Заключение, Список литературы - Расчет электродвигателей малой мощности

В данной курсовой работе был рассчитан трехфазный асинхронный электродвигатель малой мощности на заданные параметры. По полученным в результате расчета данным составлена схема статорной обмотки, построена механическая характеристика. Рассчитана и построена зависимость частоты вращения ротора от мощности на валу n2(P2). По этой рабочей характеристике для заданного P2 = 25 Вт, определена частота вращения ротора n2 = 1442 об/мин.

После чего рассчитано скольжение:

S = (n1 - n2)/n1 = (1500 - 1442)/1500 = 0,04

Полученное в итоге значение S = 0,04 входит в рекомендуемый диапазон номинальных скольжений Sн = 0,02 ? 0,08

Также нужно указать следующие рассчитанные величины: потребляемый двигателем линейный (фазный) ток из сети I1 = 0,24 A, ток холостого хода I0 = 0,092 А, пусковой фазный ток I1k = 0,6A, пусковой момент Мп = 1,12 Нм

Список литературы
    1. Ермолин Н. П. Электрические машины малой мощности. М., В. Ш., 1967 2. Прохоров С. Г., Хуснутдинов Р. А. Электрические машины. Казань, Издательство КГТУ, 2002 3. Сергеев П. С., Виноградов Н. В., Горяинов Ф. А. Проектирование электрических машин. Под общей редакцией П. С. Сергеева. М., Энергия,1969. 4. Белов И. С., Расчет авиационных электрических машин постоянного тока малой мощности. Казань, Издательство КАИ, 1963.

