• RU
  • icon На проверке: 12
Меню

Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения

  • Добавлен: 25.01.2023
  • Размер: 3 MB
  • Закачек: 1
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения

Состав проекта

icon
icon б_Содержание.doc
icon Спецификация.doc
icon Переходная характеристика.frw
icon 01__Определение главных размеров. Выбор электромагнитных нагрузок.doc
icon в_Введение.doc
icon Второй лист.cdw
icon 06__Расчёт магнитной цепи.doc
icon DPT_10kVt_H180_MathCad13.xmcd
icon г_Заключение.doc
icon DPT_10kVt_H180_MathCad11.mcd
icon 03_Расчет шага обмотки.doc
icon 12__Тепловой и вентиляционный расчёт двигателя.doc
icon 10__Расчёт потерь мощности в двигателе постоянного тока.doc
icon д_Список использованных источников.doc
icon 05__Определение размеров полюсов и станины.doc
icon Межполюсное пространство.frw
icon 09__Расчёт добавочных полюсов.doc
icon 11__Рабочие характеристики.doc
icon Характеристика холостого хода.frw
icon DPT_10kVt_H180_MathCad12.mcd
icon Общий вид ДПТ (лист1).dwg
icon 06__Таблица.doc
icon Рабочие характеристики.frw
icon 07__Проектирование обмоток возбуждения.doc
icon Обмотка ДПТПВ.frw
icon 02__Расчет размеров зоны зубцов и обмотки якоря.doc
icon 11__Расчет рабочих характеристик ДПТ параллельного возбуждения.doc
icon а_Аннотация.doc
icon 08__Выбор и расчет коллектора и щеток.doc
icon Перех характ и ХХ.frw
icon aa_Титульник.doc
icon е_Приложение А Результаты машинного расчёта двигателя постоянного тока.doc
icon 04__Выбор воздушного зазора.doc

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon б_Содержание.doc

Определение главных размеров. Выбор электромагнитных нагрузок
Расчет размеров зоны зубцов и обмотки якоря
Выбор воздушного зазора
Определение размеров полюсов и станины
Расчет магнитной цепи
Проектирование обмоток возбуждения
Проектирование стабилизирующей обмотки
Проектирование обмотки возбуждения
Выбор и расчет коллектора и щеток
Расчет добавочных полюсов
Расчет потерь мощности в двигателе постоянного тока
Расчет потерь холостого хода
Определение номинальных токов двигателя
Расчет рабочих характеристик
Тепловой и вентиляционный расчет двигателя
Приложение А Результаты машинного расчета
Список использованных источников

icon Спецификация.doc

ГОУ ОГУ 140601.4109.08 ВО
Передняя крышка подшипника
Задняя крышка подшипника
Балансировочное колесо
ГОУ ОГУ 140601.4109.08
Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения
Пояснительная записка
Болт М 8×21 ГОСТ 7796-70
Болт М 6×38 ГОСТ 7796-70
Болт М 6×22 ГОСТ 7796-70
Болт М 6×14 ГОСТ 7796-70
Шайба М 8 ГОСТ 6402-70
Шайба М 6 ГОСТ 6402-70

icon Переходная характеристика.frw

Переходная характеристика.frw

icon 01__Определение главных размеров. Выбор электромагнитных нагрузок.doc

1 Определение главных размеров. Выбор электромагнитных нагрузок
Проектирование двигателя постоянного тока начинаем с выбора базовой модели на которую ориентируемся выполняя все виды расчетов и разрабатывая конструкцию отдельных узлов и деталей. За базовую модель принимаем двигатель типа 2ПН180LУХЛ4 технические характеристики которого представлены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 — Технические характеристики базовой модели двигателя 2ПН180LУХЛ4
Частота вращения обмин
Продолжение таблицы 1.1
Сопротивление обмотки при 15°С Ом
Согласно рекомендации рисунка 2.2 [1] и рисунка 2.3 [1] выбираем значения магнитной индукции в воздушном зазоре Тл и линейной нагрузки Ам.
Расчетная электромагнитная мощность:
где кВт – номинальная мощность двигателя
– номинальный коэффициент полезного действия.
Расчётный коэффициент полюсного перекрытия неоднозначно влияет на свойства машины. Согласно рисунку 2.1 [1] расчётный коэффициент полюсного перекрытия в зависимости от диаметра якоря принимаем .
Определяем длину сердечника якоря:
где – номинальная частота вращения ротора
Длина магнитопровода якоря равна расчетной длине машины то есть м.
Предварительное значение номинального тока двигателя:
где В — номинальное напряжение.
Для выбора типа обмотки якоря двигателя постоянного тока параллельного возбуждения необходимо значение номинального тока якоря.
Предварительное значение номинального тока якоря:
где – коэффициент определяющий отношение тока возбуждения к току якоря по таблице 2.1 [1]
Исходя из принятого числа главных полюсов и предварительного значения тока якоря принимаем простую волновую обмотку. Число параллельных ветвей .
Ток параллельной ветви обмотки якоря А:
Предварительное значение числа проводников обмотки якоря:
Округляем число проводников обмотки якоря до целого: .
При высоте оси вращения мм зубцовое деление мм.
Определяем число пазов якоря:
При выборе числа пазов якоря необходимо чтобы число эффективных проводников в пазу было четным целым числом. Следовательно выбираем .
Число эффективных проводников в пазу:
Для того чтобы обмотку выполнить симметричной необходимо число элементарных пазов в одном реальном принять нечётным числом. Рассмотрим вариант выполнения обмотки при .
Число витков в секции:
Число коллекторных пластин:
Среднее напряжение между коллекторными пластинами В:
Результаты расчета выполнения обмотки при различных значениях целесообразно занести в таблицу 1.2.
Таблица 1.2 — Результаты расчета выполнения обмотки при различных значениях
Из таблицы 2.1 [1] выбираем .
Уточняем число проводников обмотки якоря:
Определяем число витков обмотки якоря:
Диаметр коллектора при полузакрытых пазах якоря должен находиться в пределах:
Согласно диаметр коллектора принимаем равным м.
Определяем коллекторное деление:
Коллекторное деление должно превышать . Согласно таблице 2.5 [1] значение минимального коллекторного деления мм.
Определяем окружную скорость коллектора:
Окружная скорость коллектора должна быть меньше 40 мс.
Уточняем значение линейной токовой нагрузки Ам2:
Определяем зубцовое деление м:
Определяем пазовый ток А:
По условиям коммутации пазовый ток не должен превышать 1500÷1600 А при мм.
Полюсное деление по внешнему диаметру якоря м:
Определяем расчетную ширину наконечника полюса м:
Номинальная электродвижущая сила в обмотке якоря В:
Предварительное значение магнитного потока в воздушном зазоре Вб:
Определяем магнитную индукцию в воздушном зазоре Тл:
После того как выбрали электромагнитные нагрузки коэффициент и диаметр якоря проверяем расчётную длину машины по коэффициенту продольной геометрии:
Коэффициент продольной геометрии должен приближаться к допустимому но не превышать его. Согласно рисунку 2.4 [1] допустимое значение .

