Расчет электродвигателя постоянного тока

Спецификация А3.doc

Расчетно-пояснительная записка
Крышка подшипниковая наружная
Балансировочное кольцо
Обмотка добавочных полюсов
Параллельная обмотка главных полюсов
Вентилятор внутренний
Крышка подшипника внутренняя
Разраб. Гаан А.В. Листов
Болт М4210 ГОСТ 7798-70
Болт М4215 ГОСТ 7798-70
Болт М4225 ГОСТ 7798-70
Шайба 20.21 ГОСТ 14734-69
Подшипник 208 ГОСТ 8338-75

Титульный.doc

Министерство образования РФ
Тольяттинский государственный университет
Кафедра «Электрооборудование автомобилей и Электромеханика»
Электродвигатель постоянного тока
Пояснительная записка по курсу
«Электрические машины»
Руководитель: Петунин Ю. П.

записка (Автосохраненный).doc

В данной работе произведен полный расчет двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением мощностью 11000 Вт частотой вращения 2200 обмин и напряжением питания 220В. Данный двигатель выполнен с последовательной стабилизирующей обмоткой предназначенной для обеспечения устойчивости скоростной характеристики двигателя. Двигатель исполнен со степенью защиты IP22 и способом охлаждения IC01.
Описание конструкции. 6
Электромагнитный расчет. 7
Тепловой расчет. 28
Регулирование частоты вращения. 32
и динамические параметры. 32
Результаты расчета характеристики намагничивания двигателя. 35
Результаты расчета рабочей характеристики двигателя. 37
В наше время значение электричества весьма велико. Электричество вошло во все отрасли: промышленность сельское хозяйство транспорт и т.д. Везде используется то или иное электрическое оборудование. Одним из основных видов этого оборудования являются электрические машины которые служат для преобразования электрической энергии в механическую и наоборот а также для преобразования одного рода электрической энергии в другой.
Двигатели постоянного тока применяются в электроприводах требующих широкого плавного и экономичного регулирования частоты вращения высоких перегрузочных тормозных и пусковых моментов главным образом в металлообрабатывающих станках бумагоделательных машинах в текстильной резиновой полиграфической промышленности во вспомогательных механизмах металлургической промышленности и других отраслях.
Конструкция двигателей постоянного тока сложнее и стоимость их выше чем асинхронных двигателей но благодаря указанным свойствам удельный вес их в общем выпуске электрических машин не снижается а наоборот имеет тенденцию к повышению. Однако эта тенденция проявляется в течении 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.
Разработанная и внедренная в производство в замен устаревшей серии П единая серия подразделяется на два основных ряда: серию 211 с h=90315 мм (мощностью до 200 кВт при 1500 обмин) и серию П2 с h=355630 мм (мощностью свыше 200 кВт).
В настоящее время редко проектируется индивидуальная машина проектируется и выпускаются серии электрических машин. На базе серий выполняются различные модификации машин что накладывает определенные требования на выполнение проекта новой электрической машины.
Расчет проведен по Гольдберг О.Д. Гурин Я. С. "Проектирование электрических машин". – М.: Высшая школа 1984. – 431 с. ил.
Описание конструкции
Рассмотрим несколько подробнее устройство машины постоянного тока и приведен описание ее главных конструктивных элементов.
Неподвижная часть машины называется индуктором состоит из полюсов и круглого стольного ярма к которому прикрепляются полюсы. Назначение индукторов является создание в машине основного магнитного потока. Вращающаяся часть машины состоит из укрепленных на валу цилиндрического якоря и коллектора. Якорь состоит из сердечника набранного из листов электротехнической стали и обмотки укрепленной на сердечнике якоря. концы одного витка обмотки якоря соединены с пластинами коллектора. На коллектор налегают щетки с помощью которых обмотка якоря соединяются с внешней цепью.
Сердечники полюсов набираются из листов выштампованных из электрической стали толщиной 05-1 мм. Листы обычно друг от друга не изолируются. Сердечники полюсов стягиваются шпильками. Нижняя уширенная часть сердечника называется полюсным наконечником или башмаком.
Для улучшения условий токосъема с коллектора в машинах мощностью более 05кВт между главными полюсами устанавливаются дополнительные полюса которые меньше главных по своим размерам. Изготавливаются из конструкционной стали. Крепится к ярму с помощью болтов.
В машинах постоянного тока массивное ярмо является одновременно также станиной т.е. той частью к которой крепятся другие неподвижные части машины.
