- •Проектирование машин постоянного тока
- •11.1. Серии машин постоянного тока
- •(Пазы овальные полузакрытые, обмотка двухслойная всыпная из круглого эмалированного провода, напряжение до 600в)
- •11.2. Задание на проектирование машины постоянного тока
- •11.3. Выбор главных размеров
- •11.4. Расчет обмотки и пазов якоря
- •11.5. Расчет воздушного зазора под главными полюсами. Компенсационная обмотка
- •11.6. Расчет магнитной цепи
- •11.7. Расчет оемотки возбуждения
- •11.8. Расчет коммутации
- •11.9. Расчет добавочных полюсов
- •11.10. Потери и кпд. Рабочие характеристики
11.7. Расчет оемотки возбуждения
Магнитодвижущая сила обмоток параллельного или независимого возбуждения на один полюс при нагрузке, А,
, (11.56)
где — продольная составляющая реакции якоря, возникающая при сдвиге щеток с геометрической нейтрали на относительную дугух: — МДС стабилизирующей обмотки; — размагничивающее действие поперечной реакции якоря.
При компенсации реакции якоря компенсационной обмотки составляющая принимается равной нулю.
Конструкции изоляции и крепления обмоток главных полюсов приведены в табл. 11.2, 11.3.
Средняя длина витка обмотки главного полюса (рис. 11.24), м,
, (11.57)
где — толщина изоляции катушки по табл. 11.2, 11.3 плюс односторонний зазор между катушкой и полюсом, который принимается равным (0,5...0,8)·10-3 м при диаметрах якоря до 0,5 м.
Рис. 11.24. К определению размеров катушек обмоток главных полюсов
Площадь сечения проводника обмотки при последовательном соединении катушек, м2,
, (11.58)
где — коэффициент запаса МДС обмотки возбуждения: = 1,1...1,2.
Марка и размеры проводов обмоток возбуждения выбираются в соответствии с табл. 11.18.
Таблица 11.18. Марка и размеры проводов обмоток возбуждения
Сечение, м2 |
Марка провода |
Тип обмотки |
Менее 8·10-6 |
ПЭТВ, ПЭТ-155, ПСД, ПСДК |
Многослойная катушка; проводники круглого сечения |
(8—25)·10-6 |
ПЭТВП, ПЭТП-155, ПСД, ПСДК |
Многослойная катушка; проводники прямоугольного сечения с отношением сторон 1,4 — 1,8 |
Более 25·10-6 |
Голая шинная медь |
Однослойная по ширине катушка с намоткой меди на ребро |
Многослойные катушки из проводников круглого сечения выполняют сплошными. Размеры катушек (рис. 11.24) ориентировочно могут быть приняты в зависимости от диаметра якоря:
, м |
0,09 |
0,106 |
0,110 |
0,132 |
0,156 |
0,018 |
, м |
0,0230,019 |
0,0320,018 |
0,0240,023 |
0,0250,03 |
0,0250,038 |
0,030,04 |
Катушки обмоток возбуждения машин с диаметром якоря свыше 0,2 м выполняют секционированными. Это увеличивает поверхность охлаждения обмоток и позволяет повысить плотность тока в обмотке возбуждения.
Проводники прямоугольного сечения и проводники из шинной меди наматываются плашмя, меньшей стороной сечения проводника по высоте катушки.
Для расчета числа витков необходимо задаться плотностью тока в обмотке возбуждения. Средние значения могут быть приняты равными (2...3)·106 А/м2 при исполнении по степени зашиты IP44 и (4,5...6)·106 А/м2 при исполнении по степени защиты IP22.
Число витков обмотки на один полюс
, (11.59)
где — номинальный ток возбуждения.
При укладке обмотки в межполюсном окне необходимо обеспечить воздушные промежутки между краями главных и добавочных полюсов и выступающими краями катушек и внутренней поверхностью станины не менее (6...8)·10-3 м.
Площадь сечения катушки, м2,
, (11.60)
где — диаметр изолированного провода (при проводах прямоугольного сечения необходимо вместо ввести ); — коэффициент заполнения, определяющий разбухание катушки.
Окончательные размеры катушек обмоток возбуждения устанавливаются после размещения в межполюсном окне главных и добавочных полюсов. Если площадь межполюсного окна не позволяет разместить обмотки, то необходимо увеличить внутренний диаметр станины.
Сопротивление обмотки возбуждения, Ом,
. (11.61)
Масса меди параллельной обмотки, кг,
. (11.62)
Максимальный ток обмотки возбуждения, А,
. (11.63)
Коэффициент запаса
, (11.64)
где должен быть не менее 1,1.
На главных полюсах машин без компенсационных обмоток параллельного или независимого возбуждения в целях повышения устойчивости работы двигателя и частичной компенсации реакции якоря выполняют стабилизирующую обмотку, которая соединяется последовательно с обмоткой якоря и обмоткой добавочных полюсов. Конструктивно стабилизирующая обмотка располагается либо у полюсного наконечника, либо между секциями катушек главных полюсов, при этом она одновременно выполняет роль дистанционной прокладки.
Плотность тока стабилизирующей обмотки принимают в первом приближении равной плотности тока в обмотках главных полюсов.
Число параллельных ветвей стабилизирующей обмотки принимают равным числу ветвей компенсационной обмотки и обмотки добавочных полюсов.
Число витков на один полюс стабилизирующей обмотки
, (11.65)
где — размагничивающее действие поперечной реакции якоря, А; — ток якоря, А;— число параллельных ветвей обмотки добавочных полюсов.
Полученное число витков округляют до ближайшего целого числа. Марка провода и конструкция обмотки выбираются согласно табл. 11.18.
Средняя длина витка обмотки, м,
где — толщина изоляции катушки согласно табл. 11.2 и 11.3 плюс односторонний зазор между катушкой и полюсом, который принимается равным (0,5...0,8)·10-3 при диаметрах якоря до 500 мм; — ширина катушки, которая определяется после выбора марки провода и размещения обмотки в межполюсном окне.
Сопротивление стабилизирующей обмотки, Ом,
. (11.67)