icon в_Введение.doc

Двигатели постоянного тока обладают большой глубиной регулирования частоты вращения и сохраняют во всём диапазоне регулирования высокий коэффициент полезного действия. Несмотря на то что при традиционной конструкции они в 2 – 3 раза дороже асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором их применяют во всех тех случаях когда их свойства имеют решающее значение. Двигатели постоянного тока находят применение в металлообрабатывающих станках с их помощью приводятся в действие прокатные станы (слябинги и блюминги). Крановые двигатели находят применение в приводах различных подъёмных механизмов. Двигатели постоянного тока широко используются в электрической тяге например на магистральных электровозах в качестве рабочих двигателей на тепловозах на пригородных электропоездах в метрополитенах на трамваях троллейбусах и т.д. Двигатели постоянного тока используют для привода во вращение гребных винтов на морских судах. Они используются в автомобилях тракторах самолётах и других летательных аппаратах где имеется питание на постоянном токе.
Серия машин постоянного тока спроектирована к 1974 году в полном соответствии с рекомендациями Международной электротехнической комиссии (МЭК). Серия охватывает высоты оси вращения от 90 мм до 315 мм и диапазон мощностей от 037 кВт до 200 кВт. Машины этой серии предназначены для работы в широко регулируемых приводах.
В машинах серии по сравнению с машинами других серий повышена перегрузочная способность расширен диапазон регулирования частоты вращения повышена мощность на единицу массы улучшены динамические свойства уменьшены шум и вибрации увеличена надёжность и ресурс работы.
В основу построения серии машин постоянного тока был положен не габарит а высота оси вращения.
Структура условного обозначения машин постоянного тока серии :
где 1 – название серии: вторая серия машин постоянного тока;
– исполнение по способу защиты и вентиляции: - защищённое с самовентиляцией - защищённое с независимой вентиляцией от постороннего вентилятора - закрытое с естественным охлаждением - закрытое с внешним обдувом от постороннего вентилятора;
– высота оси вращения мм;
– условное обозначение длины сердечника якоря: - средняя - большая;
– буква при наличии встроенного тахогенератора (в двигателях без тахогенератора – опускается);
– климатическое исполнение и категория размещения (регламентируются ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 15543-70).
Двигатели постоянного тока серии предназначены для работы от сети постоянного тока или от тиристорных преобразователей. Номинальное напряжение якорной цепи 110 220 440 и 660 Вольт. В машинах с независимым возбуждением напряжение источника питания обмотки возбуждения составляет 110 В или 220 В.
Двигатели с высотой оси вращения и выполняются с двумя главными полюсами а при большей высоте оси вращения - с четырьмя полюсами. Двигатели серии выполняются с полным числом добавочных полюсов.
В данном курсовом проекте произведен расчет двигателя постоянного тока типа 2ПН180LУХЛ4. Исполнение машины по степени защищённости IP22 Исполнение машины по способу охлаждения регламентируется IC01 (цифра 0 обозначает свободную циркуляцию а цифра 1 – самовентиляцию).
Номинальные данные базового двигателя:
наружный диаметр сердечника якоря мм;
наружный диаметр станины мм;
коэффициент полезного действия %.
Цель данного проекта ознакомиться с методикой проектирования двигателей постоянного тока серии 2П.

icon Второй лист.cdw

Второй лист.cdw
Рисунок 1 - Схема простой волновой обмотки (z
Рисунок 3 - Переходная характеристика и
характеристика холостого хода
Рисунок 4 - Рабочие характеристики
Рисунок 5 - Межполюсное пространство
Рисунок 2 - Изоляция обмотки якоря

icon 06__Расчёт магнитной цепи.doc

6 Расчёт магнитной цепи
Расчёт магнитной цепи машины постоянного тока производят для режима холостого хода с целью получения характеристики холостого хода и переходной характеристики. Характеристика холостого хода используется при расчётах рабочих характеристик двигателей. С помощью переходной характеристики определяют размагничивающее действие поперечного поля якоря.
Магнитную цепь машины постоянного тока принято рассматривать состоящей из ряда последовательно соединенных условно однородных участков: воздушного зазора между главными полюсами и внешней поверхностью якоря зубцов якоря ярма якоря зубцов полюсных наконечников (в машинах с компенсационной обмоткой) сердечника главных полюсов технологического зазора между полюсным сердечником и станиной и станины.
Замкнутый контур магнитных линий пары полюсов является симметричным относительно оси геометрической нейтрали поэтому расчёт магнитной цепи достаточно производить на один полюс.
Определяем коэффициент воздушного зазора:
где – коэффициент учитывающий влияние зубцов якоря;
– коэффициент учитывающий влияние бандажных канавок ;
Предварительное номинальное значение ЭДС обмотки якоря В:
Предварительное значение магнитного потока в воздушном зазоре Вб:
Для расчёта магнитной цепи машины необходимо знать размеры всех участков магнитопровода площади их сечения и магнитные потоки этих участков.
Площадь сечения воздушного зазора под главным полюсом м2:
Магнитная индукция в воздушном зазоре Тл:
Магнитное напряжение воздушного зазора А:
Эффективное сечение зубцов якоря на одном полюсном делении м2:
Магнитная индукция в зубце якоря Тл:
По значению магнитной индукции в зубце по приложению Г.1 [1] находим расчетное значение напряженности магнитного поля Ам.
Для учёта ответвления магнитного потока в паз рассчитаем коэффициент определяющий отношение площади поперечного сечения паза и зубца:
Расчётная длина силовой линии магнитного поля в зубце якоря м:
Магнитное напряжение зубца якоря А:
Высота ярма якоря м:
Площадь сечения ярма якоря м2:
Магнитная индукция в ярме якоря Тл:
По значению магнитной индукции в ярме якоря согласно Г.1 [1] определяем напряженность магнитного поля Ам.
Расчетная длина силовой линии поля в ярме якоря м:
Магнитное напряжение ярма якоря А:
Эффективная площадь поперечного сечения главного полюса м2:
Магнитная индукция в полюсном сердечнике Тл:
Так как сердечник главного полюса изготовлен из электротехнической стали марки 3411 то напряжённости магнитного поля определим по таблице Г.4 [1] согласно которой Ам.
Длина силовой линии магнитного поля в полюсном сердечнике равна высоте главного полюса то есть м.
Магнитное напряжение сердечника главного полюса А:
Магнитная индукция в технологическом зазоре между полюсным сердечником и станиной принимается равной магнитной индукции в полюсном сердечнике то есть Тл.
Расчетная длина силовой линии магнитного поля в зазоре между главным полюсом и станиной м:
Магнитное напряжение технологического зазора А:
Эффективная площадь поперечного сечения зазора между главным полюсом и станиной равна эффективной площади поперечного сечения главного полюса то есть м2.
Эффективная площадь поперечного сечения станины м2:
Магнитная индукция в станине Тл:
Так как станина изготовлена из стали ст3 то напряжённости магнитного поля определим по таблице Г.6 [1] согласно которой Ам.
Расчетная длина силовой линии магнитного поля в станине м:
Магнитное напряжение станины А:
Суммарное магнитное напряжение всех участков магнитной цепи А:
Магнитное напряжение переходного слоя А:

icon г_Заключение.doc

В курсовом проекте я спроектировал машину постоянного тока по заданным номинальным данным. Расчет включает следующие этапы:
-определение главных размеров и выбор электромагнитных нагрузок;
-расчет размеров зоны зубцов и обмотки якоря;
-расчет шага обмотки;
-выбор воздушного зазора;
-определение размеров полюсов и станины;
-расчет магнитной цепи;
-проектирование обмоток возбуждения;
-выбор и расчет коллектора и щеток;
-расчет добавочных полюсов;
-расчет потерь мощности в двигателе постоянного тока;
-расчет рабочих характеристик ДПТ параллельного возбуждения;
-тепловой и вентиляционный расчет двигателя.
При вышеперечисленных расчетах коэффициент полезного действия составил 0812. Температурные показатели не превышают допустимых значений.
Расчет машины произвел в ручную. Оптимизация выполненных расчетов и поверочный расчет были произведен на ЭВМ.

icon 03_Расчет шага обмотки.doc

3 Расчет шага обмотки
В простых волновых обмотках начала и концы секций присоединяются к коллекторным пластинам отстоящим друг от друга на величину шага по коллектору. После завершения полного обхода по коллектору конец последней секции соединяется с коллекторной пластиной отстоящей от первой на одно коллекторное деление.
Первый частичный шаг в элементарных пазах:
Первый частичный шаг в реальных пазах:
Так как первый частичный шаг – целое число то обмотка является равносекционной.
В простых волновых обмотках результирующий шаг равен шагу по коллектору ():
Рисунок 3.1 – Схема простой волновой обмотки ( )
Второй частичный шаг выраженный в элементарных пазах определяем по первому частичному и результирующему шагу:
Простые волновые обмотки имеют то преимущество что они не требуют уравнительных соединений имеют минимальное число параллельных ветвей что приводит при числе полюсов к уменьшению числа витков обмотки якоря и упрощению технологии обмоточных работ.