Коллектор машины состоит из медных пластин изолированных друг от друга никанутовыми прокладками. Пластины вмести с прокладками составляют кольцо которое скрепляется с помощью фланцев стянутых стяжными болтами. Для отвода тока от вращающегося коллектора и подвода к нему тока применяется щеточный аппарат который состоит из щеток щеткодержателя щеточных пальцев щеточной траверсы и токособирающих шин
Электромагнитный расчет
1Магнитная цепь машины. Размеры конфигурация материал
1.1Высота оси вращения h мм – 160
1.2Максимально допустимый наружный диаметр корпуса Dкорп мм
1.3Максимально допустимый диаметр Dн1 мм
1.4Наружный диаметр сердечника якоря Dн2 мм
1.5Поправочный коэффициент kн
1.6Поправочный коэффициент kт
1.7Предварительное значение КПД ’о.е.
1.8Расчетная мощность P’ Вт
Принимаем изоляцию класса нагревостойкости B
1.9Предварительное значение электромагнитных нагрузок A’2 Асм A’2 =250k1k4
1.10 Предварительное значение электромагнитных нагрузок B’ Тл
1.11 Расчетный коэффициент полюсной дуги α’
1.12 Расчетная длина сердечника l’2 мм
l’2=61107P’(D2н2nA2Bα’)
l’2=6110711783(16022200232072061)
1.14 Коэффициент λmax
Принимаем для сердечника якоря: сталь 2013 толщина 05 мм листы сердечника лакированные; форма пазов полузакрытая овальная; род обмотки – двухслойная всыпная; скос пазов – на зубцового деления.
1.15 Коэффициент заполнения сердечника сталью kс
1.16 Припуск на сборку сердечника bc мм;
1.17 Конструктивная длина сердечника l2 мм
1.18 Эффективная длина сердечника lэф2 мм
1.19Внутренний диаметр листов якоря D2 мм
Сердечник главных полюсов
Принимаем сталь 3411 толщина 1 мм листы неизолированные; компенсационная обмотка не требуется; вид воздушного зазора между якорем и главными полюсами эксцентричный.
1.20Коэффициент заполнения сердечника сталью kс
1.21Количество главных полюсов 2p
1.22Эквивалентный зазор мм
1.23Воздушный зазор ’ мм
1.24Эксцентричный зазор ”мм
1.25Длина сердечника полюса lп мм
1.26Полюсное деление мм
1.27Расчетная ширина полюсной дуги b’н.п. мм
1.28Действительная ширина полюсной дуги bн.п. мм
1.29Предварительная магнитная индукция B’п Тл
1.30Предварительный магнитный поток Ф’ Вб
1.31Эффективная длина сердечника полюса lэф.п мм
1.32Ширина сердечника полюса bп мм
bп =1266910-3106(122516)
1.33Ширина уступа полюса bп’ мм
1.34Высота h’н.п. мм;
h’н.п.=( bн.п.–bп)B’(167B’п)
h’н.п.=( 743-41)072(16716)
Сердечники добавочных полюсов
Принимаем сталь марки 3411 толщиной 1 мм листы сердечников неизолированные
1.35Коэффициент заполнения сердечника сталью kс
1.35Количество добавочных полюсов 2pд
1.36Длина наконечника добавочного полюса lн.д. мм
1.37Длина листа добавочного полюса lд. мм
1.38Предварительная ширина сердечника b’д мм
1.39Величина воздушного зазора ’д мм
Принимаем монолитную станину из стали марки Ст3
1.40Длина станины l1 мм
1.41Предварительная магнитная индукция B’c1 Тл
1.42Высота станины hc1 мм;
hc1=Ф’106(2kсl1B’c1)
hc1=1266910-3106(20982071612)
1.43Высота станины hc1 мм
1.44Магнитная индукция в месте распространения магнитного потока в станине при входе его в главный полюс Вс.п. Тл;
Вс.п.= Ф’106[2(lп+ bп) hc1]
Вс.п.= 1266910-3106[2(125+41)1647]
1.45Внутренний диаметр станины D1 мм;
1.46Высота главного полюса hп мм;
1.47Высота добавочного полюса hд мм;
2.1Предварительное значение тока якоря I2 А;
Принимаем волновую обмотку (табл. 10-7) из провода ПЭТ-155
2.2Количество параллельных ветвей 2а
2.3Предварительное кол-во витков обмотки ’2
’2=30095220[2220066910-3]
2.4Число секций в пазу Nш
2.5Предварительное кол-во витков в секции ’с2
2.6Кол-во витков в секции с2
2.7Предварительное количество пазов якоря Z’2
2.8Количество пазов якоря Z2
2.9Количество коллекторных пластин К
2.10Зубцовое деление по наружному диаметру якоря t2 мм;
2.11Наружный диаметр коллектора Dк мм;
2.12Коллекторное деление tк мм;
2.13Макс. напряжение между соседними коллекторными пластинами при нагрузке Uк max
Uк max=422017(06181)
2.14Максимальное значение напряжения Uк max В
2.15Уточненное число витков обмотки якоря 2
2.16 Количество эффективных проводников в пазу Nп2
2.17Ток в пазу Iп2Σ А
2.18Уточненная линейная нагрузка якоря А2 Асм
А2=202435638(3141602)
2.19Реальные пазы yп
2.20Элементарные пазы y–yк
2.23Высота паза hп2 мм
2.24Высота спинки якоря hс2 мм
Обмотка якоря с овальными полузакрытыми пазами
2.25Предварительная магнитная индукция в спинке якоря B’c2 Тл
B’c2= Ф’106(2lэф2hс2)
B’c2= 66910-3106(211875335)
2.26Магнитная индукция в спинке якоря Bc2 Тл
2.27Предварительная магнитная индукция в зубцах B’з2 Тл
2.28Ширина зубца bз2 мм
2.29Радиус паза больший r1 мм
r1=(Dн2–2hш2)– Z2bз22(Z2+)
r1=314(160–208)–27762(27+314)
2.30Радиус паза меньший r2 мм
r2=(Dн2–2hп2)– Z2bз22(Z2–)
r2=314(160–225)– 27762(27–314)
2.31Ширина зубца bз2 мм
bз2=(Dн2–2hш2–2r1)Z2–2r1
bз2=314(160–208–248)27–248
2.32Контрольное значение bз2 мм
bз2=(Dн2–2hп2+2r2)Z2–2r2
bз2=314(160–225+2294)27–2294
2.33Расстояние между центрами радиусов h1 мм
2.34Площадь поперечного сечения паза в штампе Sп2 мм2
Sп2=2(r12+r22)+(r1+ r2)h1
Sп2=3142(482+2942)+(48+294)1646
2.35Площадь поперечного сечения паза в свету S’п2 мм2
S’п2= 2[(r1–bc2)2+( r2–bc2)2]+( r1+ r2–bc)h1
S’п2= 3142[(48–022)2+(294–022)2]+(48+294–02)1646
2.36Площадь поперечного сечения корпусной изоляции Sи мм2
Sи=05(231448+314294+21646)
2.37То же клина и прокладок Sкл+Sпр мм2
2.38Площадь поперечного сечения паза занимаемая обмоткой S”п2
S”п2=S’п2–Sи–Sкл–Sпр
2.39Предварительный диаметр провода с изоляцией d’ мм
2.40Ближайший меньший стандартный диаметр провода с изоляцией и без d’d мм
2.41Коэффициент заполнения паза kп
2.42Площадь поперечного сечения провода без изоляции S мм2
2.43Плотность тока в обмотке J2 Амм2
2.44Удельная тепловая нагрузка якоря от потерь в обмотке А2J2
2.45То же допустимое значение А2J2 А2(сммм2)
2.46Среднее зубцовое деление якоря tср мм
2.47Средняя ширина секции обмотки bср мм
2.48Средн. длина одной лобовой части секции lл2 мм
lл2=(07+042)10205+15
2.49Средняя длина витка обмотки lср2 мм
2.50Сопротивление обмотки при 20°С r2 Ом
r2=2lср2[57(2а)2cS103]
r2=243586[57222206103]
2.51То же в относительных единицах r2* о.е.
2.52То же контрольное значение r2* о.е.
