої літератури.
51259. БОЛЬНИЧНАЯ ГИГИЕНА (РУКОВОДСТВО К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ) 790.5 KB
  Вопросы гигиены лечебно-профилактических учреждений являются одними из самых существенных в курсе гигиены для студентов лечебного и педиатрического факультетов.
51260. Расчет математического ожидания, среднего квадратического отклонения, дисперсии, с помощью программы Microsoft Excel 33.5 KB
  Так как функция математического ожидания это т оже самое что и функция среднего арифметического то: в пустой ячейке вводим = далее нажимаем fx выбираем функцию СРЗНАЧ выделяем числовые данные нашей исходной таблицы. Вычислить дисперсию: Вводим = далее fx Статистические ДИСП выделить числовые данные...
51261. Финансы - сложная экономическая категория 409.5 KB
  Расширенное воспроизводство включает непрерывное возобновление и расширение производственных фондов, рост валового внутреннего продукта (ВВП) и его главной части – национального дохода, воспроизводство рабочей силы и производственных отношений. Оно осуществляется с использованием товарно-денежных, финансовых и кредитных отношений
51262. Оценка вероятностей, с помощью компьютерных программ Microsoft Excel и Калькулятор 26.5 KB
  Задача работы: оценить вероятность безошибочного написания СМС, которое состоит из 10 символов со 100 нажиманий клавиш, если в 30 случаях нажимания клавиш есть ошибка.
51263. Оценка парных связей между случайными переменными 31 KB
  Просчитать коэффициент корреляции в программе Microsoft Excel: = нажать fx выбрать в поиске всех формул КОРРЕЛ массив1 числа соответствующие обменному пункту №1 массив2 – пункту №2.
51265. Построение графа состояний P-схемы 157 KB
  Задание 1. Построить граф состояний P-схемы. Смысл кодировки состояний раскрыть (время до выдачи заявки, число заявок в накопителе и т.д.). На схеме условно обозначены: