Проектирование двигателя постоянного тока

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проектирование двигателя постоянного тока

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

двигатель обмотка нагрузка

1. Номинальная мощность - Р_н = 37 кВт.

2. Номинальное напряжение - U_н = 340 В.

3. Номинальная частота вращения - n_н = 750 об/мин.

4. Ориентировочная высота оси вращения - h_ов = 315 мм.

5. Диаметр и длина свободного конца вала - d₁ Ч l₁ = 70 Ч 140 мм мм.

6. Способ возбуждения - параллельное со стабилизирующей последовательной

обмоткой.

7. Класс изоляции по нагревостойкости - B.

8. Исполнение защищённое (IP-22 по ГОСТ 17494-72).

9. Способ охлаждения - аксиальная самовентиляция (ICO1 по ГОСТ 20459-75).

10. Номинальный режим работы - продолжительный (S1 по ГОСТ 183-74).

11. Исполнение по форме монтажа - с горизонтальным валом, лапами вниз (IM1001 по ГОСТ 2479-79).

Установочно-присоединительные размеры должны соответствовать ГОСТ 18709-73.

Во всём неоговоренном двигатель должен удовлетворять ГОСТ 183-74.

При конструировании принимать за основу технические решения, хорошо отлаженные в промышленных сериях П и 2П.

1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСЧЁТ ДВИГАТЕЛЯ

1.1 Выбор главных размеров и электромагнитных нагрузок

Номинальная угловая скорость якоря -

[рад/с] (1)

Ориентировочное значение коэффициента полезного действия двигателя в номинальном режиме -

[д. е.] (2)

Расчётная мощность двигателя -

[кВт] (3)

Внешний диаметр якоря:

а) ориентировочный -

[см] (4)

б) ближайшее большее значение, выбранное из стандартного ряда -

[см] (5)

Коэффициент полюсной дуги (по рис. 2) -

[д. е.] (6)

Предварительное значение линейной нагрузки якоря -

[А/см] (7)

Предварительное значение индукции в воздушном зазоре под главным полюсом -

[Тл] (8)

Расчётная длина сердечника якоря -

[см] (9)

Принятое число полюсов -

2р = 4 (10)

Полюсное деление -

[см] (11)

Соотношение размеров сердечника якоря -

[д.е.] (12)

Частота перемагничивания якоря в номинальном режиме -

[Гц] (13)

Результаты расчета сведены в табл. 1.

Таблица 1 Варианты главных размеров и электромагнитных нагрузок якоря

№	D	б			L	2p	ф	л
	см	д. е.	А/см	Тл	см	-	см	д. е.	Гц
1	32,7	0,662	310	0,8	19,6	4	25,683	0,764	25,0
2	36,8	0,66	310	0,82	17,5	6	17,3	1,01	37,5

Для дальнейших расчётов принят вариант 1.а

1.2 Выбор типа обмотки и расчёт зубцового слоя якоря

Предварительное значение ЭДС якоря в номинальном режиме -

, В. (14)

Расчётный ток якоря -

, А. (15)

Примем простую волновую обмотку ().

Расчётный ток параллельной ветви обмотки якоря -

, А. (16)

Предварительное полное число эффективных проводников двухслойной обмотки якоря -

. (17)

Предварительное значение зубцового деления якоря -

, см. (18)

Предварительное число пазов якоря -

. (19)

Примем .

Уточнённое зубцовое деление -

, см.(20)

Предварительное число эффективных проводников на паз -

(21)

Число витков в секции якорной обмотки -

(22)

Число коллекторных делений на паз -

(23)

Полное число коллекторных делений (предварительно) -

(24)

Шаг по коллектору для простой волновой обмотки -

(25)

Первый частичный шаг обмотки якоря -

. (26)

К дальнейшему расчёту приняты:

, , , , , , см.(27)

Уточнённое значение линейной нагрузки якоря -

, А / см.(28)

Предварительное значение ширины паза с параллельными стенками -

, см.(29)

Предварительное значение глубины паза якоря -

, см.(30)

Предварительное значение ширины зубца якоря у основания -

, см.(31)

Коэффициент заполнения шихтованного сердечника якоря электротехнической сталью толщиной 0,5 мм -

.(32)

Предварительное значение индукции в основании зубца якоря-

, Тл.(33)

Предварительное значение плотности тока в эффективном проводнике обмотки -

, А / см².(34)