r2*=Dн2lср2(А2J2)(114104I2U)
r2*=3141605861860(1141045638220)
2.53Длина вылета лобовой части обмотки lв2 мм
lв2=(012+014р)bср+75
lв2=(012+0142) 10205+75
2.54Ширина шлица паза bш2 мм
3Обмотка добавочных полюсов
3.1Поперечная МДС якоря F2 А
3.2Предварительное количество витков катушки добавочного полюса ’д
3.3Округленное количество витков д
3.4Уточненная МДС катушки Fд А
3.5Уточненное отношение МДС некомпенсированной машины kд
3.6Предварительное значение плотности тока J’д Амм2
3.7Предварительная площадь поперечного сечения проводника S’ мм2
Принимаем в соответствии с табл. 10-14 провод ПСДЛ и ПСД
3.8Размеры проводника без изоляции axb мм
3.9Площадь поперечного сечения проводника S мм2
3.10Размеры проводника с изоляцией a’xb’ мм
3.11Уточненная плотность тока в обмотках Jд Амм2
3.12Предварительная ширина катушки b’к.д. мм
3.13Сред. длина витка многослойной катушки из изолированных проводников lср.д мм
lср.д=2(lд+bд)+(b’к.д.+2bз+2bи)
lср.д=2(115+18)+314(192+5)
3.14Сопротивление обмотки при 20°С rд Ом
rд=2pддlср. д(57адS103)
rд=438342(571313103)
3.15Отношение сопротивлений rдr2
4Стабилизирующая последовательная обмотка главных полюсов
Принимаем размеры и марку провода такими же как и у обмотки добавочных полюсов
4.1МДС стабилизирующей обмотки на полюс Fпос А
4.2Предварительное кол-во витков в катушке ’пос
4.3Округленное количество витков пос
4.4Уточненное значение МДС обмотки Fпос А
4.5Предварительная ширина катушки b’к.пос мм
4.6Средняя длина витка многослойной катушки из изолированных проводов lср. пос мм
lср. пос=2(lп+bп)+(b’к.пос+2bз+2bи)
lср. пос=2(125+41)+314(16+5)
4.7Сопротивление обмотки при 20°С rпос Ом
rпос=2pпосlср. пос(57а2посS103)
rпос=45398(57121313103)
4.8Отношение сопротивлений rпосr2
5Характеристика намагничивания машины
5.1Сопротивление обмоток якорной цепи двигателя приведенное к рабочей температуре mтr2Σ Ом
mтr2Σ=mт(r2+r1+rд+rпос)
mтr2Σ=138(015+021+007+0011)
5.2Уточненная ЭДС при номинальном режиме работы двигателя E2 В
5.3Уточненный магнитный поток Ф Вб
5.4Площадь поперечного сечения в воздушном зазоре S мм2
5.5Уточненная магнитная индукция в воздушном зазоре В Тл
5.6Коэффициент учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения якоря k2
k2=1+bш2(t2– bш2+5t2bш2)
k2=1+296(1861–296+5141836296)
5.7Общий коэффициент воздушного зазора k
5.8МДС для воздушного зазора F А
5.9Площадь равновеликого поперечного сечения зубцов Sз2 мм2
Sз2=Z2 2р(α’bз2lэф2)
5.10Уточненная магнитная индукция в зубцах Bз2 Тл
5.11Напряженность магнитного поля Нз2 Асм
5.12Средняя длина пути магнитного потока lз2 мм
5.13МДС для зубцов Fз2 А
5.14Площадь сечения спинки якоря Sc2 мм2
5.15Уточненная магнитная индукция в спинке якоря Вс2 Тл
5.16Напряженность магнитного поля Нс2 Асм
5.17Средняя длина пути магнитного потока lc2 мм
lc2=(D2+hc2)4p+ hc22
lc2=314(43+335)8+3352
5.18МДС для спинки якоря Fc2 А
5.19Площадь поперечного сечения сердечника полюса Sп мм2
5.20Уточненная магнитная индукция в сердечнике полюса Вп Тл
5.21Напряженность магнитного поля Нп Асм
5.22Средняя длина пути магнитного потока lс.п мм
5.23МДС для сердечника полюса Fс.п А
5.24Эквивалентный зазор в стыке между главным полюсом и станиной п1 мм
5.25МДС для зазора Fп1 А
5.26Площадь поперечного сечения станины из монолитного материала Sc1 мм2
5.27Уточнен. магнитная индукция в станине Вс1 Тл
Вс1= 1200057510623412
5.28Напряженность магнитного поля Нс1 Асм
5.29Средняя длина пути магнитного потока lc1 мм
lc1=314(27506+1647)8+16472
5.30МДС для станины Fc1 А
5.31Суммарная магнитодвижущая сила FΣ А
FΣ=F+Fз2+ Fс2+Fс.п+ Fп1+Fc1
FΣ=5173+2929+2927+2955+352
5.32Коэффициент насыщения магнитной цепи kнас
kнас= 1457(1058+1664)
6 Параллельная обмотка главных полюсов
