тёма курсак / 4 тёма
.doc
Расчёт магнитной цепи МПТ
Данные для расчёта:
-
Диаметр якоря Да= 210 мм;
-
Активная длина якоря lа= 245 мм;
-
Число пар полюсов р= 2;
-
Расчётный коэффициент полюсной дуги аδ= 0,68;
-
Отношение t1/bz3= 3;
-
Воздушной зазор δ= 2,7 мм;
-
Высота паза hz= 37 мм;
-
Высота главного полюса hm=84 мм;
-
Коэффициент магнитного рассеяния G= 1,1;
-
Число пазов якоря Z= 27;
Номинальная магнитная индукция в воздушном зазоре Bδ ном.= 0,6 Тл.
Определение геометрических размеров машины постоянного тока.
Полюсное деление:
τ= π*Да/2р = 3,14*0,21/4 = 0,165м,
где Да-диаметр якоря; р-число полюсов.
Зубцовое деление
верхней части зубца
t1 = π*Да/Z = 3,14*0,21/27 = 0,024м,
у основания
t3 = π*(Да-2hz)/Z = 3,14*(0,21-2*0,037)/27 = 0,016м,
где Z-число пазов якоря; hz-высота паза,
посередине
t2 = (t1+t3)/2 = (0,024+0,016)/2 = 0,02м.
Ширина зубца у основания:
bz3 = t1/t1/bz3 = 0,024/3 = 0,008м.
Размер паза
bn = t3-bz3 = 0,016-0,008 = 0,008м.
Ширина зубца:
в верхней части
bz1 = t1-bn= 0,024-0,008 = 0,016м,
посередине
bz2 = (bz1+bz3)/2 = 0,016+0,008 = 0,012м.
Расчетная длина воздушного зазора
lδ = (la+(la-0,005))/2 = (0,245+(0,245-0,005))/2 = 0,243м.
Определение зубцового коэффициента
Верхняя часть зубца:
Kz1 = (t1*lδ)/(bz1*la*Kc) = (0,024*0,0243)/(0,016*0,245*0,95) = 1,57.
Средняя часть зубца:
Kz2 = (t2*lδ)/(bz2*la*Kc) = (0,02*0,243)/(0,012*0,245*0,95) = 1,74.
Нижняя часть зубца
Kz3 = (t3*lδ)/(bz3*la*Kc) = (0,016*0,243)/(0,008*0,245*0,95) = 2,1,
где Kc= 0,95- коэффициент заполнения сталью
Определение номинальных значений индукции, магнитного потока,
МДС в воздушном зазоре
Магнитный поток
ФδH = BδH*lδ*bδ,
где bδ= aδ*τ- расчетное полюсное деление.
bδ= 0,68*0,165 = 0,112 м.
ФδH = 0,6*0,243*0,112 = 0,0164 Вб.
МДС в воздушном зазоре
Fδ= Hδ*δ = (Bδ*δ*Kδ1)/μ0.
Kδ1= t1/(t1-γ1*δ)- коэффициент воздушного зазора, вызванный
зубчатzостью якоря.
γ1= (bn/δ)2/(5+bn/δ) = (0,008/0,0027)2/(5+0,008/0,0027) = 1,102 ,
Kδ1 = 0,024/(0,024-1,102*0,0027) = 1,143 ,
Fδ= (0,6*0,0027*1,143)/4π*10-7 = 1474,34 А.
μ0= 4π*10-7 Гн/м- магнитная постоянная.
Определение расчетного значения магнитной индукции в зубце
в верхней части зубца
Bz1= Kz1*Bδ = 1,57*0,6 = 0,942 Тл ,
в средней части зубца
Bz2 = Kz2*Bδ = 1,74*0,6 = 1,044 Тл,
у основания зубца
Bz3= Kz3*Bδ = 2,1*0,6 = 1,26 Тл.
Определение напряженности магнитного поля и магнитного
напряжения в зубцовой зоне якоря
Определяем по выражению усреднения Симпсона
Hz = (Hz1+4Hz2+Hz3)/6
По таблице П1 приложения определяются:
Hz1 = 439 А/м,
Hz2 = 561 А/м,
Hz3 = 1010 А/м,
Hz= (Hz1+4Hz2+Hz3)/6= (439+4*561+1010) = 615,5 А/м.
Магнитное напряжение в зубцовой зоне якоря
Fz = Hz*hz, где hz- высота паза.
Fz= 615,5*0,037 = 22,77 А.
Определение индукции, напряженности магнитного поля и
магнитного напряжения в спинке якоря
Ba = Фδ/(2la*ha*Kc)
где ha- высота спинки якоря
1,0 Tл ≤ Ba ≤ 1,5 Тл.