Предварительное значение площади поперечного сечения эффективного проводника -

, см².(35)

Для открытых прямоугольных пазов с изоляцией класса В примем провод прямо-угольного сечения марки ПСД с двухсторонней толщиной изоляции

Принятая толщина клина -

, мм.(36)

Ширина эффективного проводника в первом приближении -

, мм.(37)

Высота эффективного проводника в первом приближении -

, мм.(38)

Размеры эффективного проводника, принятые по сортаменту обмоточных проводов прямоугольного сечения -

, мм; , мм; , мм².(39)

Плотность тока в принятом поперечном сечении эффективного проводника -

, А / мм².(40)

Ширина паза для выбранных поперечных размеров эффективного проводника -

, см.(41)

Глубина паза для выбранных поперечных размеров эффективного проводника -

, см. (42)

Зубцовое деление на глубине паза -

, см.(43)

Ширина зубца у основания -

, см.(44)

Расчётная индукция в основании зубца при выбранных размерах эффективного проводника -

, Тл.(45)

Так как , и Тл, очертания зубцового деления можно признать рациональными.

Параметры зубцового слоя якоря представлены в табл. 2.

Таблица 2 Параметры зубцового слоя якоря

				j				A	B
-	-	-	-	А/мм2	см	см	см	А/см	Тл	Тл
138	46	69	34	6,256	0,89	0,919	3,105	310	0,80	2,046

Чертёж принятого зубцового деления с заполненным пазом в масштабе 5:1 представлен на рис.1.

Магнитный поток пары полюсов в воздушном зазоре в номинальном режиме -

, Вб. (46)

Окончательное расчётное значение длины сердечника якоря -

, см.(47)

Рис. 1. Зубцовое деление с заполненным пазом в масштабе 5:1

1.3 Выбор размеров коллектора и щёток

Примем величину коллекторного деления с учётом толщины изоляционной прокладки между коллекторными пластинами 0,5 см.

Предварительный размер диаметра коллектора -

, см.(48)

Принятый нормализованный диаметр коллектора -

= 23, см.(49)

Уточнённый размер коллекторного деления -

, см.(50)

Среднее напряжение между смежными коллекторными пластинами -

, В.(51)

Предварительная ширина щётки (щёточное перекрытие для простых волновых обмоток ) -

, см.(52)

Ширина щётки, принятая по шкале размеров -

, см.(53)

Щёточное перекрытие -

.(54)

Ширина расчётной нейтральной зоны на окружности якоря -

, см.(55)

Ширина зоны коммутации -

, см.(56)

Предварительное значение площади контактной поверхности комплекта щёток на одном бракете -

, см².(57)

Предварительная суммарная длина контактной поверхности комплекта щёток на одном пальце -

, см.(58)

Принятая суммарная длина контактной поверхности щёток на одном бракете -

, см. (59)

Расчётная плотность тока под щёткой -

, А/см².(60)

Длина рабочей поверхности коллектора -

, см.(61)

Длина коллекторной пластины -

, см.(62)

Диаметр коллектора по петушкам -

, см.(63)

Чертёж спроектированной коллекторной пластины в масштабе 1:1 представлен на рис. 2.

Рис. 2. Коллекторная пластина в масштабе 1:1

1.4 Расчёт главной магнитной цепи

Магнитный поток пары полюсов в воздушном зазоре в номинальном режиме -

[Вб] (64)

Принятая расчётная величина индукции в сердечнике главного полюса -

[Тл] (65)

Принятый коэффициент рассеяния потока в магнитной цепи главных полюсов -

[д. е.] (66)

Ширина сердечника главного полюса -

[см] (67)

Предварительное значение высоты сердечника главного полюса -

[см] (68)

Расчётная полюсная дуга -

[см] (69)

Принятое значение величины воздушного зазора под центром главного полюса -

[см] (70)

Толщина выступа полюсного наконечника в наименьшем сечении -

 [см] (71)

Принятая ширина выступа полюсного наконечника -

[см] (72)

Расчётная напряжённость магнитного поля в сердечнике -

[А/см] (73)

Магнитное напряжение сердечников главных полюсов -

[А] (74)

Коэффициент воздушного зазора под главным полюсом с приподнятыми краями -

[д. е.] (75)

Магнитное напряжение воздушного зазора на пару полюсов -

[А] (76)

Зубцовое деление якоря в расчётных сечениях:

на середине высоты зубца -

[см] (77)

