Методическое посібник з розрахунку машини постійного струму (МПТ)

року міністерство освіти Російської Федерации.

Пермський державний технічний университет.

Е.Ф.Беляев.

РОЗРАХУНОК І ПРОЕКТИРОВНИЕ.

ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН ПОСТІЙНОГО ТОКА.

МАЛОЇ МОЩНОСТИ.

Затверджене Редакционно-издательским радою університету у ролі навчально-методичного посібники з курсовому проектированию.

Перм 2001.

УДК 621.313.

Б44.

Рецензент канд. техн. наук, доц. А.І. Судаков.

Бєляєв Е.Ф. Б44 Розрахунок і проектування електричних машин постійного струму малої потужності: Учебно-метод. посібник по курсовому проектування /.

Перм. держ. техн. ун-т. Перм, 2000. 72 с.

Викладено методи розрахунку геометрії конструктивних елементів, параметрів і створення робочих характеристик машин постійного струму, що їх вручну, і на ЕОМ. Приведено методика розрахунку оптимального розміру магніту постійного струму для порушення машин, і навіть спрощений теплової розрахунок. Теоретичні питання продекламовано прикладами расчета.

Призначено для студентів заочних відділень вузів специальности.

«Електромеханіка», котрі займаються вивченням питань проектування електричних машин.

УДК 621.313.

(Пермський державний технічний університет, 2000.

Проектування електричних машин (ЕМ) включає розрахунок і конструювання. Розрахунок машини представляє математично неопределённую завдання (т.к. число невідомих (які підлягають визначенню (перевищує рівнянь. Тож у процесі розрахунку доводиться задаватися деякими величинами (користуючись досвідом проектування таких машин і експериментальні дані. У процесі розрахунку (зазвичай (розглядають кілька варіантів (остаточно приймаючи найбільш выгодный.

Проектування електричних машин включає у собі такі этапы:

1. Упорядкування технічного завдання. З’ясовуються основні вимоги (запропоновані замовником до електричної машині(відповідність технічних умов чи стандартам (якщо вони имеются.

2. Попередній розрахунок основних розмірів електричної машини і їхні відповідність технічному заданию.

3. Попередній розрахунок характеристик машини та оцінка її нагрева.

Аналізуються результати розрахунків різних варіантів і виробляється вибір найбільш відповідного обраному критерію оптимальности.

4. Уточнення конструкції електричної машини (з результатів попереднього етапу. Отримані матеріали є підвалинами складання ескізного проекту машины.

5. Виготовлення і випробування досвідчених зразків електричної машины.

6. Коригування розрахунків (ж розмірів та параметрів машини з урахуванням результатів випробувань, і складання технічного проекта.

7. Випуск досвідченої партії електричних машин і впорядкування відповідної технічної документации.

Поруч із зазначеними етапами роботи виробляється розробка технологічної документації(визначаються вимоги до що використовуються матеріалам та комплектующим виробам. У цьому технологічний відділ конструкторського бюро здійснює прив’язку технологічного процесу існуючому устаткуванню чи розробляє завдання на технологічне оборудование.

Результати розрахунку ЕМ досить добре узгоджуються із досвідом лише за проектуванні машин середньої та великої потужностей. І тут розбіжність расчётных і експериментальних даних загалом вбирається у 10%. Для машин малої потужності ці похибки значно більше й розходження між расчётными і досвідченими даними може становити 40% .

Вихідними для проектування є такі дані: корисна потужність Рн (Вт; номінальне напруга Uн (У; частота обертання nн (об./хв; спосіб порушення (послідовне (паралельне (постійні магніти; режим роботи (тривалий (короткочасний (повторнокороткочасний; виконання (закрите (защищённое.

Расчётный формуляр проектованої машини мусить мати: вихідні дані для проектування (дані розрахунків і графічну частина. Остання включає у собі загальний вигляд і розріз машини (ескіз аркуша статора і якоря (ескіз паза у межах з обмоткою і ізоляцією (развёрнутую схему обмотки якоря (робочі характеристики ЕМ. Розрахунок габаритів (параметрів і величин (характеризуючих МПТ (здійснюється з використанням системи СИ.

1. ОСНОВНІ РОЗМІРИ МАШИНЫ.

Для зменшення магнітних втрат магнитопровод якоря МПТ малої потужності набирається з штампованих аркушів електротехнічній стали завтовшки 0(2(0(35 і 0(5 мм. Розміри якоря визначаються потужністю машини (частотою обертання і режимом її работы.

1. Для визначення розмірів якоря використовують расчётную.

(електромагнітну) потужність (яка від ЭДС обмотки якоря.

Для двигуна постійного тока.

[pic]((1.1) де Є, (a (ЭДС і струм якірній обмотки;

U (напруга, подводимое до двигателю;

(Uщ (падіння напруги в щётках;

Рн (номінальна потужність двигателя;

(зв (номінальний ККД двигуна; (Рм ((Рщ (втрати у якірній кайдани й посадили щётках двигуна при номінальному токе.

Втрати в обмотці якорі і щётках для тривалого режиму можна взяти рівними 2/3 загальних втрат двигателя:

[pic]((1.2) де (Р ((сумарні втрати двигателя.

І тут расчётная потужність двигуна визначається наступним выражением:

[pic]. (1.3).

У електродвигунах повторно-кратковременного чи короткочасного режимів роботи втрати у міді обмотки і щётках складають у середньому близько 3(4 загальних втрат. Тож визначення расчётной потужності використовується формула.

[pic]. (1.4).

У генераторах постійного струму тривалого режиму втрати у обмотці якорі і щётках складають у середньому близько половини загальних втрат. Расчётная потужність тих машин то, можливо розрахована по формуле.

[pic] (1.5) де (в (струм порушення генератора. Цей вислів зазвичай перетворюють до виду.

[pic]. (1.6).

Значення ККД двигуна і генератора залежно від потужності та режиму роботи представлені у табл. 1.

Таблиця 1.

Значення ККД машин постійного струму (%.

|РН (Вт |Режим |РН (Вт |Режим | | |длительный|кратковременны| |тривалий |кратковреме| | | |і | | |нный | |10 |38 |30 |200 |63 |52 | |20 |45 |38 |300 |66 |56 | |30 |50 |42 |400 |70 |58 | |40 |53 |45 |500 |72 |60 | |50 |55 |47 |600 |74 |62 | |60 |57 |48 |700 |75 |63 | |70 |58 |49 |800 |76 |64 | |80 |59 |50 |900 |77 |65 | |90 |60 |51 |1000 |78 |66 | |100 |60 |51 | | | |.

Наведені величини ККД є орієнтовними і найгірш впливають на габарити МПТ. Точніші значення ККД виходять після повного її расчёта.

2. Розмір струму якоря розраховується за наступним выражениям: а двигуна послідовного возбуждения.

[pic]; (1.7) б) для двигуна паралельного возбуждения.

[pic]; (1.8) в) для генератора паралельного возбуждения.

[pic]. (1.9).

Попереднє значення струму порушення може з’явитися рівним 10 (20(від величини повного струму (причому великої ваги (для машин меншою мощности.

ЭДС обмотки якоря розраховується через раніше знайдену розрахункову мощность:

[pic] (1.10).

3. Машинну постійну розраховують по уравнению.

[pic] (1.11) де ((коефіцієнт полюсной дуги, (= 0(6 (0(7(.

У ((магнітна індукція в повітряному зазорі, Тл (.

AS (лінійна навантаження якоря, А/м.

Величини магнітної індукції і лінійної навантаження залежить від потужності і швидкості обертання якоря машини. Орієнтовні значення цих величин представлені у табл. 2.