Приложение 1

Марки и размеры круглых медных обмоточных проводов

Диаметр голого провода,

Сечение голого провода,

Диаметр провода с изоляцией, м

ПЭЛ и ПЭТ

ПЭВ-2 , ПЭТВ и ПЭФ-2

ПЭЛШО и ПЭЛШКО

ПБД

ПЭТКСОТ

0,05

0,00196

0,065

0,08

0,12

-

-

0,06

0,00283

0,0785

0,09

0,13

-

-

0,07

0,00385

0,085

0,10

0,14

-

-

0,08

0,00502

0,095

0,11

0,15

-

-

0,09

0,00686

0,105

0,12

0,16

-

-

0,10

0,00785

0,120

0,13

0,175

-

-

0,11

0,00950

0,130

0,14

0,185

-

-

0,12

0,0113

0,140

0,15

0,195

-

-

0,13

0,0132

0,150

0,16

0,205

-

-

0,14

0,0154

0,160

0,17

0,215

-

-

0,15

0,0176

0,170

0,19

0,225

-

-

0,16

0,0201

0,180

0,20

0,235

-

-

0,17

0,0227

0,190

0,21

0,245

-

-

0,18

0,0254

0,200

0,22

0,255

-

-

0,19

0,0283

0,210

0,23

0,265

-

-

0,20

0,0314

0,225

0,24

0,290

0,39

-

0,21

0,0346

0,235

0,25

0,300

0,40

-

0,23

0,0415

0,255

0,28

0,320

0,42

-

0,25

0,0440

0,275

0,30

0,340

0,44

-

0,27

0,0572

0,305

0,32

0,370

0,49

-

0,29

0,0660

0,325

0,34

0,390

0,51

-

0,31

0,0754

0,350

0,36

0,415

0,53

-

0,33

0,0855

0,370

0,38

0,435

0,55

0,47

0,35

0,0962

0,390

0,41

0,455

0,57

0,49

0,38

0,113

0,420

0,44

0,490

0,60

0,52

0,41

0,132

0,450

0,47

0,520

0,63

0,55

0,44

0,152

0,485

0,50

0,550

0,66

0,58

0,47

0,173

0,515

0,53

0,580

0,69

0,61

0,49

0,188

0,535

0,55

0,600

0,71

0,63

0,51

0,204

0,560

0,58

0,625

0,73

0,65

0,53

0,220

0,580

0,60

0,645

0,75

0,67

0,55

0,237

0,600

0,62

0,665

0,77

0,69

0,57

0,255

0,620

0,64

0,685

0,79

0,71

0,59

0,273

0,640

0,66

0,705

0,81

0,73

0,62

0,301

0,670

0,70

0,735

0,84

0,76

0,64

0,321

0,690

0,72

0,755

0,86

0,78

0,67

0,353

0,720

0,75

0,785

0,89

0,81

0,69

0,374

0,740

0,77

0,805

0,91

0,83

0,72

0,407

0,780

0,80

0,845

0,94

0,87

0,74

0,430

0,800

0,83

0,865

0,96

0,89

0,77

0,466

0,830

0,86

0,895

0,99

0,92

0,80

0,503

0,860

0,89

0,925

1,02

0,95

0,83

0,541

0,890

0,92

0,955

1,05

0,98

0,86

0,581

0,920

0,95

0,985

1,08

1,01

0,90

0,636

0,960

0,99

1,025

1,12

1,06

0,93

0,679

0,990

1,02

1,055

1,15

-

0,96

0,724

1,020

1,05

1,085

1,18

-

1,00

0,785

1,070

1,11

1,135

1,27

-

1,04

0,850

1,115

1,15

1,175

1,31

-

1,08

0,916

1,155

1,19

1,215

1,35

-

1,12

0,985

1,195

1,23

1,255

1,39

-

1,16

1,057

1,235

1,27

1,295

1,43

-

1,20

1,130

1,280

1,31

1,335

1,47

-

1,25

1,2101

1,330

1,36

1,385

1,52

-

1,30

1,330

1,380

1,41

1,435

1,57

-

1,35

1,430

1,430

1,46

1,485

1,62

-

1,40

1,540

1,480

1,51

1,535

1,67

-

1,45

1,650

1,530

1,56

1,585

1,72

-

1,50

1,770

1,580

1,61

1,655

1,77

-

1,56

1,91

1,640

1,67

1,715

1,83

-

1,62

2,06

1,700

1,73

1,755

1,89

-

1,68

2,21

1,760

1,79

1,835

1,95

-

1,74

2,37

1,820

1,85

1,895

2,01

-

1,81

2,57

1,890

1,93

1,965

2,08

-

1,88

2,77

1,960

2,00

2,035

2,15

-

1,95

2,99

2,030

2,07

2,105

2,22

-

2,02

3,20

2,100

2,14

2,175

2,29

-

2,10

3,46

2,180

2,23

2,255

2,37

-

2,26

4,02

2,340

2,39

2,415

2,53

-

2,44

4,65

2,520

2,57

2,595

2,71

-

Приложение 2

Марки и размеры электроизоляционной лакоткани

Марка лакоткани

Толщина, м

ЛХ1
    0,15 0,17 0,20 0,24

ЛХ2
    0,15 0,17 0,20 0,24

0,30

ЛШ1
    0,10 0,15

ЛШ2
    0,8 0,10 0,12 0,15

ЛХМ
    0,17 0,20 0,24

ЛХС
    0,17 0,20

ЛШС
    0,04 0,05 0,06

ЛШС1

0,12

ЛШС2

0,12

Хлопчатобумажная:

ЛХ1 - нормальная, с повышенными

Диэлектрическими свойствами,

ЛХ2 - нормальная,

ЛХМ - специальная.

Шелковая:

ЛШ1 - нормальная с повышенными

Диэлектрическими свойствами,

ЛШ2 - нормальная,

ЛШС1 - специальная с повышенными

Диэлектрическими свойствами,

ЛШС2 - специальная,

ЛШС - специальная, тонкая.

Приложение 3

Марка и размеры электроизоляционного картона

Картон электроизоляционный марки ЭВ

Технические показатели электрокартона

Название показателя

Величина

Толщина, м
    0,1; 0,15; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 1; 1,25; 1,5; 1,75; 2; 5,5; 3

Приложение 4

Кривые намагничивания листовой электротехнической стали

Приложение 5

Кривые намагничивания корпусной стали

Приложение 6

Мощности удельных потерь электротехнических сталей

Марка стали

Толщина, м

Удельные потери, Вт/кг

Не более

Э11

0,5

3,30

7,90

-

Э12

0,5

2,80

6,80

-

Э31

Э31
    0,5 0,35
    2,00 1,60
    4,50 3,60
    - -

Э41

Э41
    0,5 0,35
    1,60 1,35
    3,60 3,20
    - -

Э42

Э42
    0,5 0,35
    1,40 1,20
    3,20 2,80
    - -

Э310

Э310
    0,5 0,35
    1,25 1,00
    2,80 2,20
    3,80 3,20

Марка стали

Толщина, м

Удельные потери, Вт/кг

Не более

Э340

Э340
    0,35 0,20
    21,0 12,0

Э44

Э44

Э44

Э44
    0,35 0,20

0,15

0,10
    19,0 12,5 11,7 10,5

Приложение 7

Пример расчета трехфазного асинхронного электродвигателя малой мощности.

1.1 Задание на расчет.

Исходные данные:

M1=3;

P2=25 Вт;

U1=380 B;

F1=50 Гц;

N1=1500 об/мин;

Режим работы - длительный

Исполнение двигателя - закрытое

Температура окружающего воздуха - С

Охлаждение - естественное

Исполнение ротора - короткозамкнутое

1.2. Основные размеры асинхронного электродвигателя.

Число пар полюсов двигателя:

Расчетная или внутренняя электромагнитная мощность асинхронного двигателя:

ВА,

Где выбирается по рис.1.2.1

Машинная постоянная:

Диаметр расточки Da и осевая длина l0 статора:

Полюсной шаг:

1.3. Статор, пазы, обмотка и ее электрические параметры.

Потребляемый двигателем линейный ток из сети:

Фазный ток при соединении обмотки статора в звезду:

Число пазов статора:

Пазовое деление статора:

Полюсный шаг по пазам:

Сокращенный шаг обмотки по пазам:

Схема однослойной трехфазной статорной обмотки с числом пазов на полюс и фазу q1=2, соединенной в звезду приведена на рис. 1.3.1

Рис.1.3.1

Коэффициент распределения обмотки:

Если - обмотка двухслойная, если - однослойная,

Где пазовое деление статора в электрических градусах:

Коэффициент сокращения шага обмотки:

Обмоточный коэффициент без скоса пазов:

Амплитуда полезного потока в воздушном зазоре двигателя:

Число витков одной фазы обмотки статора:

,

Где ЭДС фазы

Число проводников в пазу статора:

Площадь поперечного сечения провода:

Из приложения 1:

,

ПЭВ - 2 - марка провода

    - диаметр провода без изоляции, - диаметр изолированного провода.

Площадь сечения паза статора:

,

Где

Выбор числа пазов ротора:

    А) Б)

В)

Г)

Выбираем

Ширина зубца статора

Выбираем трапецеидальный паз статора.

Для трапецеидального паза статора:

Площадь, занимаемая пазовой изоляцией:

Площадь, занимаемая клином:

Sп. к

Ширина клина:

Высота клина:

Проверка технологического коэффициента заполнения части паза статора, занимаемой изолированным проводом:

F0=

Высота сердечника статора:

Hс =

Наружный диаметр пакета статора:

Dн = Dа+2(hп1 + hс)= м.

Средняя длина проводника обмотки статора:

Активное сопротивление одной фазы обмотки статора при 200С:

Активное сопротивление указанной обмотки в нагретом состоянии при 0С:

Удельная магнитная проводимость для пазового потока рассеяния:

Где

Удельная магнитная проводимость для потоков рассеяния между вершинами зубцов статора:

Где диаметр ротора

Удельная магнитная проводимость для потоков рассеяния вокруг лобовых частей обмотки статора:

Полная удельная магнитная проводимость для потоков рассеяния обмотки статора:

Индуктивное сопротивление рассеяния одной фазы обмотки статора:

Индуктивное сопротивление цепи намагничивания, приведенное к числу витков обмотки статора:

1.4. Ротор с беличьей клеткой и ее электрические параметры.

Ток стержня:

Ток короткозамыкающих колец ротора:

Плотности тока в стержне и кольце ротора:

Сечение стержня и кольца:

Средний диаметр короткозамыкающего кольца:

,

Где диаметр стержня ротора:

Приведенное активное сопротивление ротора:

Размеры сечения кольца

Ширина зубца ротора

Удельная магнитная проводимость для пазового потока рассеяния круглого паза:

Удельная магнитная проводимость для потоков рассеяния между вершинами зубцов ротора:

Удельная магнитная проводимость для потоков рассеяния вокруг короткозамыкающих колец, прилегающих к пакету ротора:

Полная удельная магнитная проводимость для потоков рассеяния беличьей клетки ротора:

Индуктивное сопротивление беличьей клетки ротора, приведенное к числу витков главной обмотки статора:

1.5 Магнитная система электродвигателя

Коэффициент увеличения воздушного зазора за счет зубчатости статора и ротора:

М. д.с. для воздушного зазора:

Индукция в зубце в случае овального и трапецеидального пазов статора:

М. д.с. для зубцов статора:

Средняя длина пути магнитного потока в сердечнике статора:

М. д.с. для сердечника статора:

Индукция по трем сечениям зубца ротора при круглом пазе:

,

Где

М. д.с. для зубцов ротора:

Магнитная индукция в сердечнике ротора:

Высота сердечника ротора:

Где диаметр вала

Средняя длина пути магнитного потока в роторе:

М. д.с. для сердечника ротора:

А

Общая м. д.с. холостого хода обмотки статора, приходящаяся на пару полюсов:

Коэффициент насыщения магнитной системы двигателя:

Можно скорректировать предварительно выбранное значение

1.6. Ток холостого хода электродвигателя.

Реактивная составляющая тока холостого хода асинхронного двигателя:

Масса стали пакета статора включает в себя:

Массу зубцов статора:

Массу сердечника статора:

Где

Магнитные потери в стали статора трехфазного асинхронного двигателя.

