Проект электрического двигателя постоянного тока

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ЛГТУ)

Кафедра электропривода

РАСЧЁТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по электрическим машинам

Исполнитель …………………….. / А. В. Жердев /

Руководитель ……………………. / Д. И. Шишлин /

Липецк - 2011

ЗАДАНИЕ

НА ПРОЕКТ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Вариант № 16

1. Номинальная мощность - Рн = 55 кВт.

2. Номинальное напряжение - Uн = 220 В.

3. Номинальная частота вращения - nн = 1500 об/мин.

4. Ориентировочная высота оси вращения - hов = 280 мм.

5. Диаметр и длина свободного конца вала - d1 Ч l1 = 65 Ч 140 мм мм.

6. Способ возбуждения - параллельное со стабилизирующей последовательной обмоткой.

7. Класс изоляции по нагревостойкости - В.

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.

Дата выдачи задания 12.02.2010

Срок исполнения 14 недель

Подпись преподавателя ….

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Электромагнитный расчёт двигателя.

1.1 Выбор главных размеров и электромагнитных нагрузок.

1.2 Выбор типа обмотки и расчёт зубцового слоя якоря.

1.3 Выбор размеров коллектора и щёток.

1.4 Расчёт главной магнитной цепи.

1.5 Расчёт магнитной цепи коммутирующих полюсов.

2. Тепловой расчёт двигателя.

2.1 Расчёт потерь и коэффициента полезного действия в номинальном режиме.

2.2 Выбор конструкции и приближённый расчёт вентилятора.

2.3 Расчёт нагрева якоря и коллектора.

2.4 Расчёт нагрева обмоток возбуждения главных полюсов.

2.5 Расчёт нагрева обмоток коммутирующих полюсов.

3. Расчёт и построение рабочих характеристик.

4. Расчёт параметров, определяющих характер переходных процессов.

5. Краткое обоснование и описание принятых технических решений.

6. Библиографический список, содержащий лишь те литературные источники, которые использованы в работе над проектом.

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)

электромагнитный нагрузка обмотка магнитный

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)

в) ближайшее меньшее значение, выбранное из стандартного ряда -

[см]

Коэффициент полюсной дуги -

[д. е.]

Предварительное значение линейной нагрузки якоря -

[А/см]

Предварительное значение индукции в воздушном зазоре под главным полюсом -

[Тл]

Расчётная длина сердечника якоря -

[см]

Принятое число полюсов -

2р = 4

Полюсное деление -

[см]

Соотношение размеров сердечника якоря -

[д.е.]

Частота перемагничивания якоря в номинальном режиме -

[Гц]

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	0,76	14,103	4	25,683	0,549	50
2	29,4	0,657	280	0,78	19,016	4	23,091	0,824	50

Для дальнейших расчётов принят вариант 1.

1.2 Выбор типа обмотки и расчёт зубцового слоя якоря

Предварительное значение ЭДС якоря в номинальном режиме -

[B] (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)

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 -

(24)

Шаг по коллектору для простой волновой обмотки -

 (25)

К дальнейшему расчёту приняты:

, , , , (26)

Первый частичный шаг обмотки якоря -

=-0,5[д.е.] (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 -

= 2050

[A/мм2] (34)

Предварительное значение площади поперечного сечения эффективного проводника -

[мм2] (35)

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

Примем следующие значения толщины изоляции обмоток якоря:

1) изоляция катушек двухсторонняя = 2*0,75 мм;

2) корпусная изоляция = 2*0,25 мм по ширине паза и

= 3*0,25 мм по высоте;

3) изоляционная прокладка = 0,5 мм.

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 -

[A/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 см, 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
102	34	59	16,5	7,613	1,22	1,169	3,425	309,402	0,76	2,074

Магнитный поток пары полюсов в воздушном зазоре в номинальном режиме -

=(0,0122056) = (0,0122056) [Вб] (46)

Окончательное расчётное значение длины сердечника якоря -

[см] (47)

Чертеж принятого зубцового деления с заполненным пазом представлен на рис. 1.

