Глава 11 Проектирование машин постоянного тока (Копылов И.П., Клоков Б.К., Морозкин В.П., Токарев Б.Ф. Проектирование электрических машин), страница 10

, (11.87)

где — число параллельных ветвей обмотки добавочного полюса, обычно равно числу параллельных ветвей компенсационной об­мотки; число витков округляется до ближайшего целого числа. Сечение провода обмотки добавочных полюсов, м²,

. (11.88)

Средние значения машин постоянного тока при исполне­нии по степени защиты IP44 могут быть приняты равными (2...3)·10⁶ А/м², при исполнении по степени защиты IP22 (4,5...6,5)·10⁶ А/м².

Марку провода и тип обмотки добавочных полюсов выбирают согласно приложению 1. По выбранному стандартному сечению проводника уточняют плотность тока .

После проверки размещения катушек главных и добавочных по­носов с учетом принятых припусков на разбухание катушек (см. 5 11.7) определяют окончательные размеры витка катушки, м,

, (11.89)

где и — ширина и длина сердечника добавочного полюса; — ширина катушки добавочного полюса; — односторонний размер зазора между сердечником добавочного полюса и катушкой с учетом изоляции сердечника: = (1,7...2,2)·10^-3 м при диаметрах якоря до 500мм.

Сопротивление обмотки добавочного полюса в холодном состо­янии, Ом,

. (11.90)

Масса меди обмотки добавочных полюсов, кг,

. (11.91)

11.10. ПОТЕРИ И КПД. РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Коэффициент полезного действия машины, %,

, (11.92)

где — номинальная полезная мощность машины, кВт; — сум­ма потерь в машине, кВт; — потребляемая мощность, кВт.

Сумма потерь в машине в общем случае, кВт,

, (11.93)

где P_эа - электрические потери в обмотке якоря; P_э.с - то же, в стаби­лизирующей обмотке; P_э.в - то же, в обмотке параллельного возбуждения; P_э.д - то же, в обмотке добавочных полюсов; P_э.к - то ж компенсационной обмотке; P_щ - то же, в переходном контакте щеток; P_ст - магнитные потери в стали якоря; Р_мех - суммарные механические потери; P_доб - добавочные потери.

Электрические потери в обмотке якоря, кВт,

. (11.94)

Электрические потери в стабилизирующей обмотке, кВт,

. (11.95)

Электрические потери в цепи обмотки параллельного возбужде­ния, кВт,

(11.96)

Электрические потери в обмотке добавочных полюсов, кВт,

. (11.97)

Электрические потери в компенсационной обмотке, кВт,

. (11.98)

Электрические потери в переходном контакте щеток, кВт,

. (11.99)

Значение определяют для конкретной марки щеток по табл. П4.2.

Магнитные потери в стали зубцов и ярма якоря, кВт,

. (11.100)

Масса стали зубцов якоря с овальными пазами, кг,

. (11.101)

Масса стали зубцов с прямоугольными пазами, кг,

. (11.102)

Масса спинки ярма станины, кг,

. (11.103)

При наличии аксиальных каналов в спинке ярма необходимо уменьшить площадь сечения стали ярма на значение, равное площадь поперечного сечения всех каналов. Сумма механических потерь, кВт,

, (11.104)

где — потери на трение щеток о коллектор; — потери на вентиляцию и трение в подшипниках.

При принятых значениях удельного нажатия на щетку и коэффи­циенте трения щеток о коллектор, составляющем 0,25, потери на трение в щеточном контакте, кВт,

, (11.105)

где — суммарная площадь контакта всех щеток, м²; — окруж­ая скорость коллектора, м/с.

Средние значения потерь можно определить по рис. 11.28. Семейство кривых А на этом рисунке относится к машинам с вентиляторами, установленными на валу машины, семейство кривых Б — к машинам, приводные двигатели вентиляторов кото­рых не установлены на машинах.

Добавочные потери при номинальной нагрузке, кВт:

для некомпенсированных машин

; (11.106)

для компенсированных машин

, (11.107)

где — предварительное значение КПД по рис. 11.7. При номинальной на­грузке КПД определяют в следующем порядке. Задают значения тока якоря ; ; ; …; ; .

Для каждого значения тока опреде­ляют мощность, кВт,

. (11.108)

Рассчитывают суммарные потери . Для каждого значения тока определяют полезную мощность на валу и по (11.92) КПД.

Строят зависимости и для номинального значения определяют номинальное значение тока якоря и номинальный КПД .

Электромагнитная мощность при номинальном значении том якоря

. (11.109)

Номинальное значение ЭДС, В,

. (11.110)

Номинальное значение магнитного потока и суммарную МДС определяют по характеристике холостого хода машины по переходной характеристике рассчитывают размагничивают действие реакции якоря .

Номинальная частота вращения, об/мин,

. (11.111)

Номинальный ток обмотки параллельного возбуждения,

. (11.112)

Вращающий момент на валу двигателя, Н·м,

. (11.113)

Ток двигателя, А,

. (11.114)

Зависимости М, п, , I от полезной мощности на валу определя­ют рабочие характеристики двигателя.

При расчете рабочих характеристик генераторов принимается частота вращения якоря п = const [6].

Напряжение на выводах генератора, В, определяется из основно­го уравнения напряжения

, (11.115)

где Е — ЭДС обмотки якоря; — сопротивления, опреде­ляются по (11.25), (11.48), (11.60), (11.90) соответственно; — па­дение напряжения в щеточном контакте, принимается согласно приложению 4.

Однако Е в (11.115) является сложной функцией тока якоря I, тока возбуждения I_в, и состояния магнитной цепи машины. Для определения ЭДС Е необходимо задаться током возбуждения I_в, током якоря I, рассчитать результирующую МДС:

. (11.116)

Далее по характеристике намагничивания определяется ЭДС Е.

Если при указанных расчетах напряжение на выводах генерато­ра U = const, а рассчитывается зависимость тока возбуждения от тока нагрузки , то полученная характеристика называется регулировочной.

Если принимается полное сопротивление в цепи обмотки возбуждения = const и определяется зависимость напряжения на выходах машины от тока нагрузки: , то полученная характери­стика является внешней характеристикой генератора. В этом случае МДС в (11.116)

,

— число витков обмотки возбуждения.

Путем расчета серии внешних характеристик для нескольких значений можно построить нагрузочную характеристику, даю­щую зависимость напряжения U на выводах машины от тока воз­буждения I, для принятого значения тока нагрузки.