Потери в зубцах статора

Потери в сердечнике статора:

Общие магнитные потери в стали статора:

Потери в меди обмотки статора при холостом ходе:

Потери на трение в шарикоподшипниках:

,

Где

Потери на трение ротора о воздух:

Полные механические потери в двигателе

Электрические, магнитные и механические потери холостого хода двигателя:

Активная составляющая тока холостого хода двигателя:

Ток холостого хода двигателя:

Активное сопротивление намагничивающего контура, учитывающее магнитные потери в стали статора:

1.7 Ток короткого замыкания и пусковой момент электродвигателя

Эквивалентные активное и индуктивное сопротивления намагничивающего контура и короткозамкнутой обмотки ротора при неподвижном состоянии последнего:

Активное, индуктивное и полное сопротивления короткого замыкания одной фазы двигателя:

Пусковой фазный ток и коэффициент мощности трехфазного двигателя:

Пусковой момент трехфазного двигателя:

Где

1.8 Мощности потерь и коэффициент полезного действия электродвигателя

Потери в меди обмотки статора двигателя:

Потери в обмотке ротора двигателя:

Общие потери в двигателе при нагрузке:

Потребляемая асинхронным двигателем из сети активная мощность:

К. п.д. и коэффициент мощности трехфазного двигателя:

Что соответствует рекомендуемому значению на рис.1.2.1;

1.9 Механическая и рабочая характеристики электродвигателя

Электромагнитный момент

S=0; МЭМ=0 Нм

S=0,1; МЭМ=0,46 Нм

S=0,2; МЭМ=0,77 Нм

S=0,3; МЭМ=0,96 Нм

S=0,4; МЭМ=1,07 Нм

S=0,5; МЭМ=1,1 Нм

S=0,6; МЭМ=1,16 Нм

S=0,7; МЭМ=1,17 Нм

S=0,8; МЭМ=1,16 Нм

S=0,9; МЭМ=1,14 Нм

S=1,0; МЭМ=1,12 Нм

S=0,02; МЭМ=0,107 Нм

S=0,04; МЭМ=0,206 Нм

S=0,06; МЭМ=0,298 Нм

S=0,08; МЭМ=0,387 Нм

S

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

MЭM, Нм

0

0,46

0,77

0,96

1,07

1,1

1,16

1,17

1,16

1,14

1,12

Механическая характеристика Мэм(S) приведена на рис. 1.9.1.

S

0

0,02

0,04

0,06

0,08

N2 об/мин

1500

1470

1440

1410

1380

?2

157

154

151

148

144

МТР. П, Нм

0,03439

0,03436

0,03433

0,03430

0,0345

МТР. В, Нм

0,50*10-3

0,48*10-3

0,46*10-3

0,44*10-3

0,43*10-3

МЭМ, НМ

0

0,107

0,206

0.298

0.387

М2 , Нм

-0,035

0,07

0,17

0,26

0,35

Р2 , Вт

-5

11

26

38

50

Частота вращения ротора:

N1=1500

S=0; n2=n1(1-S)=1500(1-0)=1500 об/мин.

S=0,02; n2=1500(1-0,02)=1470 об/мин.

S=0,04; n2=1440 об/мин.

S=0,06; n2=1410 об/мин.

S=0,08; n2=1380 об/мин.

Момент трения подшипников:

S=0; МТР. П=0,03439 Нм

S=0,02; МТР. П=0,03436 Нм

S=0,04; МТР. П=0,03433 Нм

S=0,06; МТР. П=0,03430 Нм

S=0,08; МТР. П=0,0345 Нм

Угловая частота вращения ротора:

S=0; ?2=157

S=0,02; ?2=154

S=0,04; ?2=151

S=0,06; ?2=148

S=0,08; ?2=144

Момент трения ротора о воздух:

S=0; МТР. В=0,50*10-3 Нм

S=0,02; МТР. В=0,48*10-3 Нм

S=0,04; МТР. В=0,46*10-3 Нм

S=0,06; МТР. В=0,44*10-3 Нм

S=0,08; МТР. В=0,43*10-3 Нм

Момент на валу:

М2 = МЭМ - МТР. П - МТР. В

S=0; М2=0 - 0,03439 - 0,50*10-3 ? - 0,035 Нм

S=0,02; М2=0,107 - 0,03436 - 0,00048 ? 0,07 Нм

S=0,04; М2=0,206 - 0,03433 - 0,00046 ? 0,17 Нм

S=0,06; М2=0,298 - 0,03430 - 0,00044 ? 0,26 Нм

S=0,08; М2=0,387 - 0,0345 - 0,00043 ? 0,035 Нм

Мощность на валу:

S=0; Р2=157*(-0,035)?-5 Вт

S=0,02; Р2=154*0,07?11 Вт

S=0,04; Р2=151*0,17?26 Вт

S=0,06; Р2=148*0,26?38 Вт

S=0,08; Р2=144*0,35?50 Вт

Рабочая характеристика n2(Р2) приведена на рис. 1.9.1.

рабочая характеристика n2(р2)

Рис. 1.9.1 Рабочая характеристика n2(Р2)

Рис. 1.9.2 Механическая характеристика Мэм(S)

1.10. Температура нагрева обмотки статора

Наружный диаметр корпуса двигателя:

,

Где толщина корпуса двигателя м.