у основания зубца -

[см] (78)

Ширина зубца якоря в расчётных сечениях:на поверхности якоря -

 [см] (79)

на середине высоты -

[см] (80)

у основания -

[см] (81)

Площадь расчётного сечения зубцового слоя на полюсном делении якоря:

на поверхности -

[см²] (82)

на середине высоты -

[см²] (83)

у основания -

[см²] (84)

Индукция в расчётных сечениях зубцового слоя якоря:

на поверхности -

 [Тл] (85)

на середине высоты -

[Тл] (86)

у основания -

[Тл] (87)

Определим напряженности магнитного поля в зубцах якоря по графика, характеризующим электротехническую сталь марки 2013.

Зубцовые коэффициенты:

[д. е.] (88)

[д. е.] (89) [д. е.] (90)

[А/см], [А/см], [А/см]

Расчётное значение напряжённости магнитного поля в зубцах -

[А/см] (91)

Магнитное напряжение зубцового слоя якоря на пару полюсов -

 [А] (92)

Расчётное значение внутреннего диаметра сердечника якоря -

[см] (93)

Принятый диаметр вентиляционного канала -

[см] (94)

Число аксиальных вентиляционных каналов -

(95)

Число рядов каналов -

(96)

Расчётная высота спинки якоря -

, см(97)

Расчётная площадь поперечного сечения спинки якоря -

, см².(98)

Длина средней линии индукции в спинке якоря -

, см.(99)

Индукция в спинке якоря -

, Тл. (100)

Напряжённость магнитного поля в спинке якоря-

, А / см. (101)

Магнитное напряжение спинки якоря -

, А. (102)

Принятое значение индукции в ярме массивной станины -

(103)

Площадь сечения ярма станины -

[см²] (104)

Аксиальная длина станины -

[см] (105)

Толщина ярма станины -

[см] (106)

Напряжённость магнитного поля в ярме станины -

[А/см] (107)

Наружный диаметр станины -

[см] (108)

Расчётная длина средней линии индукции в станине -

[см] (109)

Магнитное напряжение станины -

[А] (110)

Расчётный технологический зазор на стыке между станиной и сердечником главного полюса -

[см] (111)

Магнитное напряжение стыка на пару полюсов -

[А] (112)

Намагничивающая сила (МДС) пары полюсов, необходимая для создания номинального магнитного потока в воздушном зазоре при холостом ходе двигателя -

,А. (113)

Магнитное напряжение контура, по которому замыкается поток якоря -

, А. (114)

Результаты расчёта магнитной цепи представлены в табл. 3 и табл. 4 для различных значений потока в долях от номинального.

Таблица 3. Расчётная напряжённость магнитного поля в зубцовом слое якоря

	1,75	1,881	2,072
	В1	Н1	В2	Н2	В3	Н3	Нзуб
0,5	0,719	0,8	0,854	1,0	1,051	1,1	0,983
0,75	1,078	1,15	1,281	1,8	1,576	13	3,558
0,9	1,294	2,0	1,537	10	1,891	150	32
1,0	1,438	5	1,707	35	2,101	250	65,833
1,05	1,51	7,5	1,793	75	2,206	475	130,417
1,1	1,582	15	1,878	100	2,311	700	185,833
1,15	1,654	25	1,964	175	2,417	950	279,167
1,3	1,869	125	2,22	560	2,732	1650	669,167

Таблица 4. Кривая намагничивания и переходная характеристика.

	Ф/Фн
	0,5	0,75	0,9	1	1,05	1,1	1,2	1,3
Bг	0,75	1,125	1,35	1,5	1,575	1,65	1,8	1,95
Hг	0,5	2,5	4	7	9,5	14,5	40	190
Fг	8,4	42	67,2	117,6	159,6	243,6	672	3192
B	0,41	0,615	0,738	0,82	0,861	0,902	0,984	1,066
Fд	2018,84	3028,26	3633,91	4037,68	4239,56	4441,45	4845,22	5248,98
B3	1,051	1,576	1,891	2,101	2,206	2,311	2,522	2,732
Hзуб	0,983	3,558	32	65,833	130,417	185,833	279,167	669,167
Fзуб	6,104	22,095	198,72	408,83	809,89	1154,02	1733,63	4155
Bя	0,466	0,699	0,839	0,932	0,978	1,025	1,118	1,211
Hя	0,6	0,78	0,9	1	1,05	1,1	1,15	1,55
Fя	8,76	11,39	13,15	14,607	15,338	16,06	16,8	22,64
Bс	0,55	0,825	0,99	1,1	1,155	1,21	1,32	1,43
Hс	4,5	7	9	11	12	13	16	35
Fс	191,939	298,571	383,877	469,2	511,837	554,49	682,449	1493
Fст	72	108	129,6	144	151,2	158,4	172,8	187,2
Fн0	2306,04	3510,83	4426,26	5191,92	5887,43	6568,02	8122,89	14292,82
F0/Fн0	0,4442	0,6762	0,8525	1,0	1,1339	1,2651	1,5645	2,7529
Fдзя	2033,71	3061,75	3845,78	4461,12	5064,79	5611,53	6595,65	9426,62

