Расчет двигателя постоянного тока

Расчет двигателя постоянного тока

Тип: ПН-45 №10423

Ток: постоянный

Мотор: 220В, 26.6А, 4.4кВт ,1500об/мин

Возбуждение: смешанное

Режим работы: длительный

Масса:105 кг , ГОСТ 183-41

Исходя из особенностей технического задания, расчет ведется с учетом известных геометрических параметров двигателя.

Расчет ведется по книге: Проектирование электрических машин .И.П.Копылов, Б.К.Клоков, В.П.Морозкин,.Б.Ф.Токарев. Под ред. И.П.Копылова. 3-е изд.,испр.и доп.

2002.-157с.:ил

\

Выбор главных размеров

1)Предварительное значение КПД двигателя выбираем по рис. 11.7;

2)Ток двигателя

3) Ток якоря

ток возбуждения определен опытным путем при испытании обмотки возбуждения. Результаты испытания прилагаются

4) Электромагнитная мощность

5) Диаметр якоря

6) Число полюсов 2p=4

7) Полюсное деление

8) Ширина полюсного наконечника

9) Коэффициент полюсной дуги

10) Длина якоря

11) Отношение длины магнитопровода к его диаметру

полученная λ характерна для машин данной серии

12) Произведение магнитной индукции и линейной нагрузки

13) По рис.11.10 принимаем значение индукции

\

Тогда линейная нагрузка равна

Расчет обмотки якоря

15) Ток параллельной ветви

16)Выбираем простую волновую обмотку с числом параллельных ветвей

17) Предварительное общее число эффективных проводников

18) Число пазов якоря Z=29

19) Число эффективных проводников в пазу

принимаем целое число

Тогда

20)Паз полузакрытый овальной формы

21) Число коллекторных пластин

22) Уточняем линейную нагрузку

уточненное значение линейной нагрузки не отличается от прежне рассчитанного значения.

23) Наружный диаметр коллектора

24) Окружная скорость коллектора

25) Коллекторное деление

26) Полный ток паза

27) Плотность тока исходя из диаметра проводника d=1.6мм и числу проводников 2

Где

Расчет геометрии зубцовой зоны

29) Сечение полузакрытого паза

Где

30) Высота паза (предварительно)

Высота шлица паза:

Ширина шлица

31) Ширина зубца

Где: допустимое значение индукции в стали зубца по табл. 11.9 при частоте перемагничивания стали зубцов:

32) Больший радиус

Принимаем

33) Меньший радиус

Принимаем

34) Расстояние между центрами радиусов

35) Минимальное сечение зубцов якоря

36) Предварительное значение ЭДС

Где по табл. 11.8

37) Предварительное значение магнитного потока на полюс

38) Для магнитопровода якоря принимаем сталь марки 2312. Индукция в сечении зубцов

Расчет обмотки якоря

39) Длина лобовой части витка

41)Полная длина обмотки якоря

42)Сопротивление обмотки якоря при температуре 20С°

43) Сопротивление обмотки якоря при 75С°

44) Масса меди обмотки якоря

45) Расчет шагов обмотки

а) шаг по коллектору и результирующий шаг

б)первый частичный шаг

в)второй частичный шаг

46 ) Значение внутреннего диаметра якоря

47) Высота спинки якоря

48 ) Принимаем для сердечников главных полюсов сталь марки 3411 толщиной 0,5мм

коэффициент рассеяния σг=1,15, длину сердечника lг=lδ=0,105

коэффициент заполнения сталью ширину выступа полюсного наконечника

49 ) Ширина сердечника главного полюса

50 )Индукция в сердечнике

51 ) Длина станины

52 ) Внешний диаметр станины

53 ) Внутренний диаметр станины

54 ) Высота главного полюса

55 ) Высота станины

56 ) Сечение станины где

Раcчетные сечения магнитной цепи

57 ) Сечение воздушного зазора

58 ) Длина стали якоря

59 ) Минимальное сечение зубцов якоря

60 ) Сечение спинки якоря

61 ) Сечение сердечника главного полюса

62 ) Сечение станины

Средние длины магнитных линий

63 )Воздушный зазор

64 ) Коэффициент воздушного зазора учитывающий наличие пазов на якоре

65 ) Расчетная длина воздушного зазора

68 ) Длина магнитной линии в сердечнике главного полюса

69 ) Воздушный зазор между главным полюсом и станиной

70 ) Длина магнитной линии в станине

Индукция в расчетных сечения магнитной цепи

71 ) Индукция в воздушном зазоре

72 ) Индукция в сечении зубцов якоря

73 ) Индукция в спинке якоря

74 ) индукция в сердечнике главного полюса

75 )Индукция в станине

76 ) Индукция в воздушном зазоре между главным полюсом и станиной

Магнитные напряжения

77 ) Магнитное напряжение воздушного зазора

78 ) Коэффициент вытеснения потока

79 ) Магнитное напряжение зубцов якоря

определяется по приложению 1 для стали марки 2312 при индукции в зубце согласно п 72

