Глава 11 Проектирование машин постоянного тока (Копылов И.П., Клоков Б.К., Морозкин В.П., Токарев Б.Ф. Проектирование электрических машин), страница 9

, (11.74)

где — коллекторное деление.

При расчете по (11.69), (11.70) необходимо предварительно вы­брать ширину щетки. Ширина щетки принимается при простых волновых обмотках, при простых петлевых обмотках и при двухходовых петлевых обмотках.

Ширина щетки определяет ширину зоны коммутации , т.е. ширину дуги окружности поверхности якоря, в границах которой находятся коммутируемые секции:

. (11.75)

Диаметр коллектора коллекторное деление , а также выбирают согласно данным § 11.4; укорочение обмотки в коллек­торных делениях принимают всегда со знаком плюс. Ширина щетки должна обеспечить ширину зоны коммутации:

, (11.76)

где — ширина нейтральной зоны.

Верхние границы этого отношения относятся к машинам с диа­метром якоря до 0,2 м, нижние значения принимаются при диамет­рах якоря выше 0,4 м. При отсутствии добавочных полюсов в маши­нах малой мощности отношение можно выбивать в пределах 0,8—1,25.

Принятое значение ширины щетки округляется до ближайшего стандартного размера (см. табл. П4.1).

При выборе ширины зоны коммутации следует иметь в виду что увеличение ширины зоны коммутации приводит к сокращению чис­ла проводников якоря, участвующих в создании электромагнитного момента, что влечет увеличение тока в якоре и ухудшение условий коммутации. Поэтому желательно, чтобы щетки перекрывали не более двух-трех коллекторных пластин.

Выбор марки щеток для машин постоянного тока — весьма сложная задача, так как от марки щеток зависят коммутация ма­шины и срок службы коллекторно-щеточного узла. На практике марку щеток определяют в соответствии с условиями работы со­гласно табл. П4.2, где приведены основные технические данные марок наиболее распространенных щеток и области их примене­ния.

Контактная площадь всех щеток, м²,

, (11.77)

где — плотность тока в щеточном контакте, А/см² (см. табл. П4.2). Контактная площадь щеток одного бракета (щеточного болта)

. (11.78)

По табл. П4.1 выбирают длину одной щетки, определяют пло­щадь щеточного контакта одной щетки и рассчитывают число щеток на один щеточный болт:

. (11.79)

По выбранным размерам щеток и определяют фактиче­ски контактную площадь и уточняют плотность тока в щеточном контакте .

Активная длина коллектора при шахматном расположении ще­ток по длине коллектора, м,

, (11.80)

где — длина щетки, м.

Механический расчет коллекторов приведен в гл. 8.

11.9. РАСЧЕТ ДОБАВОЧНЫХ ПОЛЮСОВ

Магнитодвижущая сила обмотки добавочных полюсов должна создать в зоне коммутации магнитное поле, индуктирующее в ком­мутируемой секции ЭДС коммутации , направленную встречно реактивной ЭДС Е_р. Электродвижущая сила должна быть неско­лько больше Е_р, чтобы процесс коммутации протекал с некоторым ускорением. При расчете индукции в воздушном зазоре под доба­вочными полюсами принимают расчетное значение реактивной ЭДС (1,05...1,1) Е_р.

В этом случае индукция , Тл,

. (11.81)

Ширина наконечника добавоч­ного полюса (рис. 11.26), м,

. (11.82)

Рис. 11.26. Размеры добавочных полюсов

Длину наконечника добавочного полюса принимают равной длине якоря: . Магнитный по­ток добавочного полюса в воздуш­ном зазоре в зоне коммутации, Вб,

, (11.83)

где — расчетная ширина полюсного наконечника до­бавочного полюса.

Магнитный поток в сердечнике добавочного полюса, Вб,

, (11.84)

где — коэффициент рассеяния добавочных полюсов; = 2,5...3,5 для машин без компенсационной обмотки; = 2 для машин с ком­пенсационной обмоткой.

Ширину сердечника добавочного полюса предварительно определяют по зависимости на рис. 11.27, а. Длину сердечника доба­вочного полюса принимают равной длине якоря; для машин с диаметром якоря до 0,132 м длина короче длины полюсного нако­нечника на (5...10)·10^-3 м.

Индукция в сердечнике добавочного полюса, Тл,

. (11.85)

Она не должна превышать 1,6 Тл.

Рис. 11.27. К расчету магнитной цепи до­бавочных полюсов:

а — зависимость ширины добавочного полюса от диаметра якоря;

6 — магнитные цепи глав­ных и добавочных полюсов

Сердечники добавочных полюсов выполняют из стали марки СтЗ при диаметрах якоря до 0,16 м, при больших диаметрах — из тегов электротехнической стали марки 3411 толщиной 1,0 мм. В зависимости от отношения ширины полюсного наконечника к ширине сердечника форма поперечного сечения добавочного полюса может быть прямоугольной (см. рис. 11.26) и прямоугольной со скошенным наконечником при .

Для расчета МДС обмотки добавочных полюсов необходимо определить магнитные напряжения отдельных участков и полную МДС магнитной цепи на один полюс в соответствии с табл. 11.19.

Таблица 11.19. Расчет МДС обмотки добавочных полюсов

Распределение магнитных потоков главных полюсов Ф_г и доба­вочных полюсов Ф_д в магнитной системе машины показано на рис. 11.27, б.

Магнитодвижущая сила обмотки добавочных полюсов для ма­шин постоянного тока без компенсационной обмотки находится в пределах

. (11.86)

Число витков обмотки на один добавочный полюс