6.1Отношение МДС F2FΣ
6.3Размагничивающее действие Fр2 А
6.4Уменьшенное значение МДС Fп А
6.5Предварительная ширина катушки b’к.п мм
6.6Средняя длина витка обмотки lср.п мм
lср.п=2(lп+bп)+(b’к.п+2bз+2bи)
lср.п=2(125+41)+314(192+5)
6.7Предварительное поперечное сечение провода S’ мм2
S’=115m2pFпlср.п(57Uв103)
S’=11513841286367(57220103)
6.8Принимаем круглый провод марки ПЭТВ
6.9Принятое поперечное сечение провода S мм2
6.10Уточненный коэффициент запаса kзап
6.11Диаметр принятого провода без изоляции d мм
6.12Диаметр принятого провода с изоляцией d’ мм
6.13Предварительное значение плотности тока в обмотке J’п Амм2
6.14Предварительное количество витков одной катушки ’п
6.15Округленное количество витков п
6.16Уточненная плотность тока в обмотке Jп Амм2
6.17Сопротивление обмотки при 20°С rп Ом
rп=41300367(5709103)
6.18Максимальный ток обмотки Iп max А
6.19Максимальная МДС Fп max А
7 Размещение обмоток главных и добавочных полюсов
Параллельная обмотка главных полюсов
Принимаем трапециидальную форму поперечного сечения катушки с раскладкой витков по средней ширине Nш=22 по высоте Nв=32
Ширина катушки bк мм
7.1Высота катушки hк мм
Стабилизирующая последовательная обмотка
7.2Ширина катушки bк мм
7.3Высота катушки hк мм
Обмотка добавочных полюсов
Принимаем форму параллелепипеда
7.4Ширина катушки bк мм
7.5Высота катушки hк мм
8.1Ширина щетки t мм
8.3Число перекрытых щеткой коллекторных пластин γ
8.5Ширина зоны коммутации bз.к мм
bз.к=(ttк+Nш–ар+к)tкDн2Dк
bз.к=(324+3–05+075)478160123
8.6Критерий выбора щетки kз.к
8.7Контактная площадь одной щетки Sщ мм2
8.8Необходимая контактная площадь всех щеток S’щΣ
8.9Количество щеток на одном бракете N’щ.б
8.10Округленное кол-во щеток на одном бракете Nщ.б
8.11Уточненная контактная площадь всех щеток SщΣ
8.12Уточненная плотность тока под щетками Jщ Асм2
8.13Активная длина коллектора lк мм
8.14Окружная скорость коллектора к мс
9Коммутационные параметры
9.1Проводимость рассеяния овального полузакрытого паза λп2
λп2=06hп22r2+hш2bш2+lп2l2+25106арс2l2A22
λп2=0625219+08296+168125+25106125323995705
9.2Окружная скорость якоря 2max мс
9.3Реактивная ЭДС коммутирующих секций Ер В
Ер=23125239192670210-7
9.4Ср. значение магнитной индукции в зазоре под добавочным полюсом Вд Тл
9.5Коэффициент учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения якоря k2
k2=1+296(1861–296+51418612)
9.6Общий коэффициент воздушного зазора kд
9.7Необходимый зазор под добавочным полюсом д
д=(Fд+F1–F2)104(008Вдkд)
д=(2143–1713)104(008016105)
9.8Коэффициент учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения якоря k2
k2=1+296(1861–2+51418612)
9.9Общий коэффициент воздушного зазора kд
9.10Необходимый зазор под добавочным полюсом д
9.11Магнитный поток в зазоре под доб. полюсом при ном. нагрузке Фд Вб
9.12То же при перегрузке Ф’д Вб
9.13Магнитный поток в сердечнике доб. полюса при ном. нагрузке Фд Вб
9.14То же при перегрузке Ф’д Вб
9.15Площадь поперечного сечения добавочного полюса Sд мм2
9.16Магнитная индукция в сердечнике доб. полюса при перегрузке Вд Тл
9.17Расчетная магнитная индукция на участках станины в которых суммируются магнитные потоки гл. и добавочных полюсов B”c1 Тл
B”c1=(12575310-3+16610-3)10623412
9.18Максимально допустимая B”c1 Тл
9.19Расчетная магнитная индукция на участках спинки якоря в которых суммируются магнитные потоки гл. и добав. полюсов B”c2 Тл
B”c2=(575310-3+08310-3)10624104
9.20Максимально допустимая B”c2 Тл
10.1Масса стали зубцов якоря с овальными полузакрытыми пазами mз2 кг
mз2=78Z2bз2(h1+[r1+r2]2)lэф.210-6
mз2=782776(1646+[19+37]2)1187510-6
10.2Магнитные потери в зубцах Рз2 Вт
Рз2=23р1050(f50)B2з2срmз2
10.3Масса стали спинки якоря mc2 кг