Кривая намагничивания представлена на рис. 3, а переходная характеристика - на рис. 4.

Рисунок 3. Кривая намагничивания

Размагничивающее действие поперечной реакции якоря в первом приближении -

А. (115)

Уточнённое размагничивающее действие поперечной реакции якоря -

А. (116)

Намагничивающая сила (МДС) последовательной обмотки на пару полюсов -

А. (117)

Число витков последовательной обмотки на полюс -

. (118)

Намагничивающая сила (МДС) параллельной обмотки с поправкой на приближённость расчётов -

, А. (119)

Ориентировочная мощность, потребляемая параллельной обмоткой -

. (120)

Максимальный ток параллельной обмотки -

А. (121)

Число витков параллельной обмотки на полюс -

(122)

Ориентировочное значение плотности тока в параллельной обмотке -

, А / мм². (123)

Ориентировочная площадь поперечного сечения провода параллельной обмотки -

мм². (124)

Для параллельной обмотки возбуждения с нагревостойкостью класса B примем эмалированный провод марки ПЭТВ с круговым поперечным сечением.

Принятые размеры поперечного сечения провода параллельной обмотки -

, мм. , мм². (125)

Расчётная плотность тока в параллельной обмотке -

А / мм². (126)

Коэффициент укладки рядовой обмотки-

(127)

Полная площадь поперечного сечения параллельной обмотки в окне между главным и коммутирующим полюсами -

, см². (128)

Катушку стабилизирующей обмотки соединим последовательно (а_со = 1), так как = 134,43 А не превышает 200 А и округление числа витков до целого нельзя считать грубым.

Ориентировочное значение плотности тока в последовательной обмотке -

,2, А / мм². (129)

Ориентировочная площадь поперечного сечения провода последовательной обмотки -

мм². (130)

Для многослойных катушек последовательной обмотки примем провод прямоугольного сечения ПСД с двухсторонней толщиной изоляции . Сочетание размеров его сторон при намотке плашмя выберем в соотношении 1:1,55.

Принятые размеры неизолированного провода для последовательных обмоток в цепи якоря -

(131)

Расчётная плотность тока в обмотках, включённых последовательно в цепь якоря -

, А / мм². (132)

Площадь поперечного сечения катушки последовательной обмотки в окне между главным и коммутирующим полюсами -

см². (133)

Основные результаты расчёта главной магнитной цепи и уточнённые параметры обмоток возбуждения сведены в табл. 5.

Таблица 5 Параметры главной магнитной цепи и обмоток возбуждения

8,4	10,738	0,25	6,625	15,594	32,73	4,308	42,653
0,006	1396	3,208	16,38	1	1,4914	4,098	0,6372

1.5 Расчёт магнитной цепи коммутирующих полюсов

Расчётная длина лобовых частей полусекции обмотки якоря -

, см. (134)

Приведённая удельная магнитная проводимость для потоков рассеяния на один паз якоря -

Гн / см. (135)

Усреднённое значение реактивной ЭДС -

В. (136)

Индукция в воздушном зазоре под коммутирующим полюсом -

Тл. (137)

Магнитный поток в воздушном зазоре под коммутирующим полюсом (длина наконечника полюса принимается равной длине сердечника якоря) -

, Вб. (138)

Принятое значение коэффициента рассеяния потока коммутирующих полюсов -

(139)

Магнитный поток в сердечнике коммутирующего полюса -

Вб. (140)

Воздушный зазор под коммутирующим полюсом -

см. (141)

Ширина наконечника коммутирующего полюса -

см. (142)

Примем и изменим направление шихтовки полюса. В таком случае для образования выступов, удерживающих катушку, необходимо сократить на 1 см длину сердечника, сохранив длину наконечника равной длине сердечника якоря.