Магнітна індукція і лінійна навантаження визначають габарити машини: ніж більші ті величини (тим менше її розміри. Проте за надмірних значеннях магнітної індукції відбувається сильне насичення ділянок магнитопровода машини (зростає МДС обмотки порушення та (отже (збільшуються розміри машини. З іншого боку (відбувається інтенсивний нагрівання магнитопровода та подальше зниження ККД машины.

Таблиця 2.

Магнітна індукція і лінійна навантаження для машин постійного струму малої мощности.

|[pic](|Магнітна індукція (Тле |Лінійна навантаження (А/м | |[pic] | | | | |Тривалий |Короткочасний |Тривалий |Короткочасний | | |режим |режим |режим |режим | |1(10−3 |0(22 |0(245 |40 (50 |80 | |2(10−3 |0(26 |0(29 |50 (60 |100 | |3(10−3 |0(275 |0(33 |60 (68 |115 | |4(10−3 |0(30 |0(34 |63 (73 |122 | |5(10−3 |0(31 |0(35 |68 (80 |130 | |6(10−3 |0(32 |0(36 |70 (82 |139 | |7(10−3 |0(33 |0(37 |71 (82 |143 | |8(10−3 |0(335 |0(38 |72 (82 |148 | |9(10−3 |0(34 |0(39 |85−88 |152 | |1(10−2 |0(35 |0(41 |90 |155 | |2(10−2 |0(37 |0(44 |110 |162 | |4(10−2 |0(40 |0(47 |115 |175 | |6(10−2 |0(43 |0(49 |118 |183 | |8(10−2 |0(45 |0(51 |120 |195 | |10(10−2 |0(46 |0(53 |121 |202 | |12(10−2 |0(465 |0(54 |123 |207 | |14(10−2 |0(47 |0(55 |125 |212 | |16(10−2 |0(47 |0(55 |125 |219 |.

При надмірних значеннях лінійної навантаження збільшується реактивна ЭДС коммутируемых секцій (що викликає погіршення комутації МПТ. Крім цього значно зростає потік поперечної реакції якоря (внаслідок що може статися перемагничивание полюси. Щоб не допустити цього явища доводиться збільшувати повітряний зазор машини та габарити обмотки порушення. Для великих МПТ значення магнітної індукції становлять 0(5−1(0 Тле (лінійної навантаження (до 10 000 (60 000 А/м.

Ставлення довжини якоря lo для її діаметру Da змінюється у широкому диапазоне:

[pic]. Якщо розраховується серія машин з однією і тим самим діаметром (то величина цього стосунки може становити 2(0 (2(5. Найчастіше (приймається рівним 0(8 (1(2.

При виборі величини (необхідно враховувати (що у коротких машинах зменшується величина реактивної ЭДС і(отже (поліпшуються умови комутації. Проте (з економічних міркувань (відносну довжину якоря прагнуть збільшити (оскільки вартість колектора і підшипників слабко від довжини машини (а мінімум міді якірній обмотки характеризується наближенні (до 1(5. Якщо ж машина повинен мати знижений момент інерції якоря (то відносну довжину доводиться брати вище зазначеного значения.

Вибравши величину ((розраховують діаметр якоря:

[pic].

(1.12) Тоді довжина якоря.

[pic] (1.13).

Отримані значення округляють до найближчого стандартного типорозміру (прилож., табл. 1).

4. Окружна швидкість обертання якоря.

[pic] (1.14) Окружна швидкість якоря МПТ малої потужності може становити 20 (25 м/с.

5. Полюсное деление.

[pic] (1.15).