mc2=78lэф.210-6[(Dн2–2hп2)2–D22]4–0785nкd2к
mc2=781187510-6314[(160–225)2–432]4
10.4Магнитные потери в спинке якоря Pc2 Вт
Pc2=23р1050(f50)B2с2mз2
10.5Суммарные магнитные потери в стали PcΣ Вт
10.6Потери на трение щеток о коллектор Рт.щ Вт
10.7Потери на трение подшипников трение о воздух и на вентиляцию машины Рт.п+Рвен Вт
Рт.п+Рвен=2200Dн236(n1500)210-9
Рт.п+Рвен=220016036(22001500)210-9
10.8Суммарные механические потери РмхΣ Вт
10.9Добавочные потери у некомпенсированного двигателя Рд Вт
10.10Электромагнитная мощность двигателя Рэм Вт
Рэм=11000+32+250+126
10.11ЭДС якоря двигателя Е2 В
Е2=(U–Uщ)2+√(U–Uщ)22–Pэмmтr2Σ
Е2=(220–2)2+√(220–2)22–11410023
10.12Ток якоря двигателя I2 А
10.13Уточненный ток двигателя I A
10.14Подводимая мощность двигателя Р1 Вт
10.15Суммарные потери в двигателе РΣ Вт
10.16Уточненный КПД двигателя о.е.
10.17Уточненный магнитный поток Ф Вб
10.18МДС магнитной цепи двигателя FΣ А
По характеристике намагничивания
10.19Размагничивающее действие Fp2 A
10.20Уточненное значение МДС обмотки Fпос А
10.21Необходимая МДС параллельной или независимой обмотки главных полюсов Fп А
10.22Момент вращения на валу двигателя М2 Нм
11Регулирование частоты вращения
Регулирование частоты вращения вверх
11.1Магнитный поток при наибольшей частоте вращения Фmin Вб
Фmin=57510-3220023003
11.2МДС при минимальном магнитном потоке FΣmin А
11.3Минимальный ток возбуждения Iп min А
11.4Максимальная величина регулирующего сопротивления rp Ом
11.5Частота вращения при холостом ходе n0 max обмин
n0 max=30(U–2)[Фmin2pa]
n0 max=30(220–2)[000552132]
Регулирование частоты вращения вниз
11.6Допустимый момент вращения на валу М2 Нм
11.7Магнитный поток при nmin у двигателя с самовентиляцией Ф Вб10-3
11.8Ток якоря при nmin у двигателя с самовентиляцией I2 А
11.9ЭДС при nmin E2 min В
E2 min=0005692210021330
11.10Напряжение на якоре при nmin Umin В
Umin=E2 min+I2mтr2Σ+Uщ
11.11Результирующая МДС при nmin FΣ min А
11.12Размагничивающая МДС реакции якоря Fр2 А
11.13МДС стабилизирующей обмотки Fпос А
11.14МДС обмотки возбуждения гл. полюсов Fп. min
Fп. min= FΣ min+Fр2–Fпос
Fп. min= 1700+8565–278
11.15Ток обмотки возбуждения Iп. min А
11.16Максимальная величина регулирующего сопротивления rp О
1Потери в обмотках и контактах щеток
1.1Потери в обмотке якоря P’м2 Вт
1.2Потери в обмотках добавочных полюсов P’м.д Вт
1.3Потери в стабилизирующей последовательной обмотке P’м.пос Вт
1.4Потери в параллельной или независимой обмотке главных полюсов Рм.п Вт
1.5Потери в контактах щеток Рк.щ Вт
2.1Условная поверхность охлаждения активной части якоря Sп2 мм2
2.2Условный периметр поперечного сечения овального полузакрытого паза П2 мм
П2=314(48+294)+21646
2.3Условная поверхность охлаждения пазов Sи.п2 мм2
2.4То же лобовых частей частей обмотки Sл2 мм2
2.5То же машины Sмаш мм2
Sмаш=314308(160+24832)
2.6Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки в стали якоря рп2 Втмм2
рп2=(P’м22l2lср2+РсΣ)Sп2
рп2=(6712125586+32)62800
2.7То же от потерь в активной части обмотки отнесенных к поверхности охлаждения пазов ри.п2 Втмм2
ри.п2=(P’м22l2lср2)Sи.п2
ри.п2=(6712125586)1940635
2.8То же от потерь в лобовых частях обмотки отнесенных к поверхности охлаждения лобовых частей обмотки рл2 Втмм2
рл2=(P’м22l2lср2)Sл2
рл2=(6712125586)48552
2.9Окружная скорость якоря 2н мс
2.10Превышение температуры поверхности активной части якоря над температурой воздуха внутри машины tп2 °С
2.11Перепад температуры в изоляции паза и проводов tи.п2 °С
tи.п2=ри.п2(bи2λэкв+[r1+r2]8λ’экв)
tи.п2=000148((0151610-5)+(794889510-4))
2.12Повышение температуры поверхности лобовых частей обмотки над температурой воздуха внутри машины tл2 °С
2.13Перепад температуры в изоляции катушек и проводов лобовых частей обмотки tи.л2 °С