Расчётная длина сердечника коммутирующего полюса -

, см. (143)

Индукция в сердечнике -

, Тл. (144)

Наибольшее значение индукции в станине -

Тл. (145)

Коэффициент воздушного зазора для коммутирующих полюсов -

 (146)

Магнитное напряжение воздушного зазора на пару коммутирующих полюсов -

А. (147)

Намагничивающая сила пары коммутирующих полюсов -

А. (148)

Число витков катушки коммутирующего полюса -

(149)

Число параллельных ветвей, размеры провода и плотность тока для обмотки коммутирующих полюсов выбираем такими же, как и для последовательной обмотки возбуждения.

Площадь поперечного сечения катушки в междуполюсном окне -

см². (150)

Результаты расчёта магнитной цепи коммутирующих полюсов сведены в табл. 6.

Таблица 6 Результаты расчёта магнитной цепи коммутирующих полюсов

1,478	0,293	0,4	3,47	16	3,47	1,51	39	15,941

На рис. 5 представлен чертеж квадранта поперечного сечения магнитной цепи двигателя.

2. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ ДВИГАТЕЛЯ

2.1 Расчёт потерь и коэффициента полезного действия в номинальном режиме

В соответствии с ГОСТ 183-74 расчётной рабочей температурой обмоток с изоляцией класса В следует считать 75єС. При этой температуре удельная электрическая проводимость меди составляет .

Сопротивление обмотки якоря при рабочей температуре -

, Ом. (151)

Потери в обмотке якоря -

, Вт. (152)

Средняя длина витка параллельной обмотки возбуждения -

, см. (153)

Сопротивление параллельной обмотки возбуждения при рабочей температуре -

, Ом. (154)

Потери в параллельной обмотке возбуждения -

, Вт. (155)

Средняя длина витка последовательной (стабилизирующей) обмотки возбуждения -

, см. (156)

Сопротивление последовательной обмотки возбуждения -

, Ом. (157)

Потери в последовательной обмотке возбуждения -

, Вт. (158)

Средняя длина витка обмотки коммутирующих полюсов -

, см. (159)

Сопротивление обмотки коммутирующих полюсов -

, Ом. (160)

Потери в обмотке коммутирующих полюсов -

, Вт. (161)

Электрические потери в скользящем контакте щётки-коллектор -

, Вт. (162)

Масса стали зубцового слоя якоря -

, кг. (163)

Фактор магнитных потерь, учитывающий изменение свойств стали марки 2013 в зависимости от частоты перемагничивания при индукции 1 Тл и особенности технологического процесса изготовления якоря -

, Вт / кг. (164)

Потери в стали зубцов якоря -

, Вт. (165)

Масса спинки якоря -

, кг. (166)

Потери в стали спинки якоря -

, Вт. (167)

Суммарная площадь контактной поверхности щёток -

, см². (168)

Окружная скорость коллектора -

, см / с. (169)

Потери на трение в скользящем контакте -

, Вт. (170)

Механические потери -

, Вт. (171)

Добавочные потери -

, Вт. (172)

Сумма всех потерь -

, Вт. (173)

Расчётный коэффициент полезного действия -

(174)

Результаты расчета потерь мощности в номинальном режиме сведены в табл. 7.

Таблица 7 Потери мощности и коэффициент полезного действия в номинальном режиме

2367,36	501,818	47,329	496,94	268,86
171,46	175,51	92,49	1110	457,1
6403	0,871

2.2 Выбор конструкции и приближённый расчёт вентилятора

Наружный диаметр колеса вентилятора -

, см.(175)

Внутренний диаметр колеса -

, см. (176)

Осевая длина лопатки вентилятора -

, см. (177)

Ориентировочное число лопаток -

(178)

Окружная скорость по наружному диаметру колеса вентилятора -

, м / с. (179)

Окружная скорость по внутреннему диаметру -

, м / с. (180)

С достаточной точностью можно полагать, что всё тепло, обусловленное потерями в машине, отводится воздушным потоком. Подогрев воздуха в машине с изоляцией класса В - єС, теплоёмкость воздуха - с_в = 1100 Дж/м³·єС.