Длина корпуса двигателя:

Наружная поверхность корпуса двигателя, включая и два подшипниковых щита:

Средняя температура перегрева обмотки статора:

,

Где

Средняя температура нагрева обмотки статора:

Максимальная температура нагрева:

1.11. Размеры рассчитанного электродвигателя

Размеры рассчитанного асинхронного электродвигателя приведены в таблице 1.11.1.

Поперечное сечение статора и ротора рассчитанного асинхронного двигателя показаны на рис 1.11.1

Таблица 1.11.1 Размеры рассчитанного асинхронного электродвигателя в м

Размеры поперечного сечения статора рассчитанного асинхронного двигателя

Ширина зубца статора

B31

2,3*10-3

Высота сердечника статора

Hc

5*10-3

Толщина пазовой изоляции

?u

0,5*10-3

Наружный диаметр пакета статора

Dн

103,2*10-3

-

H3

10-3

-

H4

0,5*10-3

Высота клина

Hкл

10-3

Диаметр расточки

Da

62*10-3

Диаметр ротора

Dp

61,6*10-3

Ширина клина

Bкл

5*10-3

Открытие или прорезь паза статора

Aп1

1,02*10-3

Размеры поперечного сечения ротора рассчитанного асинхронного двигателя

-

H2'

10-3

Диаметр стержня ротора

Dст

4,8*10-3

Диаметр вала

Dвл

13,6*10-3

Открытие или прорезь паза ротора

Aп2

0,75*10-3

Высота кольца

Bк

7,2*10-3

Ширина кольца

Ак

6,4*10-3

Числа пазов статора и ротора

Число пазов статора

Z1

24

Число пазов ротора

Z2

32

Рис. 1.11.1 А) Поперечное сечение статора; б) Поперечное сечение ротора

Приложение 8

Пример расчета электродвигателя постоянного тока малой мощности последовательного возбуждения.

    2.1 Задание на расчет 1) Исходные данные:

Мощность на валу P2 = 20 Вт;

Напряжение сети U = 6 В;

Частота вращения n = 6000 об/мин;

Возбуждение - последовательное;

Режим работы - продолжительный;

Исполнение - закрытое;

Температура окружающего воздуха - ? 0 = 20 ?С.

2.2 Основные размеры электродвигателя

Расчетная или внутренняя электромагнитная мощность машины

Вт,

Где по кривой рис. 2.2.1 для Р2 = 20 Вт принято ? = 0,43.

Ток якоря электродвигателя при последовательном возбуждении

А

Э. Д.С. якоря электродвигателя

В

Машинная постоянная

,

Где принято ? = (0,6?0,70) и по кривым рис. 2.2.2. для

В? = 0,28 Тл; AS = 58-102 А/м

Примем предварительно

Диаметр расточки полюсов и расчетная длина пакета якоря будут

М

М

Окончательный диаметр якоря

М,

Где принято ? = (0,2?0,4)-10-3 = 0,3-10-3

Окружная скорость якоря

М/сек

Полюсный шаг и расчетная полюсная дуга

М

М,

Где 2р = 2

Приближенно длина воздушного зазора

м

Действительная полюсная дуга

М

Частота перемагничивания стали якоря

Гц.

2.3 Обмотка якоря

Вылет лобовой части обмотки по оси вала

М

Полезный поток полюса при нагрузке машины

Вб

Число проводников обмотки якоря

,

Где а = 1

Число пазов якоря

Число коллекторных пластин

Число витков в секции обмотки якоря

Число проводников в пазу якоря

Шаги петлевой обмотки якоря по элементарным пазам и коллектору

;

Рис. 2.3.1 Схема петлевой якорной обмотки

Линейная нагрузка якоря

А/м

Результат отличается не больше 5 % от ранее выбранного 5800 А/м.

2.4 Размеры зубцов, пазов, проводов и электрические параметры якоря

При напряжении машины 6 В для обмотки якорей электродвигателей постоянного тока малой мощности подходят провода марок ПЭЛ и ПЭТ.

Удельная тепловая загрузка наружной цилиндрической поверхности пакета якоря

Вт/м2

В случае закрытого исполнения машины без вентилятора

Вт/м2 при.