icon 12__Тепловой и вентиляционный расчёт двигателя.doc

12 Тепловой и вентиляционный расчёт двигателя
Преобразование энергии в электрической машине постоянного тока сопровождается преобразованием электрической и механической энергии в тепло представляющее собой потери энергии. Такими потерями являются электрические потери мощности в проводниках обмоток и щёточном контакте потери мощности на перемагничивание и вихревые токи потери на трение и вентиляцию.
Потери мощности в форме тепловых потоков начинаясь внутри твёрдых тел составляющих активную часть машины постоянного тока частично расходуются на изменение теплосодержания частей машины (в нестационарном тепловом режиме) и передаются путём теплопроводности в направлении менее нагретых тел и к поверхностям охлаждения где посредством теплообмена передаются в охлаждающую среду. Охлаждающая среда под воздействием нагнетательных элементов циркулирует вдоль поверхностей охлаждения.
Температура отдельных частей машины зависит не только от потерь мощности и системы охлаждения но и от температуры охлаждающей среды для которой характерны колебания температуры. По этой причине при выполнении тепловых расчётов принято определять средние значения превышения температуры отдельных частей машины над температурой охлаждающей среды.
Тепловой расчёт машины постоянного тока выполняется с целью оценки её тепловой загрузки при выбранных электромагнитных нагрузках и размерах отдельных частей машины. Для приближённой оценки тепловой напряжённости машины используют приближённую методику теплового расчёта.
В ходе теплового расчёта определяют средние значения превышения температуры обмотки якоря обмотки возбуждения обмотки добавочных полюсов и коллектора над температурой охлаждающей среды. Расчётные значения превышения температуры с учётом использования приближённой методики расчёта должны быть ниже допустимых значений не менее чем на .
При расчёте средних значений превышения температуры над температурой охлаждающей среды потери мощности в обмотках машины определяют при предельной допустимой температуре для класса нагревостойкости . Для этого сопротивления обмоток определённые для расчётной температуры пересчитывают на предельную допустимую температуру с помощью поправочного коэффициента . При классе нагревостойкости изоляции .
Потери мощности в обмотке якоря с учётом поправочного коэффициента:
Потери мощности в стабилизирующей обмотке с учётом поправочного коэффициента :
Потери мощности в обмотке добавочных полюсов с учётом поправочного коэффициента :
Потери мощности в обмотке возбуждения с учётом поправочного коэффициента :
Для расчёта потерь мощности отводимых охлаждающим внутренние объёмы машины воздухом принимают что через внешнюю поверхность машины отводится часть потерь в обмотках возбуждения и добавочных. При исполнении по степени защищённости и способе охлаждения :
Потери мощности отводимые воздухом из внутреннего объёма машины:
Площадь условной поверхности охлаждения якоря при аксиальной вентиляции м2:
Площадь расчётной поверхности пазов якоря м2:
где – периметр поперечного сечения паза
Условная поверхность охлаждения лобовых частей обмотки якоря м2:
где м – длина вылета лобовой части обмотки якоря
– полная ширина бандажа лобовой части обмотки якоря м
Площадь условной поверхности охлаждения обмотки возбуждения м2:
где – периметр поперечного сечения условной поверхности охлаждения катушки обмотки возбуждения который определяется по эскизу межполюсного окна (рисунок 9.1). Для определения периметра по эскизу междуполюсного окна определяют сумму длин участков контура поперечного сечения. Поверхности прилегающие к сердечнику полюса не учитываются; поверхности обращённые к каналам шириной менее мм учитываются с коэффициентом ; поверхности закрытые изоляционными рамками учитываются с коэффициентом тогда
Площадь условной поверхности охлаждения обмотки добавочных полюсов м2:
где – периметр поперечного сечения условной поверхности охлаждения катушки добавочного полюса; определяют так же как для обмотки возбуждения
Площадь условной поверхности охлаждения коллектора м2:
Расчётная площадь поверхности охлаждения двигателя м2:
Превышение температуры поверхности магнитопровода якоря над температурой воздуха внутри машины oC:
где – коэффициент теплоотдачи с поверхности магнитопровода якоря по рисунку 14.1 [1] Вт(м2oC)
Превышение температуры внешней поверхности лобовых частей обмотки якоря над температурой воздуха внутри машины oC:
где – коэффициент теплоотдачи с поверхности лобовых частей обмотки якоря
Перепад температуры в изоляции паза и проводов для овальных полузакрытых пазов oC:
где – эквивалентная теплопроводность внутренней изоляции секции из круглого провода Вт(м2oC)
– эквивалентная теплопроводность изоляции для класса нагревостойкости Вт(м2oC)
Перепад температуры в изоляции катушек и проводов лобовых частей обмотки якоря oC:
где – для якорей с обмотками из круглого провода без общей изоляции лобовых частей
Среднее превышение температуры воздуха внутри машины над температурой наружного охлаждающего воздуха oC:
где – коэффициент подогрева воздуха по рисунку 14.2 [1] Вт(м2oC)
Среднее значение превышения температуры обмотки якоря над температурой охлаждающей среды oC:
Превышение средней температуры наружной поверхности охлаждения обмотки возбуждения над температурой воздуха внутри машины oC:
где – коэффициент теплоотдачи с поверхности охлаждения обмотки возбуждения по рисунку 14.4 [1] Вт(м2oC)
Перепад температуры в наружной и внутренней изоляции обмотки возбуждения oC:
где – односторонняя толщина изоляции катушки мм
– средняя ширина катушки м
Среднее значение превышения температуры обмотки возбуждения над температурой охлаждающего воздуха вне машины oC:
Превышение средней температуры наружной поверхности охлаждения обмотки добавочных полюсов над температурой воздуха внутри машины oC:
где – коэффициент теплоотдачи с поверхности охлаждения добавочного полюса
Перепад температуры в наружной и внутренней изоляции многослойных катушек обмотки добавочных полюсов из изолированного провода oC:
Среднее значение превышения температуры многослойных катушек добавочных полюсов над температурой охлаждающего воздуха вне машины oC:
Среднее значение превышения температуры поверхности коллектора над температурой воздуха внутри машины oC:
где – коэффициент теплоотдачи с поверхности коллектора по рисунку 14.5 [1] Вт(м2oC)
В соответствии с предельная длительно допустимая температура отдельных частей машины при классе изоляции материала должна быть не выше .
Вентиляционный расчет п0роизводят с целью определения расхода воздуха необходимого для охлаждения двигателя и напор вентилятора обеспечивающего этот расход.
Расход воздуха необходимый для охлаждения машины м3с :
где – превышение температуры выходящего из машины воздуха над входящим
Давление вентилятора необходимое для обеспечения требуемого расхода воздуха Па:
где – эквивалентное аэродинамическое сопротивление вентиляционного тракта машины по рисунку 14.6 [1] Пас2м6.
Аксиальную принудительную вентиляцию двигателя осуществляет литой принудительный вентилятор с радиально расположенными лопатками насаженный на вал со стороны привод.
Наружный диаметр центробежного вентилятора м:
Внутренний диаметр вентилятора м:
Ширина лопатки вентилятора м:
Число лопаток вентилятора:
Для уменьшения вентиляционного шума число лопаток округляем до ближайшего простого числа то есть .
Окружная скорость по внешнему диаметру центробежного вентилятора мс:
Окружная скорость по внутреннему диаметру вентилятора мс:
Давление создаваемое вентилятором в режиме холостого хода Па:
где – аэродинамический коэффициент полезного действия вентилятора в режиме холостого хода учитывающий потери давления в самом вентиляторе
кгм3 – плотность воздуха
Входное сечение вентилятора м2:
Максимальное возможное количество воздуха в режиме короткого замыкания м3с:
Действительный расход воздуха обеспечиваемый вентилятором м3с:
Уточненное значение давления вентилятора Па:
Таким образом получен расход воздуха достаточный для нормального охлаждения двигателя.
Мощность потребляемая вентилятором Вт:
где – энергетический коэффициент полезного действия вентилятора