Необходимое количество охлаждающего воздуха -

, м³ / с. (181)

Аэродинамическое сопротивление воздухопровода машины -

, Па·с² / м⁶. (182)

Необходимый рабочий напор вентилятора -

, Па. (183)

Плотность воздуха - ; аэродинамический коэффициент полезного действия вентилятора при закрытых входных отверстиях воздухопровода, когда , составляет .

Напор вентилятора при закрытых входных отверстиях воздухопровода -

[Па] (184)

Площадь окна для прохода воздуха на внешнем диаметре колеса вентилятора -

[м²] (185)

Максимальная скорость воздуха, обеспечиваемая вентилятором -

[м/с] (186)

Уравнение характеристики центробежного вентилятора с радиальными лопатками имеет следующий вид:

Задаваясь рядом значений в интервале 0 < V <0,6516, построим график .

Характеристика воздухопровода машины описывается уравнением . По этому уравнению, задаваясь рядом значений в интервале 0 < <0,6516, рассчитаем график и совместим его с графиком (рисунок 6).

Ориентировочное значение скорости охлаждающего воздуха по оси машины -

, м / с. (187)

2.3 Расчёт нагрева якоря и коллектора

Периметр изоляции паза якоря -

, см. (188)

Перепад температуры в пазовой изоляции обмотки якоря (односторонняя толщина нормализованной изоляции - ; удельная электропроводность меди при температуре нагрева 120є, предельно допустимой для изоляции класса В -; удельная теплопроводность пазовой изоляции класса В - л_п = 0,16·10^-2 Вт/см·єС ) -

, °С. (189)

Удельный тепловой поток теплорассеивающей поверхности сердечника якоря -

, Вт / см². (190)

Окружная скорость якоря -

, м / с. (191)

Расчётная скорость воздуха, охлаждающего поверхность якоря -

, м / с. (192)

Коэффициент теплоотдачи поверхности сердечника якоря -

, Вт / см²·°С. (193)

Превышение температуры сердечника якоря -

, °С. (194)

Удельный тепловой поток теплорассеивающей поверхности лобовых частей обмотки якоря -

, Вт / см. (195)

Коэффициент теплоотдачи поверхности лобовых частей обмотки якоря -

, Вт / см²·°С. (196)

Превышение температуры лобовых частей обмотки якоря -

,°С. (197)

Среднее превышение температуры обмотки якоря -

,°С. (198)

Удельный тепловой поток теплорассеивающей поверхности коллектора -

, Вт / см². (199)

Превышение температуры коллектора -

,°С. (200)

2.4 Расчёт нагрева обмоток возбуждения главных полюсов

Периметр обдуваемой охлаждающим воздухом поверхности катушек обмотки -

, см. (201)

Площадь обдуваемой охлаждающим воздухом поверхности катушек -

, см². (202)

Удельный тепловой поток с теплорассеивающей поверхности обмотки возбуждения -

, Вт / см². (203)

Коэффициент теплоотдачи поверхности обмоток возбуждения -

, Вт / см²·°С. (204)

Превышение температуры поверхности обмоток возбуждения -

, °С. (205)

Средний коэффициент теплопроводности по ширине катушки, пропитанной компаундной массой -

, Вт / см·°С. (206)

Перепад температуры внутри катушки -

, °С. (207)

Перепад температуры в наружной изоляции катушки (бандаж толщиной 0,02 см из про-питанной стеклоленты с теплопроводностью 0,26·10^-2 Вт/см·єС) -

, °С. (208)

Превышение температуры наиболее нагретых областей обмоток возбуждения -

,°С. (209)

2.5 Расчёт нагрева обмоток коммутирующих полюсов

Периметр обдуваемой охлаждающим воздухом поверхности катушек -

, см. (210)

Площадь обдуваемой охлаждающим воздухом поверхности катушек -

, см². (211)

Удельный тепловой поток -

, Вт / см². (212)

Коэффициент теплоотдачи для изолированной поверхности -

, Вт / см²·°С . (213)

Превышение температуры поверхности изолированных катушек -

, °С. (214)

Средний коэффициент теплопроводности по ширине катушки, пропитанной компаундной массой -

, Вт / см·°С. (215)

Перепад температуры внутри катушки -

(216)

Перепад температуры в наружной изоляции катушки (бандаж толщиной 0,02 см из пропитанной стеклоленты с теплопроводностью 0,26·10^-2 Вт/см·єС) -

(217)

Превышение температуры наиболее нагретых областей многослойной обмотки коммутирующих полюсов -

, °С. (218)

Результаты расчёта вентиляции и нагрева двигателя сведены в табл. 8.