Допустимая плотность тока в обмотке якоря при 2р=2 и n от 5000 до 10000 об/мин

А/м2

Момент на валу электродвигателя

Н-м

Предварительное сечение провода обмотки якоря

м2

Окончательное сечение и диаметр провода выбираем из приложения 1

м2

м

м

Окончательная плотность тока в проводнике обмотки якоря

А/м2

Площадь паза, занимаемая изолированными проводниками

м2,

Где принято

Площадь паза, занимаемая пазовой изоляцией

М2,

Где толщина пазовой изоляции принята м при напряжении 6 В,

Периметр паза

м

Площадь паза, занимаемая клином

М2,

Где принято:

Ширина клина

М

Высота клина

м

Общая требуемая площадь паза

М2

Коэффициент заполнения паза изолированным проводом

,

Где площадь поперечного сечения провода с изоляцией

М2

Высота сердечника якоря

М

Диаметр вала

м

Ширина прорези паза

М

Высота коронки и зуцовый шаг якоря

М

М

Для круглого паза:

Диаметр паза якоря

м

Высота паза

М

Зубцовые шаги

М

м

Размеры зубца

м

М

Ширина зубца якоря

м

Для трапецеидального паза:

Ширина зубца якоря

м > 1 мм,

Где Тл

Размеры паза

М

м

М

Высота паза

м

Проверка максимальной индукции в минимальном сечении зубца

Для круглого паза

Тл

Для трапецеидального паза

Тл

Средняя длина проводника обмотки якоря при 2р = 2

м

Сопротивление обмотки якоря в нагретом состоянии при расчетной температуре ? =75 ?С.

Ом

Падение напряжения в обмотке якоря при полной нагрузке

В

Результат составляет примерно 10?20 % от номинального напряжения U = 6 В.

При трапецеидальном пазе ширина зубца получается большей, поэтому выбираем трапецеидальный паз и далее расчеты ведем для него.

2.5 Коллектор, щеткодержатели и щетки

Толщина тела коллектора

М

Предварительный диаметр коллектора

М

Коллекторное деление

м

Ширина коллекторных пластин

м

Толщина изоляции

Т. к. U = 6 В

м

Окончательно коллекторное деление

М

Окончательно диаметр коллектора

М

Окружная скорость коллектора

м/с

В нашем случае окружная скорость коллектора составляет 0,8 от величины окружной скорости якоря м/с

Так как U = 6 В выбираем меднографитовые щетки марки М1:

Допустимая плотность тока

А/м2

Переходное падение напряжения на пару щеток при номинальном токе и окружной скорости 15 м/с

В

Коэффициент трения при V = 15 м/с

Удельное нажатие

Н/м2

Площадь сечения щетки

м2

Ширина щетки по дуге окружности коллектора

М

Длина щетки по оси коллектора

М

Высота щетки

М

Уточненные по таблице 2.5.2. размеры: щетка прямоугольная для радиальных щеткодержателей со спиральной пружиной Ф8-А1

М

М

М

Окончательная плотность тока под щетками

А/м2

Активная длина коллектора по оси вала

М

Полная длина коллектора по оси вала

М

Ширина коммутационной зоны

М,

Где - число секционных сторон в одном слое паза;

М

М

В нашем случае условие благоприятной коммутации выполняется:

Удельная магнитная проводимость для потоков рассеяния секции обмотки

Где длина лобовой части проводника якорной обмотки для 2р = 2

М

Среднее значение реактивной Э. Д.С. в короткозамкнутой секции якоря

В

Э. Д.С. реакции якоря

Где средняя длина силовой линии поперечного потока реакции якоря в междуполюсном пространстве машины

М

Среднее значение результирующей Э. Д.С. в короткозамкнутой секции якоря

В

Условие благоприятной коммутации выполняется:

В

2.6 Магнитная система электродвигателя

Высота сердечника якоря

М

Проверка индукции в сердечнике якоря

Тл

Осевая длина полюса

М

Высота сердечника полюса машин малой мощности

М

Поперечное сечение сердечника

М2,

Где ? = (1,08?1,12) ? 1,1 - коэффициент магнитного рассеяния для машин малой мощности; ВПЛ = (1?1,5) ? 1,25 Тл - магнитная индукция в сердечнике полюса.

Ширина сердечника полюса

М,

Где К2 = 0,93 - коэффициент заполнения сечения полюса сталью при шихтованных полюсах.

Поперечное сечение станины

М2

Где Вс = (1?1,4) ? 1,2 Тл - магнитная индукция в станине в машинах для продолжительного режима работы.

Осевая длина станины с отъемными полюсами

М

Высота станины

М

Средние длины путей магнитного потока в каждом участке магнитной системы:

    А) длина станины Б) длина сердечников полюсов

М

В) длина воздушного зазора

М

Г) длина зубцов якоря

М

Д) длина сердечника якоря

М

Коэффициент воздушного зазора

М. д.с. для воздушного зазора

А

Магнитная индукция и м. д.с. в зубце

Тл

А,

Где напряженность магнитного поля в зубце - определяется по кривым приложения 4 для найденного Вз

Магнитная индукция в сердечнике якоря

Тл

М. д.с. для сердечника якоря

А

Где - определяется по кривым приложения 4 для найденного Ва

Магнитная индукция в сердечнике полюса

Тл

М. д.с. для сердечников шихтованных полюсов

А

Где - определяется по кривым приложения 4 для найденного Впл

Магнитная индукция в сплошной станине

Тл

К2 = 1,0 - для сплошной станины.

М. д.с. для станины

А

Где - определяется по кривым приложения 5 для найденного Вс

Магнитная индукция в зазоре стыка

Тл

М. д.с. для воздушного зазора в стыке между станиной и отъемными полюсами

А

Где длина эквивалентного воздушного зазора в месте стыка при шлифованных поверхностях соприкосновения станины и полюса

М

Таблица 2.6.1 Расчет кривой намагничивания машины

Величины

ЭДС холостого хода, В

0,5Е

0,8Е

Е

1,15Е

1,3Е

1,5Е

1,7Е

2 Е

Ф Вб

0,0985-10-3

0,1576-10-3

0,197- 0-3

0,227-10-3

0,256-10-3

0,3-10-3

0,33-10-3

0,4-10-3

Тл

0,14

0,224

0,28

0,322

0,364

0,42

0,47

0,56

Вз Тл

0,635

1,016

1,27

1,4605

1,651

2

2,2

2,54

Вa Тл

0,35

0,56

0,7

0,805

0,91

1

1,2

1,4

ВПЛ Тл

0,638

1,02

1,275

1,466

1,658

2

2,2

2,55

Вс Тл

0,6

0,9

1,14

1,3

1,5

1,7

2

2,3

Вс? Тл

0,638

1,02

1,275

1,466

1,658

2

2,2

2,55

А

90,72

145,152

181,44

208,66

235,87

272,2

308,4

363

Hз А/м

1,4-102

3,3-102

8-102

24-102

64-102

360-102

-

-

А

2

4,99

12

36,3

96,77

544

-

-

Hа А/м

1-102

1,4-102

1,6-102

2-102

2,5-102

3,4-102

6,4-102

19-102

А

2,4

3,36

3,84

4,8

6

8

15,36

45,6

Hпл А/м

3,2-102

5,5-102

9,25-102

13-102

30-102

-

-

-

А

8,6

14,78

24,86

34,94

80,64

-

-

-

Hс А/м

3-102

4,75-102

7,5-102

9,75-102

13-102

-

-

-

А

30,9

48,9

77,3

100,4

134

-

-

-

А

37,77

60,38

75,48

86,8

98,15

118,4

130,24

151

А

172,39

277,6

375

472

651,35

-

-

-

А

46,36

75

96,72

122, 48

166,32

408,1

-

-

А

Общая м. д.с. возбуждения на пару полюсов, соответствующая ЭДС Е:

Построим кривую намагничивания:

кривая намагничивания

Рис. 2.6.1 Кривая намагничивания

Поперечная м. д.с. якоря AWq определяется из переходной характеристики, построенной по данным табл. 2.6.1 :

переходная характеристика

Рис. 2.6.2 Переходная характеристика

Откуда

А

Продольная составляющая м. д.с. якоря

А

Где м

Ток одной параллельной ветви

А

Ток одной щетки

A

Средняя эквивалентная индуктивность секции якоря

Гн

с

Ом

Продольная коммутационная м. д.с. якоря

А

Суммарная м. д.с. реакции якоря электродвигателя

А

Полная м. д.с. возбуждения машины при нагрузке на пару полюсов

А

2.7 Расчет обмотки возбуждения

Число витков обмотки возбуждения, приходящихся на один полюс

Сечение провода обмотки возбуждения

м2

Где А/м2.

Из приложения 1 ближайшие большие сечение и диаметр провода обмотки возбуждения

М2

М

М

Окончательная плотность тока в проводнике обмотки возбуждения

А/м2

Сопротивление обмотки возбуждения в нагретом состоянии при расчетной температуре

Ом

Средняя длина витка катушки возбуждения

М

Число проводников по ширине катушки

Высота полюсного наконечника

М

Высота катушки

М

Число проводников по высоте катушки

Где толщина изоляции катушки возбуждения на две стороны м

Ширина катушки

М

Падение напряжения в обмотке возбуждения

В

Проверка величины э. д.с. якоря при нагрузке

В,

Что близко к ранее рассчитанному значению Е = 3,72 В.

2.8 Мощность потерь и коэффициент полезного действия

Потери в меди обмотки якоря

Вт

Потери в меди последовательной обмотки возбуждения

Вт

Переходные потери в контактах щеток и коллекторе

Вт

Масса стали сердечника якоря

кг

Масса стали зубцов якоря

Кг

Потери на гистерезис и вихревые токи в стали сердечника якоря

Вт

Потери на гистерезис и вихревые токи в стали зубцов якоря

Вт

Удельные потери в стали

Вт/кг

Вт/кг

Полные магнитные потери на гистерезис и вихревые токи в стали якоря

Вт

Потери на трение щеток о коллектор

Вт

Общая площадь прилегания к коллектору всех щеток

М2

Потери на трение в подшипниках

Вт

Масса якоря

Где кг/м3 - средняя объемная масса якоря и коллектора

Потери на трение якоря о воздух

Вт

Полные механические потери в машине

Вт

Общие потери в машине при полной нагрузке

Вт

Где учитывает добавочные потери в машине.

Коэффициент полезного действия при номинальной нагрузке машины

Результат не отличается от ранее выбранного более чем на ± 5%

2.9 Рабочие характеристики электродвигателя

Результаты расчета рабочих характеристик приведены в таблице 2.9.1.

Таблица 2.9.1 Расчет рабочих характеристик

Величины

Потребляемый двигателем ток из сети, А

0,5I

0,8I

I

1,2I

Ia = IB, A

3,875

6,2

7,75

9,3

?Ua = Ia-ra, B

0,336

0,538

0,672

0,806

?UB = Ia-rB, B

0,2

0,3

0,388

0,47

?Uщ, B

0,75

1,2

1,5

1,8

?U = ?Ua+?Uщ+?UB, B

1,28

2,05

2,56

3,07

E = U - ?U, B

4,7

3,95

3,44

2,93

AW'B = Ia-2WB, A

201,5

322,4

403

483,6

AWR, A

17

27

33,88

40,66

AW'p = AW'B - AWR, A

184,5

295,4

369

443

Ф, Вб

0,1-10-3

0,16-10-3

0,197-10-3

0,23-10-3

, об/мин

14921

7837

5543

4044

Рм. а= Ia2-ra, Вт

1,3

3,33

5,2

7,5

Рм. в= Ia2-rв, Вт

0,75

1,9

3

4,3

Рщ. к= ?Uщ-Ia, Вт

2,91

7,44

11,63

16,74

Р1=U-I, Вт (I = Ia)

23,25

40

46,5

55,8

Ва, Тл

0,35

0,56

0,7

0,84

Рса, Вт

0,3

0,5

0,595

0,7

Вз, Тл

0,635

1

1,27

1,5

Рс. з, Вт

0,5

0,8

1,034

1,24

Рс, Вт

0,815

1,303

1,629

1,955

Ртр. щ, Вт

8,4

4,4

3,1

2,1

Ртр. п, Вт

4,4

2,3

1,6

1,1

Ртр. в, Вт

7,3

1,06

0,38

0,11

Рмх, Вт

20,1

7,76

5,08

3,31

, Вт

26,3

21,5

26

33

P2 = P1 - ?P, Вт

0

18,5

20,5

22,8

0

0,46

0,44

0,4

, H-м

0

0,023

0,035

0,05

По данным расчета построим рабочие характеристики двигателя

рабочие характеристики

Рис. 2.9.1 Рабочие характеристики

2.10 Упрощенный тепловой расчет

Полные потери в активном слое якоря

Вт

Поверхность охлаждения активного слоя якоря

м2

Среднее превышение температуры якоря над окружающей средой при установившемся режиме

?С

Окружная частота вращения якоря

м/с

Превышение температуры коллектора. Полные потери на коллекторе

Вт

Поверхность охлаждения коллектора

м2

Среднее превышение температуры коллектора над окружающей средой при установившемся режиме

?С

Потери в одной катушке обмотки возбуждения

Вт

Поверхность охлаждения одной катушки обмотки возбуждения при станине с отъемными полюсами

Среднее превышение температуры обмотки возбуждения над окружающей средой при установившемся режиме

?С,

Где принято.

2.11 Поперечное сечение рассчитанного электродвигателя

Поперечное сечение рассчитанного двигателя показано на рис. 2.11.1; рассчитанные размеры приведены в таблице 2.11.1.

поперечное сечение электродвигателя

Рис. 2.11.1 Поперечное сечение электродвигателя

Таблица 2.11.1 Рассчитанные размеры электродвигателя в м.

Диаметр якоря, Da

38,4-10-3

Диаметр вала, dвл

7,7-10-3

Длина воздушного зазора, ?

0,3-10-3

Ширина сердечника полюса, bПЛ

9,37-10-3

Высота сердечника полюса, hПЛ

13,44-10-3

Высота полюсного наконечника, hПЛН

2,36-10-3

Высота катушки, hк

11,08-10-3

Ширина катушки Ск

7,25-10-3

Высота станины, hс

1,6-10-3

Размеры паза:

Большая ширина паза bП1

Меньшая ширина паза bП2
    5,4-10-3 4,48-10-3

Ширина зубца якоря Zmin

2,2-10-3

Высота паза, hП

7,56-10-3

Ширина прорези паза аП

3,2-10-3

Высота коронки, h'к

0,75-10-3

Ширина клина, bКЛ

4-10-3

Высота клина, hКЛ

0,7-10-3

Толщина пазовой изоляции ?И

0,13-10-3

Толщина изоляции катушки ?ИК

1,25-10-3

Похожие статьи




Заключение, Список литературы - Расчет электродвигателей малой мощности

Предыдущая | Следующая