tи.л2=рл2(bи.л2λэкв+hp28λ’экв)
tи.л2=000792((0151610-5)+(2589510-4)
2.14Среднее повышение температуры обмотки над температурой воздуха внутри машины t’2 °С
t’2=(tп2+tи.п2)2l2lср2+(tл2+tи.л2)2lср2lср2
t’2=(503+62)2125586+(92+326)2125586
2.15Сумма потерь P’Σ Вт
P’Σ= P’м2+k(P’м.д+P’м.пос+Рм.п)+Рк.щ+Рт.щ+РсΣ+Рд
2.16Среднее повышение температуры воздуха внутри машины над температурой наружного охлаждающего воздуха tв °С
tв=1336(7010-5120987)
2.17Среднее превышение температуры обмотки якоря над температурой охлаждающего воздуха t2 °С
3.1Условная поверхность охлаждения многослойных катушек из изолированных проводов Sд мм2
3.2Удельный тепловой поток от потерь в обмотке отнесенных к поверхности охлаждения обмотки рд Втмм2
3.3Превышение температуры наружной поверхности охлаждения обмотки
3.4Перепад температуры в наружной и внутренней изоляции многосл. катушек обмотки tи.д °С
tи.д=рд(bи.дλэкв+bк.д8λ’экв)
tи.д=000353((021610-5)+(19289510-4))
3.5Среднее превышение температуры обмотки над температурой воздуха внутри машины t’д °С
3.6Среднее превышение температуры обмотки над температурой наружного охлаждающего воздуха tд °С
4Параллельная обмотка главных полюсов
4.1Условная поверхность охлаждения всех катушек Sп мм2
4.2Удельный тепловой поток от потерь в обмотке отнесенных к поверхности охлаждения обмотки рп Втмм2
4.3Превышение температуры наружной поверхности охлаждения обмотки над температурой воздуха внутри машины tп.п °С
4.4Перепад температуры в наружной и внутренней изоляции обмотки tи.п °С
tи.п=рп(bи.пλэкв+bк.и8λ’экв)
tи.п=000244(021610-5+19289510-4)=98
4.5Среднее превышение температуры обмотки над температурой воздуха внутри машины t’п °С
4.6Среднее превышение температуры обмотки над температурой наружного охлажд. воздуха tп °С
5.1Условная поверхность охлаждения коллектора Sк мм2
5.2Удельный поток от потерь на коллекторе отнесенных к поверхн. охлаждения рк Втмм2
5.3Превышение температуры коллектора над температурой воздуха внутри машины t’к °С
5.4Превышение температуры коллектора над температурой наружного охлажд. воздуха tк °С
Вентиляционный расчет
1Необходимый расход воздуха Vв м3с
2Расход воздуха V’в м3с
V’в06(n11000)(Dкорп100)310-2
V’в06(22001000)(308100)310-2
Н123(n11000)2(Dкорп100)2
Н123(22001000)2(308100)2
Масса и динамические показатели
1Масса проводов обмотки якоря mм2 кг
mм2=89243586220610-6
2То же обмотки добавочных полюсов mм.д кг
mм.д=892рддlср.дcS10-6
mм.д=8943834220610-6
3То же стабилизирующей обмотки mм.пос кг
mм.пос=892рпосlср.посS10-6
mм.пос=89453988710-6
4То же параллельной или независимой обмотки главных полюсов mм.п кг
mм.п=892рпlср.пS10-6
mм.п=89413000436710-6
5Масса меди коллектора mм.к кг
mм.к=5251232155910-5
6Суммарная масса проводов обмоток и меди коллектора mмΣ кг
mмΣ=mм2+mм.д+mм.пос+mм.п+mм.к
mмΣ=522+69+06+68+419
7Масса стали зубцов якоря mз2 кг
8Масса стали спинки якоря mс2 кг
9Масса стали сердечников главных полюсов некомпенсированной машины mп кг
mп854122541547310-6=344
10Масса стали сердечников добавочных полюсов mд кг
mд78409511518511310-6
11Масса стали массивной станины mс1 кг
mс1=605l1(Dн12–D12)10-6
mс1=60520716(3082–275062)10-6
12Суммарная масса активной стали mсΣ кг
mсΣ=mз2+mс2+mп++mд+mс1
13Масса изоляции машины mи кг
mи(38Dн115+02Dн1l2)10-4
mи(3830815+02308125)10-4
14Масса конструкционных материалов mк кг
mк=(АDн12l2+ВDн13)10-6
mк=(073082125+093083)10-6
15Масса машины mмаш кг
16Динамический момент инерции якоря Jи.д кгм2
Jи.д06Dн24(l2+03Dн2+075Р2)10-12
Jи.д061604(125+03160+07511)10-12
17Электромеханическая постоянная времени якоря Тм с
Тм=0311023(912052200)
Результаты расчета характеристики намагничивания двигателя.