Принимаем Ва = 1,3 Тл и по таблице П1 приложения определяем
напряженность магнитного поля якоря:
Ha= 1140 А/м
ha= Фδ/(2la*Ba*Kc) = 0,0164/(2*0,245*1,3*0,95) = 0,0271 м.
Fa= Ha*La,
где La= (π*(Да-2hz-ha)/4p)+ha/2= (3,14*(0,21-2*0,037- 0,0271)/8)+0,0271/2 =
= 0,0563 м.
Fa= 1140*0,0563= 64,125 А.
Определение индукции, напряженности магнитного поля и маг-
нитного напряжения в сердечнике главных полюсов
Bm= (G*Фδ)/(lm*bm*Kc)
lm= la-0,005 = 0,245-0,005 = 0,24 м.
1,2 Тл ≤ Bmн ≤ 1,6 Тл,
выбираем Bmн= 1,4 Тл
bm = (G*Фδ)/(lm*bm*Kc) = (1,24*0,0164)/(0,24*1,4*0,95) = 0,0637 м.
Hm = 500 А/м (определяем по таблице П2 приложения),
Fm= Hm*hm = 500*0,084= 42А.
Определение индукции, напряженности магнитного поля и маг-
нитного напряжения в ярме
Bя= (G*Фδ)/(2*hя*lя);
1,1 Тл ≤ Вян ≤ 1,2 Тл,
где hя- высота ярма.
hя = (G*Фδ)/(2*Bя*lя) = (1,24*0,0164)/(2*1,15*0,324) = 0,273 м,
Bя = 1,15 Тл,
lя = lm+0,4*Да= 240+0,4*210 = 0,324 м,
Lя= (π*(Да+2*(δ+hm)+hя)/4р)+hя/2 – длина средней силовой линии ярма.
Lя= (3,14*(0,21+2*(0,0027+0,084)+0,0273)/8)+0,0273/2 = 0,174 м.
Hя = 1187 А/м (определяется по таблице П3 приложения).
Fя= 1187*0,174 = 206,2А.
Определяем сумму магнитных напряжений всех участков
магнитной цепи на пару полюсов
2FB = 2Fδ+2Fz+2Fa+2Fm+2Fя= 2iB*wB,
2FB = 2*1474,3+2*22,77+2*64,125+2*42+2*206,2= 2iB*wB= 3618,72 А.
Повторяем расчет с пункта 3 по пункт 9 и определяем сумму магнитных напряжений всех участков магнитной цепи на пару полюсов для значений 0,5Фδн; 0,75Фδн; 0,9Фδн; 1,1Фδн;1,25Фδн.
Результаты расчетов сводим в таблицу 4.
Таблица 4
-
Наименование величин
Значение при
0,5Фδн
0,75Фδн
0,9Фδн
1,0Фδн
1,1Фδн
1,25Фδн
Основной магнитный поток,Вб
0,0082
0,0123
0,0148
0,0164
0,018
0,0205
Магнитная индукция, Тл
в воздушном зазоре
0,3
0,45
0,54
0,6
0,66
0,75
в верхней части зубца
0,471
0,707
0,848
0,942
1,036
1,178
в средней части зубца
0,522
0,783
0,94
1,044
1,148
1,305
в нижней части зубца
0,63
0,945
1,134
1,26
1,386
1,575
в полюсах
0,7
1,05
1,26
1,4
1,54
1,75
в спинке якоря
0,65
0,975
1,17
1,3
1,43
1,44
в ярме
0,575
0,8625
1,035
1,15
1,265
1,4375
Напряженность магнитного поля, А/м
Hz1
161
266
352
439
541
800
Hz2
180
372
437
561
739
1160
Hz3
226
442
701
1010
1530
3770
Hz=1/6(Hz1+4Hz2+Hz3)
184,5
326
466,8
615,5
837,8
1535
полюсов Hm
67
190
330
500
820
2500
спинки якоря Ha
236
475
779
1140
1780
5065
ярма Hя
466
758
978
1187
1475
2352
МДС воздушного зазора Fδ,А
737,15
1105,73
1326,87
1474,34
1621,73
1842,88
Магнитное напряжение, А
зубцовой зоны якоря Fz
6,83
12,06
17,27
22,77
30,9
56,89
полюсов Fm
5,628
15,96
27,72
42
68,88
210
спинки якоря Fa
13,29
26,74
43,86
64,125
100,21
285,16
ярма Fя
80,94
131,66
169,88
206,2
256,2
408,54
Сумма магнитных напряжений всех участков магнитной цепи на пару полюсов, 2FB, А
1687,7
2584,3
3171,2
3618,7
4155,8
5608,8
Вывод: