150225 (Двигатель постоянного тока), страница 3

Рисунок 1. Характеристика намагничивания и переходная характеристика

10 Расчёт параллельной обмотки возбуждения

10.1 Размагничивающее действие реакции якоря:

F_qd = 180 А.

10.2 Необходимая МДС параллельной обмотки:

F_В = F_Σ + F_qd = 3780.527 + 180 = 3960.527 А

10.3 Средняя длина витка катушки параллельной обмотки:

l_ср.в. = 2(l_r + b_r) + π(b_КТ.В + 2Δ_ИЗ), м

где b_КТ.В = 0.03 – ширина катушки, м;

Δ_ИЗ = 0.75·10^-3 – толщина изоляции, м.

Тогда:

l_ср.в. = 2(0.285 + 0.0469) + 3.14(0.03 + 2·0.75·10^-3) = 0.67 м

10.4 Сечение меди параллельной обмотки:

где К_З.В = 1.1 – коэффициент запаса;

m = 1.22 – коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления меди при увеличении температуры до 75˚С.

Тогда:

Окончательно принимаем стандартный круглый медный провод марки ПЭТВ с сечением q_В = 0.283 мм², диаметром без изоляции d = 0.6 мм и диаметром с изоляцией d_ИЗ = 0.655 мм.

10.5 Номинальная плотность тока принимается:

J_В = 4.45·10⁶ А/м²

10.6 Число витков на пару полюсов:

10.7 Номинальный ток возбуждения:

10.8 Полная длина обмотки:

L_B = p·l_СР.В·W_B = 2·0.67·3145 = 4214.3 м

10.9 Сопротивление обмотки возбуждения при температуре υ=20˚С:

10.10 Сопротивление обмотки возбуждения при температуре υ=75˚С:

R_B75 = m·R_B20 = 1.22·261.25 = 318.73 Ом

10.11 Масса меди параллельной обмотки:

m_м.в. = 8.9·l_в.ср.·W_в·q_в·10³ = 8.9·0.67·3145·0.283·10^-6·10³ = 5.307 кг

11 Коллектор и щётки

11.1 Ширина нейтральной зоны:

b_Н.З = τ– b_Р = 0.126 – 0.0781 = 0.0479 м

11.2 Ширина щётки для простой волновой обмотки:

b_Щ = 3.5t_К = 3.5·0.00327 = 0.0115 м

Окончательно принимаем стандартную ширину щётки: b_Щ = 0.0125 м. Длина щётки l_Щ = 0.025 м.

11.3 Поверхность соприкосновения щётки с коллектором:

S_Щ = b_Щ·l_Щ = 0.0125·0.025 = 0.0003125 м²

11.4 При допустимой плотности тока J_Щ = 11·10⁴ ,А/м², число щёток на болт:

Окончательно принимаем N_Щ = 1.

11.5 Поверхность соприкосновения всех щёток с коллектором:

ΣS_Щ = 2р·N_Щ·S_Щ = 4·1·0.0003125 = 0.00125 м²

11.6 Плотность тока под щётками:

11.7 Активная длина коллектора:

l_К = N_Щ(l_Щ + 8·10^-3) + 10·10^-3 = 1(0.025 + 8·10^-3) + 10^-2 = 0.043 м

12 Потери и КПД

12.1 Электрические потери в обмотке якоря:

Р_mа = I²R_da = 16.727²·1.952 = 546.16 Вт

12.2 Электрические потери в параллельной обмотке возбуждения:

Р_М.В = I²_ВН·R_В75 = 1.259²·318.73= 505.21 Вт

12.3 Электрические потери в переходном контакте щёток на коллекторе:

Р_Э.Щ = I·2ΔU_Щ, Вт

где 2ΔU_Щ = 2 – потери напряжения в переходных контактах, В.

Тогда:

Р_Э.Щ = 16.727·2 = 33.454 Вт

12.4 Потери на трение щёток о коллектор:

Р_Т.Щ = ΣS_Щ·Р_Щ·f·V_К, Вт

где Р_Щ = 3·10⁴ Па – давление на щётку;

f = 0.2 – коэффициент трения щётки.

Тогда:

Р_Т.Щ = 0.00125·3·10⁴·0.2·14.392 = 107.94 Вт

12.5 Потери в подшипниках и на вентиляцию определим по рис.13.1.:

Р_Т.П + Р_ВЕНТ. = 105 Вт.

12.6 Масса стали ярма якоря:

12.7 Условная масса стали зубцов якоря с овальными пазами:

12.8 Магнитные потери в ярме якоря:

P_j = m_j·P_j, Вт

где P_j – удельные потери в ярме якоря, Вт/кг:

где Р_1.0/50 = 1.75 – удельные потери в стали для В = 1.0 Тл и f=50 Гц, Вт/кг;

f = – частота перемагничивания, Гц;

β = 2.

Тогда удельные потери:

Общие магнитные потери в ярме якоря:

P_j = 83.553·16.97 = 1417.89 Вт

12.9 Магнитные потери в зубцах якоря:

P_Z = m_Z·P_Z, Вт

где - удельные потери, Вт/кг.

Тогда общие магнитные потери в зубцах якоря:

P_Z = 7.14·34.63 = 247.26 Вт

12.10 Добавочные потери:

12.11 Сумма потерь:

ΣР = Р_mа + Р_М.В + Р_Э.Щ + Р_Т.Щ + (Р_Т.П + Р_ВЕНТ.) + P_j + P_Z + Р_ДОБ =

= 546.16 + 505.21 + 33.454 + 107.94 + 105 + 1417.89 + 247.26 + 96.37 = 3059.284 Вт

12.12 КПД двигателя:

Рисунок 2.Электрическая машина постоянного тока.

1 – пробка винтовая; 2 – крышка; 3 – лабиринт: 4 – масленка; 5 – подшипник; 6 – лабиринт; 7 – траверса; 8 – щит подшипниковый; 9 – коллектор; 10 – станина; 11 – якорь; 12 – винт грузовой; 13 – вентилятор; 14 – щит подшипниковый; 15 – лабиринт; 16 – подшипник; 17 – лабиринт; 18 – вал; 19 – полюс добавочный; 20 – полюс главный; 21 – конденсатор; 22 – коробка выводов; 23 – болт для заземления.

Заключение

Проектирование электрической машины представляет собой сложную задачу. Для её разрешения требуются глубокие теоретические знания, многие опытные данные и достаточно подробные сведения о назначении машины и условия, в которых она будет работать.

В результате расчёта был спроектирован двигатель на заданную мощность. Был произведен выбор и расчет размеров статора и ротора, обмоток, изоляции, конструктивных деталей.

Список литературы

1. Пашнин В. М. Электрические машины: Методические указания к курсовому проекту. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2000. – 40 с.: ил.

2. Сергеев П. С. и др. Проектирование электрических машин. Изд. 3-е, переработ. и доп. М., “Энергия”, 1969.

3. Копылов И. П. Проектирование электрических машин: Учеб. пособие для вузов. – М.: Энергия, 1980. – 496 с., ил.