У машинах малої потужності число полюсів приймається (зазвичай (рівним двом. При потужностях Рн (200 Вт магнітну систему вигідніше виконувати четырёхполюсной. У цьому зменшується потік полюси (і(отже (перетин (і безліч магнитопровода машини. Зменшується також безліч міді якоря шляхом зменшення довжини лобових частин якірній обмотки. Внаслідок цього знижується витрата активних матеріалів машини. Разом про те зі збільшенням числа полюсів зростає трудоёмкость виготовлення машини внаслідок зменшення розмірів її деталей. З іншого боку (збільшується напруга між коллекторными пластинами (що необхідність збільшення кількості коллекторных пластин і діаметра колектора. Проте (нині намітилася тенденція до виконання четырёхполюсных машин навіть за порівняно малих мощностях.

Расчётная полюсная дуга.

[pic] (1.16) Збільшення коефіцієнта расчётной полюсной дуги (приводить до зменшення габаритів машини. У цьому (проте (зменшується межполюсное відстань (що можуть призвести до підвищення магнітного поля від головних полюсів у зоні комутації й погіршенню процесу коммутации.

6. Частота перемагничивания стали якоря.

[pic] (1.17).

7. Повітряний зазор МПТ малої потужності вибирається мінімально можливим. Але щоб магнітне полі не змінювало знака протягом полюсной дуги (необхідним є дотримання наступного условия:

[pic]((1.18) де F (н і Fzн (МДС повітряного зазору і зубцовой зони МПТ при номінальному токе.

Беручи ориентировочно.

[pic] (1.19) та враховуючи співвідношення (котрі пов’язують МДС і магнітну індукцію в повітряному зазорі(получим:

для електродвигунів з тривалим режимом работы.

[pic]; (1.20) для електродвигунів з короткочасним режимом работы.

[pic]; (1.21) для генераторов.

[pic]. (1.22).

2. ПАРАМЕТРИ ОБМОТКИ ЯКОРЯ.

У МПТ малої потужності застосовуються прості петлевые обмотки при 2р = 2 й прості хвильові при 2р = 4. З іншого боку (для машин малої потужності дуже перспективне застосування постійних магнітів (дозволяють зменшити споживану із електромережі потужність рахунок відсутності струму порушення (підвищити ККД (а деяких випадках зменшити габарити машины.

8. Корисний потік одного полюси машины.

[pic] (2.1).

9. Кількість провідників обмотки якоря.

[pic] (2.2) де, а (число паралельних гілок якірній обмотки машини (для машин малої потужності зазвичай (а = 1).

10. При виборі числа пазів необхідно керуватися наступним. Занадто мала кількість пазів призводить до значним пульсаціям ЭДС машини (а дуже велике число (до зменшення ширини зубців та його насиченню. Необхідно враховувати також (що передвиборне збільшення числа зубців призводить до нераціонального використання площі паза (бо за зменшенні розмірів пазів площа (зайнята ізоляцією (залишається колишньої. Перевагу віддається нечётному числу (у разі зменшуються пульсації поля під полюсами (викликають поява перемінної ЭДС (погіршує комутацію. Проте за нечётном числі пазів стає скрутної машинна намотка якоря. Для МПТ малої потужності число пазів якоря.

Z = (3 (4) Da ((2(3) де диметр якоря заміряний в сантиметрах.

11. Кількість коллекторных пластин вибирається рівним числу елементарних пазів з соотношения:

K = ZЭ = uП Z ((2.4) де uП (число елементарних пазів у реальному пазу, вибирається таким чином (щоб середнє напруга між коллекторными пластинами не перевищувало припустимого значения:

[pic].

Зазвичай uП = 2 (3. Що стосується хвильової обмотки при нечётном числі пазів якоря uП має бути числом нечётным (бо тільки у своїй умови можливо виконання симетричній обмотки із шагом.

12. Кількість витків в секції обмотки якоря.

[pic] (2.5) Кількість витків в секції має бути цілим. Тому розраховане по (2.5) значення заокруглюється (а число провідників обмотки якоря відповідним чином коригується. Остаточні значення uП і Wс приймаються після перевірки комутації(т.к. величина реактивної ЭДС (визначальною характер процесу комутації(пропорційна числу Wс.