1.3 Выбор размеров коллектора и щёток

Примем величину коллекторного деления с учётом толщины изоляционной прокладки между коллекторными пластинами составляет 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 петлевых обмоток ) -

Примем = 3

 [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 пальце -

Примем плотность тока под щеткой А/см2

[см2] (57)

Предварительная суммарная длина контактной поверхности комплекта щёток на одном пальце -

[см] (58)

Принятая суммарная длина контактной поверхности щёток на одном пальце -

Примем [см] и

[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)

Чертеж спроектированной коллекторной пластины представлены на рис. 2.

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/м] (101)

Магнитное напряжение спинки якоря -

[А] (102)

Принятое значение индукции в ярме массивной станины -

[Тл] (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 расчета магнитно 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

	k1=1,737	k2=1,848	k3=2,002
Ф/Фн	B1	H1	B2	H2	B3	H3	Hзуб
0,5	1,009	1,1	1,224	1,6	1,555	11	3,083
0,75	1,5135	8	1,836	85	2,333	775	187,167
0,9	1,8162	75	2,2032	520	2,799	1840	665,837
1	2,018	225	2,448	1230	3,111	2250	1232
1,05	2,1189	300	2,57	1570	3,266	2850	1572
1,1	2,2198	560	2,6928	2000	3,422	3300	1977
1,15	2,32	850	2,8152	2170	3,577	3600	2188

Таблица 4

Кривая намагничивания и переходная характеристика

	Ф/Фн
	0,5	0,75	0,9	1	1,05	1,1	1,2
Bг	0,75	1,125	1,35	1,5	1,575	1,65	1,8
Hг	3,5	5,25	6,5	7	7,35	7,7	8,4
Fг	59,5	89,25	107,1	119	124,95	130,9	142,8
B	0,3810	0,571	0,686	0,76205	0,8	0,838	0,914
Fд	2442,5	3663,75	4396,5	4885	5129,25	5373,5	5862
B3	1,555	2,333	2,7998	3,111	3266	3,422	3,733
Hзуб	3,083	187,167	665,833	1232	1572	1977	2188
Fзуб	21,121	1282	4561	8443	10770	13540	14990
Bя	0,447	0,674	0,804	0,909	0,938	0,983	1,072
Hя	0,6	0,75	0,88	0,98	1	1,05	1,13
Fя	5,764	7,204	8,453	9,414	9,606	10,086	10,855
Bс	0,65	0,975	1,17	1,3	1,365	1,43	1,56
Hс	5,3	8,6	12	16	19	24	34
Fс	146,09	237,052	330,77	441,374	523,719	661,54	937,182
Fст	72	108	129,6	144	151,2	158,4	172,8
Fн0	2747	5387	9537	14040	16700	19870	22120
F0/Fн0	0,1956	0,3836	0,6792	1	1,1894	1,4152	1,5755
Fдзя	2469	4953	8966	13340	15900	18920	20860

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



Рис. 3. Кривая намагничивания

Рис. 4. Переходная характеристика

[см], [см], [см], [см]

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 цепью параллельной обмотки -

[кВт] (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 параллельных обмоток возбуждения с нагревостойкостью класса B рекомендуется 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)

Катушки стабилизирующей обмотки соединим в две параллельные ветви , так как превышает 200 А и округление числа витков катушки до целого оказывается грубым.

Ориентировочное значение плотности тока в последовательной обмотке -

[А/мм2] (129)

Ориентировочная площадь поперечного сечения провода последовательной обмотки

[мм2] (130)

Для многослойных катушек последовательной обмотки рекомендуется провод прямоугольного сечения ПСД с двухсторонней толщиной изоляции . Сочетание размеров его сторон при намотке плашмя выбираем 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 -

[мм2] (133)

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

Таблица 5

Параметры главной магнитной цепи и обмоток возбуждения

8,5	10,401	0,262	7,504	9,606	22,5	2,462	27,586
0,006	2059	3,428	41,182	2	0,336	4,177	0,432

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 коммутируемой секции -

[В] (136)

Индукция в воздушном зазоре под коммутирующим полюсом -

[Тл] (137)

Магнитный поток в воздушном зазоре под коммутирующим полюсом -

[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)

Примем .