81 ) Магнитное напряжение сердечника главного полюса

82 ) Магнитное напряжение воздушного зазора между главным полюсом и станиной

83 )Магнитное напряжение станины (массивная сталь марки Ст3)

по приложению 1, для значения индукции в станине по п 75

84 )Суммарная МДС на полюс

Расчет характеристик намагничивания машины приведет в табл.1

85 )МДС переходной характеристики

Расчет параллельной обмотки возбуждения

86)Размагничивающее действие реакции якоря определяем по переходной характеристике

87) Необходимая МДС параллельной обмотки

88) Ширина катушки обмотки параллельного возбуждения

Средняя длина витка обмотки

Где односторонний зазор между катушкой и полюсом

89)Сечение меди параллельной обмотки

диаметр провода

90) Плотность тока обмотки возбуждения

91) Число витков на полюс

92)Полная длина обмотки

93) Сопротивление обмотки возбуждения при температуре 20С°

Получено опытным путем при испытании обмотки возбуждения

94)Сопротивление обмотки при 75С°

95) Масса меди обмотки возбуждения

Коллектор и щетки

96) Ширина нейтральной зоны

97) Ширина щетки

98) Поверхность соприкосновения щеток с коллектором

99)При допустимой плотности тока количество щеток на болт

Принимаем

100) Поверхность соприкосновения всех щеток с коллектором

101) Плотность тока под щетками

102) Активная длина коллектора

Коммутационные параметры

103) Ширина зоны коммутации

104) Отношение

что удовлетворяет условию

105) коэффициент магнитной проводимости паза

где

106) Реактивная ЭДС

107) Воздушный зазор под добавочным полюсом

108) Расчетная длина воздушного зазора под добавочным полюсом

где

109) Средняя индукция в зазоре под добавочным полюсом

Где принимаем для обеспечения несколько ускоренной коммутации

110) Ширина наконечника добавочного полюса

111) Магнитный поток добавочного полюса в воздушном зазоре

112) Принимаем коэффициент рассеяния добавочного полюса σ=2.5 , магнитный поток в сердечнике добавочного полюса

113) Сечение сердечника добавочного полюса

114) Расчетная индукция в сердечнике добавочного полюса

115) Высота добавочного полюса

Результаты расчета магнитной цепи добавочных полюсов приведены в табл 2

Расчет обмотки добавочных полюсов

119 ) МДС обмотки добавочного полюса

120 ) Число витков обмотки добавочного полюса на один полюс

121 )Сечение проводника

122 ) Длина сердечника

124 )Средняя длина витка обмотки добавочного полюса

ширина сердечника добавочного полюса

ширина катушки добавочного полюса

125 )Полная длина проводников обмотки

126 ) Сопротиаление обмотки добавочных полюсов при температуре t=20

127 )Cопротивление обмотки добавочных полюсов при t=75

128 ) Масса меди обмотки добавочных полюсов

Потери и КПД

129 )Электрические потери в обмотке якоря при t=75

130 ) Электрические потери в обмотке добавочных полюсов

131 )Электрические потери в обмотке добавочных полюсов

132 ) Электрические потери в переходном контакте щеток

133 )Потери на трение щеток о колетор где:

для марки ЭГ-14

134 ) Потери в подшипниках и на вентиляцию определяются по рис 11.28

135 ) Масса стали ярма якоря

136 ) Условная масса стали зубцов якоря

137 )Магнитные потери в ярме якоря

Где

138 )Магнитные потери в зубцах якоря

139 )Добавочные потери

140 )Сумма потерь

141 )Потребляемая мощность

142 ) Коэффициент полезного действия

Рабочие характеристики

При построении рабочих характеристик двигателя принимаем, потери холостого хода двигателя практически не меняются при изменении нагрузки и составляют:

144) При номинальном токе якоря ЭДС обмотки якоря

145) Номинальный магнитный поток в воздушном зазоре

146) МДС обмотки возбуждения

147) Полезная мощность на валу двигателя

148) КПД

149) Вращающий момент

Результаты расчетов для ряда значений тока якоря , сведены в табл.3. Рабочие характеристики двигателя приведены на рис. «Рабочие характеристики»

Тепловой расчет

150) Расчетные сопротивления обмоток

Где поправочный коэффициент, с помощью которого приводятся температуры обмоток к предельно допустимым температурам; при классе нагревостойкости В

151) Потери в обмотках

152) Коэффициент теплоотдачи с внешней поверхности якоря

153) Превышение температуры охлаждаемой поверхности якоря

154) Перепад температуры охлаждаемой поверхности якоря

Где:

155) Превышение температуры охлаждаемой поверхности лобовых частей обмотки якоря

где коэффициент теплоотдачи с лобовых поверхностей обмотки якоря