13. Для простий петлевой обмотки кроки обмотки якоря.

[pic]; (2.6) для простий хвильової обмотки.

[pic] якщо y (чётное число (.

[pic] якщо y (нечётное число.

Після визначення параметрів якірній обмотки складається таблиця обходу і вычерчивается її схема.

14. Лінійна навантаження якоря приймається з урахуванням скоригованого числа провідників обмотки якоря.

[pic].

(2.7).

Полученная величина лінійної навантаження має відрізнятиметься від раніше прийнятої понад 5%. Інакше як вихідного значення AS приймається знайдене по (2.7) і виробляється повторний расчёт.

3. РОЗМІРИ ЗУБЦІВ, ПАЗІВ І ПРОВОДНИКОВ.

ОБМОТКИ ЯКОРЯ.

У МПТ малої потужності часто використовуються пази круглої(овальної і трапецеидальной форми. Найбільш технологічні і прості у виготовленні пази круглої форми. Тому (якщо площа круглого паза відповідає розрахунком (то, при всіх інших рівних умов перевагу віддається круглому пазу. Овальна і трапецеидальная форми паза збільшують його порівняно з пазом круглої форми тим більше ж діаметрі якоря.

Площа паза якоря залежить кількості і перерізу провідників обмотки якоря. Натомість (перетин провідника визначається величиною струму якоря та її припустимою щільністю (яка від режиму роботи машини (способу охолодження (класу ізоляції(коефіцієнта теплоотдачи.

15. Інтенсивність нагріву МПТ визначається удільної теплової навантаженням (Вт/м2)(яка для тривалого режиму записується як q = (M ((1 + 0(1 V)((3.1) де (M (гранично дозволене перевищення температури корпусу над температурою довкілля (обумовлений класом изоляции.

Температура довкілля приймається при расчётах рівної 400 С (.

((коефіцієнт тепловіддачі поверхні якоря в нерухомій середовищі(що становить загалом 14 (18 Вт/(К м2) для машин закритого виконання без вентилятора і 36 (44 Вт/(К м2) для машин защищённого виконання вбудованим вентилятором (.

V (окружна швидкість якоря в машинах без вентилятора, V = Va.

Робота вбудованого вентилятора призводить до збільшення потоку охолоджуючого повітря і, отже, до підвищення швидкості його руху V:

V = (Va2 + Vв2)½(.

(3.2) де Vв (окружна швидкість лопаток вентилятора,.

Vв = (Dв nн / 60; (3.3).

Dв (діаметр колеса відцентрового вентилятора,.

Dв = (1(25 (1(4) Da.

Питома теплова навантаження для короткочасного режиму работы.

[pic] (3.4) тут tр (час двигуна (с (.

Tр (стала часу нагріву обертового якоря, з (.

[pic]. (3.5).

[pic]. (3.6).

Для МПТ (що працюють у повторно-кратковременном режиме,.

[pic] (3.7) де функція ((tр /Tр) визначено залежністю часу роботи машини та паузы:

((tр /Tр) = 1+ exp ((а1 tр / Tр) + exp ((2 а1 tр / Tр) +(.

+ (exp (((n (1) а1 tр / Tр (((3.8) де n (число циклів работы (.

[pic] (3.9).

ТП (стала часу охолодження нерухомого якоря, з; tП (час паузи, с.

16. Висловлюючи втрати у якірній ланцюга машини через лінійну навантаження і щільність струму в провідниках обмотки (можна отримати роботу вираз щільності струму при заданої лінійної навантаженні і допустимому перевищенні температури (M: а МПТ при 2р = 2 і n (5000 об/мин.

[pic] (3.10) при 5000 (n (10 000 об/мин.

[pic] (3.11) при 10 000 (n (15 000 об/мин.

[pic] (3.12) б) для МПТ при 2р = 4 і за n (5000 об/мин.