Таблица 8 Основные результаты теплового расчёта

см	см	см	м3/с	м/с	єС	єС	єС	єС	єС	єС	єС
45	37,60	6,75	0,29	11,26	11,22	29,87	71,3	60,62	43,56	34,64	36,8

Расчёт и построение рабочих характеристик

Номинальный ток якоря -

, А. (219)

Номинальный ток возбуждения -

, А. (220)

ЭДС якоря -

(221)

Результирующая намагничивающая сила на пару полюсов в относительных единицах -

(222)

По кривой намагничивания для вычисленных значений необходимо найти соответствующие значения .

Угловая скорость якоря -

(223)

Ток, потребляемый двигателем -

(224)

Потребляемая мощность -

(225)

Потери в роторе при холостом ходе -

,Вт (226)

Ток якоря при холостом ходе -

,А (227)

Мощность на валу двигателя -

(228)

Коэффициент полезного действия -

 (229)

Вращающий момент -

(230)

Таблица 9 Результаты расчёта рабочих характеристик двигателя

д. е.	0,25	0,5	0,75	1,0	1,25
	334,085	328,17	322,256	316,341	310,426
	1,014	1,019	1,015	1,004	0.984
	1,05	1,05	1,05	1,05	1,05
	76,827	75,467	74,807	74,747	72,386
	35,648	69,255	102,863	136,47	170,078
	12,12	23,547	34,973	46,399	57,8265
	10,331	21,064	31,342	41,165	50,533
	0,8523	0,8945	0,896	0,8781	0,8638
	186,6	383,2	577,3	765,1	948,2

По данным табл. 9 построим графики рабочих характеристик (рис. 7).



Расчёт параметров, определяющих характер переходных процессов

Динамический момент инерции ротора -

, Н·м.

Электромеханическая постоянная времени -

, с.

Индуктивность цепи якоря некомпенсированного двигателя -

, Гн.

Электромагнитная постоянная времени цепи якоря -

, с.

Индуктивность параллельной обмотки в режимах, близких к номинальному -

, Гн.

3.ПРИНЯТЫЕ РЕШЕНИЯ В ХОДЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

В данной курсовой работе была принята простая волновая обмотка, поскольку она не требует уравнителей первого рода. Рекомендуемый фрагмент условий её выполнения представлен следующими соотношениями: при p=2 число коллекторных делений на паз составляет 3.

Для открытых прямоугольных пазов использовалась изоляция класса В, с применением провода прямоугольного сечения марки ПСД с двухсторонней изоляцией.

Ширина сердечника коммутирующего полюса принята равной ширине наконечника , при этом необходимо изменить направление шихтовки полюса. В таком случае для образования выступов, удерживающих катушку, воспользовались сокращением на 1 см длины сердечника.

Подшипники были приняты средней серии, шариковые радиальные однорядные. Для охлаждения электродвигателя постоянного тока используется центробежный вентилятор с радиальным расположением лопаток.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Битюцкий И. Б. Двигатель постоянного тока. [Электронный ресурс]: Методическое пособие к курсовому проекту по электрическим машинам. - Липецк: ЛГТУ, 2008.

2. Битюцкий И.В. Электромагнитный расчет двигателя постоянного тока [Текст]: Методические указания к курсовому проекту по электрическим машинам / И.В. Битюцкий. - Липецк: ЛГТУ, 1995. - 48 с.

3. Битюцкий И.В. Расчет нагрева, рабочих характеристик и динамических параметров двигателя постоянного тока [Текст]: Методические указания к курсовому проекту по электрическим машинам / И.В. Битюцкий. - Липецк: ЛГТУ, 1980. - 30 с.

4. Копылов И.П. Проектирование электрических машин [Текст]: Учеб. пособие для вузов / И.П. Копылов, Ф.А. Горяинов, Б.К. Клоков и др. Под редакцией И. П. Копылова. - М.: Энергия. 1980. - 496 с.

5. Гольдберг О. Д., Гурин Я. С., Свириденко И. С. Проектирование электрических машин[Текст]: Учебник для вузов / О. Д. Гольдберг, Я. С. Гурин, И. С. Свириденко. Под редакцией О. Д. Гольдберга. - М.: Высшая школа. 2001. 430 с.

Размещено на Allbest.ru