icon 10__Расчёт потерь мощности в двигателе постоянного тока.doc

10 Расчёт потерь мощности в двигателе постоянного тока
В машинах постоянного тока различают следующие виды потерь мощности:
–электрические потери мощности в обмотках якорной цепи и в цепи обмотки возбуждения;
–электрические потери мощности в щёточном контакте;
–магнитные потери мощности в магнитопроводе якоря (потери от вихревых токов и на гистерезис);
–механические потери мощности на трение щёток о коллектор на трение в подшипниках на трение вращающихся частей машины о воздух;
–потери мощности на вентиляцию;
–добавочные потери мощности.
Магнитные потери мощности механические потери и потери на вентиляцию в машинах постоянного тока относят к потерям холостого хода.
1 Расчет потерь холостого хода
Магнитные потери мощности или потери в стали возникают на участках магнитной цепи по которым проходит переменный магнитный поток. В машинах постоянного тока в установившемся режиме эти потери возникают в магнитопроводе якоря (в зубцах и в ярме) который вращается в постоянном магнитном поле.
Потери в стали зависят от марки стали толщины листов стали которыми шихтован магнитопровод от величины магнитной индукции и частоты перемагничивания от массы стали данного участка магнитной цепи.
На потери в стали влияют технологические факторы. Например при штамповке листов якоря по периметру вырубки образуется наклёп и заусенцы. Наклёп изменяет структуру стали и увеличивает потери на гистерезис. Заусенцы вызывают замыкание некоторых листов стали что увеличивает потери от вихревых токов.
Потери мощности в стали определяют как сумму потерь в ярме и в зубцах якоря Вт:
где – удельные потери мощности в стали при индукции 1 Тл частоте перемагничивания 50 Гц для марки стали 2013 по таблице 12.1 [1] Вткг
– показатель степени зависимости потерь мощности в стали от частоты перемагничивания
– коэффициент увеличения потерь мощности в ярме якоря
– коэффициент увеличения потерь мощности в зубцах якоря
– масса зубцов якоря:
Механические потери мощности и потери на вентиляцию:
Потери на трение в щёточном контакте:
где — коэффициент трения щётки о коллектор;
— давление на щётку кПа;
— окружная скорость по коллектору мсек.
2 Определение номинальных токов двигателя
Для определения номинального тока якоря необходимо знать добавочные потери при нагрузке. В машинах постоянного тока общего назначения эти потери мощности учитывают приближённо. Согласно ГОСТ 11828-86 добавочные потери при нагрузке для машин постоянного тока без компенсационной обмотки - :
Добавочные потери при номинальной нагрузке:
Электромагнитная мощность двигателя:
Номинальная ЭДС якоря двигателя:
где - активное сопротивление обмоток якорной цепи при расчётной температуре Ом.
Уточнённое значение номинального тока якорной цепи:
Номинальный магнитный поток в воздушном зазоре:
Магнитная индукция в воздушном зазоре:
Уточняем ток обмотки возбуждения:

icon д_Список использованных источников.doc

Список использованных источников
Кутарёв А.М. Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения: учебное пособиеКутарёв А.М. – Оренбург: ОГУ 2007. – 159с.
Копылов И.П. Проектирование электрических машин: учеб. для вузовИ. П. Копылов Ф.А. Горяинов Б.К. Клоков и др.; под ред. И. П. Копылова.– М.: Энергия 1980. – 496 с.: ил.
Гольдберг О.Д. Проектирование электрических машин Гольдберг О.Д. Гурин Я. С. Свириденко И. С.; под ред. О. Д. Гольдберга. 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Высшая школа 2001. - 430 с.
СТП 101-00. Общие требования и правила оформления выпускных квалификационных работ курсовых проектов (работ) отчётов по РГР по УИРС по производственной практике и рефератов. – Оренбург. ОГУ 2000. – 62с.

icon 05__Определение размеров полюсов и станины.doc

5 Определение размеров полюсов и станины
Сердечники главных полюсов собирают из штампованных листов анизотропной холоднокатаной электротехнической стали марки 3411 толщиной 1 мм коэффициент заполнения сердечника сталью .
Станину выполняют монолитную из стали 3.
Длина полюсного наконечника и длина полюсного сердечника принимаются равными конструктивной длине магнитопровода якоря (в машинах без радиальных каналов в магнитопроводе якоря) то есть м.
Рисунок 5.1 – Сердечник главного полюса и станина
Так как полюс выполняется из электротехнической стали марки 3411 то согласно рекомендациям магнитная индукция в полюсном сердечнике принимаем равной Тл.
Ширина полюсного сердечника м:
где – коэффициент магнитного рассеяния главных полюсов при
Величина выступа полюсного наконечника:
Высота полюсного наконечника:
Магнитную индукцию в станине предварительно выбираем равной Тл. так как станина выполняется массивной.
Так как длина станины больше длины полюсного сердечника то высоту станины проверяют по допустимому значению магнитной индукции в месте перехода магнитного потока из полюсного сердечника в станину:
Полученное значение магнитной индукции не должно превышать значения Тл.
Наружный диаметр станины м:
Внутренний диаметр станины м:
Высота главного полюса м:

icon Межполюсное пространство.frw

Межполюсное пространство.frw

icon 09__Расчёт добавочных полюсов.doc

9 Расчёт добавочных полюсов
Добавочные полюсы предназначены для улучшения коммутации машины постоянного тока. Обмотка добавочных полюсов создаёт МДС которая компенсирует поперечное поле якоря в зоне коммутации и создаёт магнитное поле при движении в котором в коммутируемой секции индуктируется ЭДС коммутации. Эта ЭДС направлена встречно по отношению к реактивной ЭДС и несколько превосходит её благодаря чему коммутация приближается к линейной и даже является несколько ускоренной.
Действие добавочных полюсов должно быть пропорционально току якоря поэтому обмотка добавочных полюсов включается последовательно в цепь якоря. Для того чтобы зависимость магнитного потока добавочного полюса от тока якорной цепи максимально приближалось к линейной воздушный зазор между добавочным полюсом и якорем выбирают большим чем под главным полюсом:
Воздушный зазор между добавочным полюсом и якорем:
Длина наконечника добавочного полюса принимаем равной длине магнитопровода якоря:
При шихтовке сердечника поперёк оси вала ротора длину сердечника добавочного полюса принимаем:
Ширина наконечника добавочного полюса:
Ширина наконечника добавочного полюса должна удовлетворять соотношению:
Для полюсов шихтованных поперек оси вала ширину добавочного полюса определяем согласно рисунку 10.2 [1]:
Расчётная ширина наконечника добавочного полюса:
Высота добавочного полюса:
где учитывает как воздушный зазор так и необходимость расположения стальных прокладок между станиной и полюсным сердечником предназначенных для регулирования воздушного зазора .
Магнитная индукция в воздушном зазоре между поверхностью якоря и добавочным полюсом:
где м с — окружная скорость движения проводников секции. Определялась на странице 42 по формуле (8.1).
Для определения МДС обмотки добавочных полюсов необходимо рассчитать магнитные напряжения на участках магнитной цепи пути потока добавочного полюса и полную МДС обмотки на один полюс. Определяя магнитные напряжения в ярме якоря и в станине необходимо учесть что по этим участкам магнитной цепи кроме потока добавочных полюсов проходит и основной магнитный поток. Как в ярме якоря так и в станине выделяются участки магнитной цепи на которых магнитные потоки главных и добавочных полюсов имеют как согласное так и встречное направление. Взаимное направление магнитных потоков необходимо учитывать при определении магнитных напряжений.
Магнитный поток добавочного полюса в воздушном зазоре в зоне коммутации:
Магнитный поток в сердечнике добавочного полюса:
где – коэффициент рассеяния добавочных полюсов – для машин без компенсационной обмотки
Магнитная индукция в сердечнике добавочного полюса:
где – коэффициент заполнения сталью полюсного сердечника добавочного полюса.
Магнитная индукция в сердечнике добавочного полюса не должна превышать Тл.
По таблице П1.16 [1] напряженность Ам.
Коэффициент воздушного зазора учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора между добавочным полюсом и поверхностью якоря вызванное открытием пазов на якоре:
Магнитное напряжение воздушного зазора равно:
Расчётное значение магнитной индукции в зубце якоря при овальных полузакрытых пазах:
По значению магнитной индукции в зубце якоря по кривой намагничивания приведённой в приложении Г [1] определяем напряжённость магнитного поля: Ам.
Магнитное напряжение зубцов якоря:
Магнитная индукция в ярме якоря на участке согласного направления магнитных потоков главного и добавочных полюсов:
Согласно таблице П1.5 [1] Ам.
Магнитная индукция в ярме якоря на участке встречного направления магнитных потоков:
Расчётное значение напряжённости магнитного поля:
Магнитное напряжение ярма якоря:
Магнитное напряжение сердечника добавочного полюса:
Расчётный технологический зазор между сердечником добавочного полюса и станиной:
Магнитное напряжение технологического зазора между сердечником добавочного полюса и станиной:
Магнитная индукция в станине на участке согласного направления магнитного потока главного и добавочного полюсов:
Магнитная индукция в станине на участке встречного направления магнитного потока главного и добавочного полюсов:
Согласно таблице П1.15 [1] значения напряженностей магнитного поля в станине равны: Ам Ам.
Магнитное напряжение станины:
Суммарное магнитное напряжение всех участков магнитной цепи потока добавочного полюса:
Магнитодвижущая сила обмотки добавочных полюсов в расчёте на один полюс:
Для хорошо спроектированных машин магнитодвижущая сила обмотки добавочных полюсов должна находиться в пределах:
Число витков обмотки добавочного полюса (округляем до целого числа):
где – число параллельных ветвей обмотки добавочного полюса принимаем
Сечение провода обмотки добавочного полюса:
где – плотность тока в обмотке добавочных полюсов в машинах исполнения по степени защиты предварительно можно принять равной Ам2:
Выбираем прямоугольный провод марки ПЭТВП. По найденному сечению проводника обмотки добавочного полюса выбираем по таблице В.1 [1] стандартный проводник: мм мм мм2.
Уточняем плотность тока:
После размещения катушек главных и добавочных полюсов (рисунок 9.1) определяем окончательные размеры витка многослойной катушки обмотки добавочных полюсов:
где – толщина изоляции обмотки добавочного полюса включая зазор между полюсным сердечником и катушкой добавочного полюса м
– ширина катушки добавочного полюса
Рисунок 9.1 – Эскиз межполюсного пространства
Сопротивление обмотки добавочных полюсов при расчетной температуре:
Сопротивление обмотки добавочных полюсов при 20 :
Масса обмотки добавочных полюсов:
Определяем число слоев обмотки добавочных полюсов:
Округляем до целого значения и принимаем .
Число витков в слое:
Определяем ширину и высоту катушки:

icon 11__Рабочие характеристики.doc

Рисунок 11.1 — Рабочие характеристики двигателя постоянного тока параллельного возбуждения

icon Характеристика холостого хода.frw

Характеристика холостого хода.frw

icon Общий вид ДПТ (лист1).dwg

Общий вид ДПТ (лист1).dwg
Класс нагре- востойкости
Таблица 1 - Спецификация обмотки якоря
Рисунок 2 - Обмотка якоря
Рисунок 1 - Схема простой волновой обмотки (z2=29
Рисунок 5 - Межполюсное пространство
Рисунок 4 - Рабочие характеристики двигателя
Рисунок 3 - Переходная характеристика и характеристика холостого хода
Двигатель постоянного тока Вид общий
* Размеры для справок i-5
Лабиринтные канавки и полости крышек подшипников (23 объема) заполнить смазкой ЦИАТИМ 2 Заводской номер набить на торце свободного конца вала
назаводском щитке и на верхней планке статора со стороны коробки выводов 3 Посадку подшипников выполнять методом тепловой сборки 4 Испытания машины проводятся согласно требованиям ГОСТ 183-74
ГОУ ОГУ 140601.4109.08 ВО

icon 06__Таблица.doc

Таблица 6.1 — Результаты расчета магнитной цепи
Рисунок 6.1 — Характеристика намагничивания (холостого хода)

icon Рабочие характеристики.frw

Рабочие характеристики.frw

icon 07__Проектирование обмоток возбуждения.doc

7 Проектирование обмоток возбуждения
Определяем размагничивающее действие поперечного поля якоря:
1 Проектирование стабилизирующей обмотки
Стабилизирующая обмотка должна компенсировать размагничивающее действие поперечного поля якоря поэтому в электрической схеме машины она включается последовательно в цепь якоря (обтекается током якоря).
Число витков стабилизирующей обмотки на один полюс:
где — число параллельных ветвей стабилизирующей обмотки; принимается равным числу параллельных ветвей обмотки добавочных полюсов .
Значение числа витков стабилизирующей обмотки округляем до ближайшего целого числа .
Магнитодвижущая сила стабилизирующей обмотки:
Плотность тока в стабилизирующей обмотке выбираем по рекомендации для обмотки возбуждения Ам2 для машин со степень защищенности IP22 так как расчет производится до расчета обмотки возбуждения.
Сечение проводника стабилизирующей обмотки:
Так как площадь поперечного сечения проводника обмотки возбуждения составляет м2 согласно рекомендации таблицы 7.3 [1] выбираем многослойную катушку выполненную из провода прямоугольного поперечного сечения марки ПЭТВП с соотношением сторон от 14 до 18.
По найденному сечению проводника стабилизирующей обмотки выбираем по таблице В.1 [1] стандартный проводник: мм мм мм2.
Средняя длина витка стабилизирующей обмотки:
где – ширина катушки обмотки возбуждения предварительно при мм — мм
– толщина изоляции катушки плюс односторонний зазор между катушкой и полюсом который принимается равным м; по таблице 7.1 [1] мм
Сопротивление стабилизирующей обмотки при температуре :
Сопротивление стабилизирующей обмотки при расчётной температуре :
где — коэффициент пересчёта сопротивления обмотки с температуры на расчётную температуру таблица 3.8 [1].
Масса меди стабилизирующей обмотки:
Магнитодвижущая сила обмотки возбуждения на один полюс:
2 Проектирование обмотки возбуждения
Средняя длина витка обмотки возбуждения:
где – ширина катушки обмотки возбуждения при мм мм
– толщина изоляции катушки обмотки возбуждения плюс односторонний зазор между катушкой и полюсным сердечником который принимается равным м; мм
Площадь поперечного сечения проводника обмотки при последовательном соединении катушек:
где – коэффициент запаса обмотки возбуждения
Так как площадь поперечного сечения проводника обмотки возбуждения составляет менее м2 выбираем многослойную катушку выполненную из провода круглого поперечного сечения марки ПЭТВ.
По найденному сечению проводника обмотки возбуждения выбираем по таблице Б.1 [1] стандартный проводник: мм мм мм2.
Число витков обмотки возбуждения (округляем до целого числа):
где – плотность тока в обмотке возбуждения при исполнении двигателя по степени защиты Ам2
Номинальный ток возбуждения:
Активное сопротивление обмотки возбуждения при 75:
Активное сопротивление обмотки возбуждения при 20:
Масса меди обмотки возбуждения:
Максимальный ток в цепи обмотки возбуждения:
Значение коэффициента запаса обмотки возбуждения не больше .

icon Обмотка ДПТПВ.frw

Обмотка ДПТПВ.frw

icon 02__Расчет размеров зоны зубцов и обмотки якоря.doc

2 Расчет размеров зоны зубцов и обмотки якоря
Тип обмотки и число параллельных ветвей определяют исходя из принятого числа главных полюсов и тока параллельной ветви .
В машинах постоянного тока при диаметрах якоря от 0112 м до 0500 м число главных полюсов рекомендуется принимать равным четырём . Число добавочных полюсов в двигателях серии равно числу главных полюсов то есть .
Сердечник якоря собирают из отштампованных листов электротехнической стали толщиной покрытых изоляционным лаком для уменьшения потерь мощности в стали от вихревых токов. Коэффициент заполнения магнитопровода якоря сталью . Марка стали 2013 по таблице 3.3 [1].
По рисунку 3.3 [1] произведения токовой нагрузки на плотность тока в проводниках А2м.
Предварительно определяем плотность тока в обмотке якоря А:
Площадь поперечного сечения эффективного проводника обмотки якоря м2:
Для всыпных обмоток якорей машин постоянного тока применяют при изоляции класса нагревостойкости медный эмалированный обмоточный провод марки круглого поперечного сечения. По таблице Б.1 [1] выбираем провод номинальный диаметр (без изоляции) которого равен мм диаметр с изоляцией мм площадь поперечного сечения неизолированного провода мм2. Число элементарных проводников в одном эффективном .
Уточняем сечение эффективного проводника м2:
Уточняем плотность тока в обмотке якоря А:
Уточняем произведение токовой нагрузки на плотность тока в проводниках А2м:
Значение не превышает допустимых значений 15÷17 А2м.
При овальных пазах якоря зубцы якоря имеют параллельные стенки рисунок 2.1.
Предварительное значение ширины зубца якоря м:
где – магнитная индукция в зубце якоря по таблице 3.5 [1]
Частота перемагничивания магнитопровода якоря Гц:
Рисунок 2.1 — Размеры полузакрытых овальных пазов
Согласно рисунку 3.5 [1] предварительное значение высоты паза якоря мм. Высоту шлица паза якоря м.
Определяем диаметр отверстия в магнитопроводе якоря под вал мм:
По таблице 3.6 [1] уточняем . При высоте оси вращения мм мм.
Магнитопроводы якорей машин постоянного тока со всыпной обмоткой якоря выполняются без осевых каналов то есть .
Определяем высоту спинки якоря:
Ожидаемая магнитная индукция в спинке якоря:
Полученное значение не превышает предельно допустимого согласно таблице 3.7 [1] Тл.
Ширина шлица паза якоря:
Размеры паза ротора и определяются таким образом чтобы обеспечить параллельные стенки паза на высоте .
Определяем больший радиус паза:
Определяем меньший радиус паза:
Расстояние между радиусами:
Полученные размеры были округлены до десятых долей миллиметра вследствие чего уточняем высоту паза:
Площадь сечения пазовой изоляции:
где мм — толщина пазовой изоляции.
Площадь поперечного сечения пазового клина и прокладки между слоями обмотки:
Значения большего и меньшего радиуса с учетом припуска на сборку сердечника по ширине паза будут равны:
Площадь паза в свету:
Коэффициент заполнения свободной площади паза обмоточным проводом:
Полученное значение коэффициента заполнения свободной площади паза обмоточным проводом должно находиться в пределах .
Уточняем ширину зубца ротора в двух сечениях:
Из полученных уточнённых значений ширины зубца в двух сечениях определяем среднее значение ширины зубца:
Окончательное значение ширины зубца м.
Определяем расчетное значение ширины зубца:
Средняя длина лобовой части обмотки:
Длина вылета лобовой части обмотки якоря:
где средняя ширина секции обмотки якоря м.
Средняя длина витка обмотки якоря:
Сопротивление обмотки якоря при расчётной температуре:
где – удельное электрическое сопротивление меди при расчетной рабочей температуре Омм
Масса материала обмотки якоря:

icon 11__Расчет рабочих характеристик ДПТ параллельного возбуждения.doc

11 Расчет рабочих характеристик
Под рабочими характеристиками двигателя понимают зависимость от полезной мощности тока двигателя потребляемой мощности коэффициента полезного действия частоты вращения ротора и полезного момента на валу при условии что напряжение сети и ток возбуждения остаются постоянными и равны номинальным значениям.
Для того чтобы построить рабочие характеристики задаемся рядом значений тока якоря и рассчитываем для этих значений.
Покажем расчет при .
Электрические потери мощности в обмотке якоря:
Электрические потери мощности в обмотке добавочных полюсов:
Электрические потери мощности в стабилизирующей обмотке:
Электрические потери мощности в щёточном контакте:
Добавочные потери мощности:
Электрические потери мощности в цепи обмотки параллельного возбуждения (кВт) остаются постоянными при изменении тока якорной цепи:
Полные потери мощности в машине:
Мощность потребляемая из сети:
Полезная мощность на валу двигателя:
Коэффициент полезного действия:
Коэффициент полезного действия базовой машины составляет 825%.
Номинальная ЭДС якоря двигателя:
Размагничивающее действие поперечного поля тока якоря:
МДС стабилизирующей обмотки:
По суммарной МДС по характеристике холостого хода определяем среднее значение магнитной индукции в воздушном зазоре машины и вычисляем магнитный поток:
Частота вращения ротора:
Полезный момент на валу двигателя Нм:
Результаты расчета занесли в таблицу 11.1 и построили рабочие характеристики рисунок 11.1.
Таблица 11.1 — Результаты расчета рабочих характеристик
Момент полезный на валу

icon а_Аннотация.doc

В пояснительной записке к курсовому проекту на тему «Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения» представлен электромагнитный тепловой и вентиляционный расчеты машины постоянного тока полезной мощности 10 кВт на напряжение питающей сети 110 В.
Расчет машины постоянного тока выполнялся вручную и с использованием ЭВМ. В результате проектирования двигателя на ЭВМ в режиме диалога получен вариант проекта удовлетворяющий требованиям технического задания.
Пояснительная записка содержит 93 листов машинописного текста в том числе 15 страниц машинного расчетного формуляра 6 рисунков 4 таблицы список использованных источников из 4 наименований и 1 приложения.

icon 08__Выбор и расчет коллектора и щеток.doc

8 Выбор и расчет коллектора и щеток
Коммутация – это процесс переключения секций из одной параллельной ветви в другую который сопровождается изменением направления тока в коммутируемой секции на противоположное.
Коммутационную надёжность машины постоянного тока оценивают по ширине безыскровой зоны коммутации границы которой определяются экспериментально по значениям токов подпитки или отпитки добавочных полюсов вызывающих появление искрения на коллекторе под сбегающим краем щётки.
Косвенным критерием оценки коммутационной напряжённости машины постоянного тока при проектировании является величина реактивной ЭДС которая индуктируется в коммутируемой секции при работе машины.
Для машин с высотой оси вращения до мм ЭДС не должна превышать В.
Окружная скорость якоря мс:
Приведённая удельная магнитная проводимость пазового рассеяния:
Реактивная ЭДС коммутируемой секции В:
Выбор марки щётки для проектируемой машины постоянного тока является весьма ответственной задачей. От марки щётки зависит коммутация и срок службы щёточно-коллекторного узла. Марку щётки выбирают при проектировании машины в зависимости от условий её работы по данным таблицы Е.2 [1] где приведены основные технические данные марок наиболее распространённых щёток. Согласно таблице выбираем щетку марки : переходное падение напряжения на пару щеток В; плотность Асм2.
При выборе размеров щётки следует учитывать что при увеличении ширины щётки возрастает ширина зоны коммутации т.е. ширина дуги окружности поверхности якоря в границах которой находятся коммутируемые секции. Возрастает и вероятность проникновения поля главных полюсов в зону коммутации и как следствие коммутация может ухудшиться.
Ширину щётки предварительно можно определить по условиям улучшения коммутации в зависимости от типа обмотки якоря.
При простых волновых обмотках ширина щётки принимается равной мм:
По таблице Е.1 [1] выбираем стандартные размеры щетки : мм.
Ширина зоны коммутации мм:
где – укорочение шага обмотки
Критерием к оценке результатов выбора ширины щётки является коэффициент зоны коммутации т.е. отношение ширины зоны коммутации к расстоянию между соседними наконечниками главных полюсов:
Щётка должна обеспечивать ширину зоны коммутации мм:
Контактная площадь всех щёток м2:
Контактная площадь щёток одного бракета (щёточного болта) :
Площадь поперечного сечения щётки м2:
Число щёток приходящихся на один щёточный болт:
Расчётное число щёток на один щёточный болт округляем до ближайшего целого числа. Так как для надёжности работы щёточно-коллекторного узла число щёток на один щёточный болт должно быть не менее двух то выбираем .
Уточняем плотность тока под щетками Асм2:
Активная длина коллектора при шахматном расположении щеток при длине коллектора м:

icon Перех характ и ХХ.frw

Перех характ и ХХ.frw

icon aa_Титульник.doc

Министерство образования и науки
Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Электроэнергетический факультет
Кафедра «Электромеханики»
Двигатель постоянного тока
параллельного возбуждения
по дисциплине ИПиСАПРЭМ
Пояснительная записка
ОГУ 140601. 4109.08 ПЗ
Руководитель проекта:
Исполнитель: студент