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

1,814	0,375	0,392	4,241	13,103	4,241	1,587	35	14,465

На рис. 5 представлен эскиз 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 -

[д. е.] (174)

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

Таблица 7

Потери мощности и коэффициент полезного действия в номинальном режиме

2500	680,403	45,512	1008	755,061
333,967	276,212	439,823	2250	830,567
9119	0,891

2.2 Выбор конструкции и приближённый расчёт вентилятора

Наружный диаметр колеса вентилятора -

[см] (175)

Примем [см].

Внутренний диаметр колеса -

[см] (176)

Примем [см].

Осевая длина лопатки вентилятора -

[см] (177)

Примем [см].

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 - св = 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 <1,58, построим график .

Характеристика воздухопровода машины описывается уравнением . По этому уравнению, задаваясь рядом значений в интервале 0 < <1,58, рассчитаем график и совместим его с графиком (рис.6).

Ориентировочное значение скорости охлаждающего воздуха по оси машины -

(187)



Рис. 6. Совмещенные расчетные характеристики вентилятора и воздухопровода

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 -

лп = 0,16·10-2 Вт/см·єС ) -

[єС] (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·єС] (193)

Превышение температуры сердечника якоря -

[єС] (194)

Удельный тепловой поток теплорассеивающей поверхности лобовых частей обмотки якоря -

[Вт/см] (195)

Коэффициент теплоотдачи поверхности лобовых частей обмотки якоря -

[Вт/см2·єС] (196)

Превышение температуры лобовых частей обмотки якоря -

[єС] (197)

Среднее превышение температуры обмотки якоря -

[єС] (198)

Удельный тепловой поток теплорассеивающей поверхности коллектора -

[Вт/см2] (199)

Превышение температуры коллектора -

[єС] (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·єС] (204)

Превышение температуры поверхности обмоток возбуждения -

[єС] (205)

Средний коэффициент теплопроводности по ширине катушки, пропитанной компаундной массой -

[Вт/см•єС] (206)

Перепад температуры внутри катушки -

[єС] (207)

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

[єС] (208)

Превышение температуры наиболее нагретых областей обмоток возбуждения -

[єС] (209)

2.5 Расчёт нагрева обмоток коммутирующих полюсов

2.5.1 Нагрев многослойных катушек

Периметр обдуваемой охлаждающим воздухом поверхности катушек -

[см] (210)

Площадь обдуваемой охлаждающим воздухом поверхности катушек -

[см], [см]

[см2] (211)

Удельный тепловой поток -

 [Вт/см2] (212)

Коэффициент теплоотдачи для изолированной поверхности -

[Вт/см2·єС] (213)

Превышение температуры поверхности изолированных катушек -

[єС] (214)

Средний коэффициент теплопроводности по ширине катушки, пропитанной компаундной массой -

[Вт/см•єС] (215)

Перепад температуры внутри катушки -

[єС] (216)

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

[єС] (217)

Превышение температуры наиболее нагретых областей многослойной обмотки коммутирующих полюсов -

[єС] (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
47	39	7,5	0,415	29,602	14,257	15,554	45,215	39,809	72,02	30,009	55,54

3. 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 -

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
	217,154	214,307	211,461	208,614	205.768
	1,106	1.109	1,107	1,1	1.087
	1,04	1,05	1,045	1,03	1,025
	155,027	151,537	150,24	150.376	149,048
	98,646	193,029	287,412	381,794	476,177
	21,702	42,466	63,231	83,995	104,759
	17,144	36,946	56,107	74,628	92,507
	0,79	0,87	0,887	0,888	0,883
	110,585	243,808	373,452	496,273	620,651

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

4. Расчёт параметров, определяющих характер переходных процессов

Динамический момент инерции ротора -

[кг•м2] (231)

Электромеханическая постоянная времени -

[с] (232)

Индуктивность цепи якоря некомпенсированного двигателя -

[Гн] (233)

Электромагнитная постоянная времени цепи якоря -

[с] (234)

Индуктивность параллельной обмотки в режимах, близких к номинальному -

[Гн] (235)

Сопротивление цепи возбуждения в номинальном режиме -

 [Ом] (236)

Постоянная времени цепи возбуждения -

[с] (237)

Размещено на Allbest.ru