Расчетная длинна силовой линии
Площадь попереч. сечения
Зазор между якорем и гл. полюсом
Сердечник гл. полюса
Зазор между гл. полюсом и станиной
Характеристика намагничивания двигателя
Результаты расчета рабочей характеристики двигателя
Ф по характеристике на-
На основании указанных в задании величин и при использовании последовательности расчета и проектирования машины постоянного тока отметим основные этапы работы. В ходе электромагнитного расчета были определены следующие основные параметры двигателя постоянного тока:
Длина якоря l2=125 мм
Длина сердечника главного полюса lп=125 мм
Длина сердечника добавочного полюса lд=115 мм
Внутренний D2=43 мм и наружный Dн2=160 мм
Внутренний D1=275 мм и наружный Dн1=308 мм
Высота сердечника главного полюса hп=55мм
Полюсное деление =1264 мм
Тип обмотки – простая петлевая
Форма пазов якоря – полузакрытые овальные
Число витков в секции обмотки с2=3
Число секций по ширине паза Nш=3
Число пазов якоря Z2=27
Число коллекторных пластин К=81
Наружный диаметр коллектора Dк=123 мм
Число витков обмотки якоря 2=243
Марка провода – ПСДК и ПСД
Обмотка добавочных полюсов:
Число витков катушки д=38
Сопротивление обмотки rд=007 Ом
Стабилизирующая последовательная обмотка главных полюсов:
Число витков катушки пос=5
Сопротивление обмотки rпос=0011 Ом
Параллельная обмотка главных полюсов:
Число витков катушки п=1300
Марка провода - ПСДК и ПСД
Сопротивление обмотки rп=1372 Ом
Ширина t=16 мм и длина a=25 мм щетки
Число щеток на одном бракете Nщ.б=3
Активная длина коллектора lк=109 мм
Номинальный режим работы:
Значение Э.Д.С. Е2=205 В
Подводимая мощность двигателя P1=12380 Вт
К.П.Д. двигателя =88%
Вращающий момент на валу двигателя М2=4775 Н*м
Ток двигателя I=572А
После проведения теплового расчета мы убедились что основные детали двигателя работают в тепловом режиме не являющимся опасным для изоляции проводов обмотки.
Расчет динамических параметров и массы двигателя:
Масса машины mмаш=1026 кг
Динамический момент инерции якоря Jн.д=0311 кгм2
Гольдберг О.Д. Гурин Я.С. Свириденко И.С. «Проектирование электрических машин»: Учебник для вузов Под ред. О.Д. Гольдберга– М.: Высш. Шк. 1984. – 431с. ил.

Лист добавочного полюса.cdw

Размещение обмотки.cdw

Лист главного плюса.cdw

Сборочный.cdw

Лабиринтные канавки крышек подшипников и полости подшипников
заполнить смазкой ЦИАТИМ-203 ГОСТ 8773-73.
Сопрягаемые поверхности станины
поверхности под болты
заземления и все резьбовые поверхности покрыть тонким слоем масла
К-17 ГОСТ 10877-76 или смазкой ЛДС.
Свободный конец вала консервировать маслом К-17 и закрыть
Электродвигатель покрыть покрывной эмалью ПФ-115 серой ША
Рельеф знака заземления покрыть эмалью ПФ-115 красной ГОСТ 6465-76.
Электродвигатель испытать по программе контрольных испытаний
Р=11 кВт n=2200 обмин

Коллектор арочный.cdw

Паз якоря в свету.cdw