icon е_Приложение А Результаты машинного расчёта двигателя постоянного тока.doc

Результаты машинного расчёта
Спроектировать двигатель постоянного тока
параллельного возбуждения
со следующими номинальными данными:
- номинальная мощность 10 кВт
- номинальное напряжение 110 В
- номинальная частота вращения 1000 обмин
- возбуждение параллельное
- степень защищённости IP22
- охлаждение-самовентиляция типа IC01
- способ монтажа IM1001
Машина должна удовлетворять требованиям ГОСТ 183-74.
Выбор главных размеров и обмотки якоря
2 Предварительное значение КПД 0.825
3 Коэффициент Ке 0.904
4 Электромагнитная мощность 11.061 кВт
6 Высота оси вращения 180 мм
7 Диаметр якоря 0.181 мм
8 Коэффициент полюсного перекрытия 0.64
9 Полюсное деление 0.1422 м
10 Ширина полюсного наконечника 0.091 м
11 Линейная токовая нагрузка
(предварительно) 19941.0 Ам
12 Магнитная индукция в воздушном зазоре
(предварительно) 0.68 Тл
13 Длина воздушного зазора 0.2360 м
14 Отношение длины машины к диаметру 1.3039
15 Ток двигателя 110.193 А
16 Тип обмотки якоря - волновая
17 Коэффициент Кв=IвIн 0.02
18 Ток якорной цепи 107.99 А
19 Число параллельных ветвей 2a = 2
20 Ток параллельной ветви 53.99 А
21 Число зубцов якоря 35
22 Зубцовое деление 0.0162 м
23 Число эффективных проводников в пазу 6
24 Общее число эффективных проводников 210
25 Число секционных сторон в пазу 3
26 Число коллекторных пластин 105
27 Число витков секции 1.0
28 Число витков в обмотке якоря 105
29 Наружный диаметр коллектора 125 мм
30 Окружная скорость на
поверхности коллектора 6.54 мсек
31 Напряжение между пластинами 4.190 В
32 Коллекторное деление 3.740 мм
33 Полный ток паза 323.97 А
34 Линейная токовая нагрузка
(окончательно) 19940.7 Ам
35 Номинальная электродвижущая сила
в обмотке якоря (предварительно) 102.30 В
36 Магнитный поток в воздушном зазоре 0.01461 Вб
37 Магнитная индукция в воздушном зазоре
(окончательно) 0.681 Тл
38 Длина якоря (уточненная) 0.236 м
РАСЧЁТ ГЕОМЕТРИИ МАГНИТОПРОВОДА И ОБМОТКИ ЯКОРЯ
Тепловой фактор (предв.) 180*e9 А^2м^3
Значение плотности тока в обмотке якоря (предв.) 9.0268 Амм^2
Сечение эффективного проводника (предв.) 5.982 мм^2
Число элементарных проводников 3
Диаметр голого проводника 1.6 мм
Диаметр изолированного проводника 1.685 мм
Сечение эффективного проводника 6.032 мм^2
Высота паза (предварительно) 0.023 м
Диаметр вала Do = 27(Pномn)^0333 = 0.06 м
Магнитная индукция в зубце (предв.) 1.900 Тл
Ширина зубца (предварительно) 6.103 мм
Высота шлица паза якоря 0.70 мм
Ширина шлица паза якоря 3.40 мм
Больший радиус паза (предв.) 4.592 мм
Меньший радиус паза (предв.) 3.299 мм
Больший радиус паза 4.6 мм
Меньший радиус паза 3.3 мм
Расстояние между центрами радиусов 14.400 мм
Индукция в сечении ярма (допустимая) 1.4500 Тл
Высота ярма (минимальная) 0.0225 м
Высота ярма 0.0375 м
Ширина зубца : средняя 6.103 мм
со стороны зазора 6.095 мм
Односторонняя толщина изоляции паза 0.500 мм
Площадь паза в штампе 164.10 кв.мм
Площадь паза занятая изоляцией 34.03 кв.мм
Площадь паза занятая клином
и изоляцией между слоями Sк = 0004*r1 = 18.40 мм^2
Площадь паза в свету
(припуск на шихтовку - 0.2 мм на сторону) 153.51 кв.мм
Свободная площадь паза 101.07 кв.мм
Площадь паза необходимая для размещения обмотки 70.98 кв.мм
Коэффициент заполнения паза 0.506
Средняя длина лобовой части обмотки якоря 0.178 м
Длина вылета лобовой части обмотки якоря 0.059 м
Средняя длина витка обмотки якоря 0.828 м
Длина провода обмотки якоря 86.888 м
Сопротивление обмотки якоря при рабочей температуре 0.077 Ом
Масса меди обмотки якоря 4.664 кг
Шаг обмотки по коллектору 52.0
Укорочение шага -0.75
Первый частичный шаг (в элементарных пазах) 27.00
Второй частичный шаг (в элементарных пазах) 25.00
Определение размеров полюсов и станины
1 Марка стали главных полюсов 3411
2 Коэффициент заполнения пакета сталью гл. полюсов 0.95
3 Коэффициент рассеяния главных полюсов 1.2
4 Ширина полюсного наконечника главного полюса 0.0910 м
5 Длина сердечника главного полюса 0.2360 м
6 Магнитная индукция в полюсном сердечнике (предв.) 1.650 Тл
7 Ширина сердечника главного полюса:
- расчётная 0.0474 м
8 Магнитная индукция в сердечнике главного полюса 1.6638 Тл
9 Ширина выступа наконечника 0.0071 м
10 Высота полюсного наконечника 0.0111 м
11 Высота главного полюса 0.0600 м
12 Длина станины 0.3084 м
13 Магнитная индукция в станине (предварительно) 1.250 Тл
14 Сечение станины 0.007013 кв.м
15 Наружный диаметр станины 0.3500 м
16 Высота станины :
- расчётная 0.02274 м
17 Внутренний диаметр станины 0.3045 м
18 Магнитная индукция в месте перехода магнитного потока
из полюсного сердечника в станину 1.362 Тл
19 Воздушный зазор : расчетный 1 мм
минимальный 0.667 мм
максимальный 2.000 мм
( К расчету магнитной цепи )
20 Длина стали якоря 0.2360 м
21 Сечение воздушного зазора 0.021476 кв.м
22 Сечение спинки якоря 0.008408 кв.м
23 Сечение сердечника полюса 0.010537 кв.м
Расчет магнитной цепи
1 Коэффициент воздушного зазора 1.14912
2 Расчетная величина воздушного зазора 0.00115 м
3 Расчетное сечение зубцов якоря 0.007662 кв.м
4 Коэффициент вытеснения магнитного потока в паз 1.27476
5 Длина силовой линии поля в зубце якоря 0.02234 м
6 Расчетное сечение спинки якоря 0.008408 кв.м
7 Длина силовой линии поля в спинке якоря 0.05704 м
8 Сечение полюсного сердечника 0.010537 м
9 Длина силовой линии поля в полюсном сердечнике 0.06000 м
10 Расчетная длина технологического зазора
между полюсным сердечником и станиной 0.00015 м
11 Расчетное сечение станины 0.007013 м
12 Длина силовой линии поля в станине 0.13988 м
Таблица А.1 Результаты расчета магнитной цепи
Расчетная ед. 0.5Ф 0.75Ф 0.9Ф 1.0Ф 1.1Ф 1.2Ф
ЭДС В 51.2 76.7 92.1 102.3 112.5 122.8
Магнитный поток Вб 0.0073 0.0110 0.0132 0.0146 0.0161 0.0175
возд. зазоре Тл 0.3402 0.5103 0.6124 0.6804 0.7485 0.8165
возд. зазора А 312.8 469.1 563.0 625.5 688.1 750.6
зубцах якоря Тл 0.954 1.430 1.717 1.907 2.098 2.289
в зубцах якоря Ам 105.0 380.0 4000.0 13600.0 60000.0 87000.0
зубцов якоря А 2.3 8.5 89.4 303.8 1340.4 1943.6
спинке якоря Тл 0.435 0.652 0.782 0.869 0.956 1.043
в спинке якоря Ам 48.0 72.0 86.0 148.0 96.0 115.0
ярма якоря А 2.7 4.1 4.9 8.4 5.5 6.6
главного полюса Вб 0.0088 0.0132 0.0158 0.0175 0.0193 0.0210
дечнике гл.пол. Тл 0.832 1.248 1.498 1.664 1.831 1.997
в серд. гл.пол. Ам 141.0 320.0 700.0 1600.0 5000.0 40000.0
серд. гл. пол. А 8.5 19.2 42.0 96.0 300.0 2400.0
м-у гл.п. и ст. Тл 0.832 1.248 1.498 1.664 1.831 1.997
м-у гл.п. и ст. А 98.0 147.0 176.4 196.0 215.6 235.2
станине Тл 0.625 0.938 1.125 1.250 1.375 1.500
в станине Ам 333.0 510.0 732.0 940.0 1393.0 2270.0
станины А 46.6 71.3 102.4 131.5 194.9 317.5
всех участков А 470.9 719.3 978.0 1361.3 2744.4 5653.5
перех. слоя А 317.8 481.7 657.2 937.8 2033.9 2700.8
Расчет обмоток возбуждения
1 Размагничивающее действие
поперечного поля якоря 136 А
2 Ширина катушки обмотки возбуждения
(предварительно) 0.0220 м
3 Толщина изоляции катушки обмотки возбуждения 1.4500 мм
4 Односторонний зазор между
катушкой и полюсом 0.5500 мм
5 Средняя длина витка обмотки возбуждения
(предварительно) 0.6477 м
6 Коэффициент запаса обмотки возбуждения
(предварительно) 1.1500
7 Необходимая МДС обмотки возбуждения 1389.3 А
8 Сечение провода обмотки возбуждения
(предварительно) 0.805 мм^2
9 Диаметр изолированного провода 1.08 мм
10 Диаметр голого провода 1 мм
11 Сечение провода 0.785 мм^2
12 Плотность тока в обмотке возбуждения 4.5033 Aмм^2
13 Число витков обмотки возбуждения на полюс 393
14 Сопротивление обмотки возбуждения
при температуре 20 град. C 22.7546 Ом
15 Температурный коэффициент
увеличения сопротивления 1.2200
16 Сопротивление обмотки возбуждения
при расчетной температуре 27.8 Ом
17 Число параллельных ветвей обмотки возбуждения 1
18 Номинальный ток возбуждения 3.535 А
19 Максимальный ток возбуждения 3.962 А
20 Коэффициент запаса обмотки возбуждения
(окончательно) 1.1209
17меди параллельной обмотки возбуждения 7.113 кг
Расчет стабилизирующей обмотки
2 Ширина катушки стабилизирующей обмотки
(предварительно) 0.0180 м
3 Толщина изоляции катушки стабилизирующей
17 МДС стабилизирующей обмотки 108.0 А
13 Плотность тока в стабилизирующей обмотке 4.40 Aмм^2
18 Меньший размер неизолированного провода 4.0000 мм
19 Больший размер неизолированного провода 6.3000 мм
20 Сечение провода 24.3400 мм
21 Число витков на полюс 1
5 Средняя длина витка стабилизирующей обмотки 0.6350 м
22 Сопротивление стабилизирующей обмотки
при рабочей температуре 0.002 Ом
23меди стабилизирующей обмотки 0.6 кг
Выбор и расчет коллектора и щеток
1 Приведенная удельная магнитная
проводимость пазового рассеяния 5.854
2 Реактивная ЭДС коммутируемой секции 0.522 В
3 Ширина нейтральной зоны 0.05120 м
3 Ширина щеток 10 мм
5 Поверхность соприкосновения щетки с коллектором 1.600 cм^2
7 Число щеток на болт 3
7 Число коллекторных пластин перекрытых щеткой 2.67
8 Плотность тока под щетками 112488.5 Ам^2
9 Активная длина коллектора 0.0820 м
10 Ширина зоны коммутации 0.0321 м
11 Отношение ширины зоны коммутации
к нейтральной зоне 0.627
Расчет добавочных полюсов
1 Число добавочных полюсов 4
2 МДС обмотки добавочного полюса 226.672 А
3 Воздушный зазор под добавочным полюсом 2.0 мм
4 Коэффициент воздушного зазора
под добавочным полюсом 1.104
5 Расчетная длина воздушного зазора
под добавочным полюсом 2.207 м
6 Длина наконечника добавочного полюса 0.236 м
7 Ширина наконечника добавочного полюса 0.0200 м
8 Расчетная ширина наконечника
добавочного полюса 0.0240 м
9 Длина сердечника добавочного полюса 0.226 м
10 Ширина сердечника добавочного полюса 0.017 м
11 Коэффициент рассеяния добавочного полюса 3.0
под добавочным полюсом 0.128 Тл
13 Магнитная индукция в сердечнике
добавочного полюса 0.579 Тл
14 Марка провода ПСД
15 Число витков обмотки добавочного полюса 17
16 Меньший размер неизолированного провода 4 мм
17 Больший размер неизолированного провода 6.3 мм
18 Величина зазора между сердечником добавочного
полюса и катушкой с учетом изоляции сердечника 0.003 м
19 Ширина катушки (предварительно) 0.022 м
20 Средняя длина витка обмотки
дополнительного полюса 0.574 м
21 Полная длина проводников обмотки
добавочных полюсов 39.030 м
23 Сопротивление обмотки добавочных полюсов
при Т=20 град. 0.028 Ом
при рабочей температуре 0.034 Ом
24меди обмотки добавочных полюсов 8.455 кг
1 Потери в обмотке якоря 897.9 Вт
2 Потери в обмотке добавочных полюсов 396.5 Вт
3 Потери в обмотке возбуждения 388.9 Вт
4 Потери в стабилизирующей обмотке 23.3 Вт
5 Потери в щеточном контакте 216.0 Вт
5 Переходное падение напряжения в двойном
щеточном контакте 2.0 В
6 Потери на трение в щеточном контакте 93.3 Вт
7 Потери в подшипниках и на вентиляцию 50.0 Вт
8 Механические потери 143.3 Вт
9 стали ярма якоря 20.087 кг
10стали зубцов якоря 6.855 кг
11 Удельные потери в стали якоря 2.500 Вт
11 Магнитные потери якоря 125.5 Вт
12 Добавочные потери 121.2 Вт
13 Сумма потерь 2312.6 Вт
14 Коэффициент полезного действия 0.8122
Расчёт рабочих характеристик
Таблица А.2 Рабочие характеристики
Расчетная ед. 0.1Iн 0.25Iн 0.5Iн 0.75Iн 1.0Iн 1.25Iн
Ток якоря А 10.853 27.132 54.264 81.395 108.527 135.659
ЭДС В 106.774 104.934 101.868 98.802 95.736 92.671
Суммарная МДС А 1144.7 1140.6 1133.7 1126.9 1120.0 1113.1
в возд. зазоре Вб 0.01379 0.01377 0.01374 0.01371 0.01368 0.01366
мин 1106.3 1088.9 1058.8 1029.3 999.7 969.2
мощность Вт 1515.0 3305.7 6290.2 9274.7 12259.2 15243.7
мощность Вт 888.8 2570.7 5228.6 7705.1 10000.0 12113.4
момент Н*м 7.688 22.592 47.260 71.636 95.725 119.604
КПД -- 0.587 0.778 0.831 0.831 0.816 0.795
Ток двигателя А 13.772 30.052 57.183 84.315 111.447 138.579
Номинальные параметры:
- мощность 10000.0 Вт
- ток якоря 108.527 А
- ток двигателя 111.447 А
- частота вращения 1000 обмин
- момент на валу 95.725 Н*м
- коэффициент полезного действия 0.81572
Тепловой и вентиляционный расчет
1 Потери мощности в обмотке якоря 1043.0 Вт
2 Потери мощности в обмотке добавочных полюсов 460.5 Вт
3 Потери мощности в стабилизирующей обмотке 27.1 Вт
4 Потери мощности в обмотке возбуждения 272.6 Вт
5 Превышение температуры магнитопровода над
температурой воздуха внутри машины 47.9 Град.
6 Перепад температуры в изоляции паза обмотки якоря 5.4 Град.
7 Перепад температуры наружной поверхности
лобовых чстей обмотки якоря 61.9 Град.
8 Превышение температуры в изоляции лобовой части
обмотки якоря 2.1 Град.
9 Среднее превышение температуры обмотки якоря
над температурой охлаждающего воздуха 57.9 Град.
10 Сумма потерь отводимых охлаждающим воздухом 2183.1 Вт
11 Среднее превышение температуры воздуха внутри машины 11.4 Град.
12 Среднее превышение температуры обмотки якоря
над температурой охлаждающей среды 69.3 Град.
13 Превышение температуры наружной поверхности
обмотки возбуждения 35.1 Град.
14 Перепад температуры в изоляции катушки
обмотки возбуждения 5.1 Град.
15 Среднее превышение температуры обмотки
возбуждения над температурой охлаждающей среды 51.5 Град.
16 Превышение температуры наружной поверхности
добавочного полюса над температурой воздуха
внутри машины 61.7 Град.
17 Перепад температуры в изоляции катушки обмотки
добавочного полюса 8.9 Град.
18 Среднее превышение температуры обмотки
добавочного полюса над температурой
охлаждающей среды 82.0 Град.
19 Среднее превышение температуры коллектора
над температурой охлаждающей среды 64.0 Град.
20 Превышение температуры коллектора над
температурой воздуха внутри машины 64.0 Град.
21 Необходимое количество охлаждающего воздуха 0.0874 куб.м
22 Внутренний диаметр вентилятора 0.225 м
23 Внешний диаметр вентилятора 0.275 м
24 Ширина лопаток вентилятора 0.050 м
25 Число лопаток вентилятора 23
26 Действительный расход воздуха 0.0858 куб.мс
27 Действительное давление вентилятора 44.140 Па
28 Мощность потребляемая вентилятором 19.9 Вт
29 Коэффициент полезного действия

icon 04__Выбор воздушного зазора.doc

4 Выбор воздушного зазора
На рисунке 4.1 [1] приведены средние значения применяемые на практике. Согласно рисунку выбираем мм.
В машинах без компенсационной обмотки для уменьшения размагничивающего действия поперечного поля якоря и понижения уровня магнитного шума машин воздушный зазор выполняют эксцентричным (центры радиусов якоря и полюсной дуги не совпадают). По оси полюса воздушный зазор выполняется меньше а у краев полюса – больше.
Выбираем минимальное и максимальное значение воздушного зазора:
Расчетный воздушный зазор мм:
up Наверх