[pic] (3.13) при 5000 (n (10 000 об/мин.

[pic] (3.14) при 10 000 (n (15 000 об/мин.

[pic]. (3.15).

17. Попереднє перетин провідників обмотки якоря.

[pic] (3.16) По одержаному перерізу розраховується діаметр дроти (вибирається найближче його значення)(марка і необхідний клас ізоляції (прилож., табл. 2). Для обраного дроти визначається перетин та реальною щільність струму в якірній обмотке.

18. Попередня величина площі паза якоря.

[pic] (3.17) де Nп (число провідників в пазу якоря,.

Nп = N / Z ((3.18).

Sa.из (перетин ізольованого провідника якірній обмотки,.

Sa.из = (dиз2 / 4((3.19) dиз (діаметр ізольованого провідника обмотки якоря (.

Кз.п (коефіцієнт заповнення паза (попереднє значення якого приймається рівним 0(30 (0(46(При менших значеннях Кз. п заповнення паза буде (пухким ((тобто. провідники обмотки будуть рухливими. При великих значеннях Кз. п виконання обмотки стає неможливим (тобто. в пазу не вдається розмістити необхідну кількість проводников.

19. Розміри паза і зубців. Розрахувавши площа паза (необхідно визначити її розміри. Оскільки найбільш технологічною є круглий паз, перевіряється можливість його реалізації. Діаметр круглого паза dп = (4 Sп / ()0,5. (3.20) З іншого боку (необхідно врахувати наявність щілини паза (якою виробляється укладка провідників обмотки. Висота щілини hщ звичайно перевищує 1(0 (1(5 мм (а її ширина bщ = (2 (8)dиз (причому більший розмір ще тонких дротів. Прийнявши зазначені розміри і визначивши число пазів та його діаметр (малюють масштабу ескіз аркуша якоря (рис.1).

Якщо необхідну число пазів вдається розмістити листку якоря (то визначають розміри зубців для трьох сечений.

Зубцовое розподіл якоря.

tZ = (Da / Z. (3.21).

Максимальна ширина зубця bZ1 = tZ (bщ. (3.22).

Ширина зубця під аркушами паза.

[pic] (3.23) [pic].

Мал.1. Пази якоря круглої формы.

Ширина паза загалом сечении.

[pic] (3.24).

Мінімальну ширину зубця бажано перевірити за величиною магнітної індукції у тому сечении (з того (що все потік зубцового розподілу проходить через зубец:

[pic].

(3.25) де Kз. с (коефіцієнт заповнення стали. Його розмір залежить від товщини аркуша" й виду ізоляції. Для сучасних сталей величина Kз. с=0(95((.

0(97 (прилож., табл. 4).

Максимальна величина магнітної індукції в зубцях МПТ малої потужності вбирається у 1(8 Тле (а ширина зубців якоря за технологічними умовам штампування мусить бути щонайменше 1(5 мм.

[pic].

Насправді найчастіше реалізувати круглий паз необхідної площі не вдається. Тому найпоширеніші пази якоря овальної чи трапецеидальной форми (мал.2)(що дозволяють одержувати значні площі паза при невеличкий його ширині. Важливим гідністю пазів зазначеної форми є стала ширина зубців якоря (яка (як і попереднього разі, мусить бути щонайменше 1(5 мм.

Рис. 2. Пази якоря трапецеидальной формы.

Ширина зубця то, можливо розрахована з допустимих значень магнітної індукції Bz за словами (3.25).

Для визначення розмірів паза у великому масштабі змальовується лист якоря. При відомому числі пазів окружність якоря розбивається на відповідне число секторів (по осях що у тому самому масштабі зображуються зубці якоря необхідної ширины.

Орієнтовна висота паза розраховується за вираженню hп = (Dа (dв (2 ha),.

(3.26) hп = (0(22 (0(3) Dа.

Діаметр валу МПТ.

dв = (0(18 (0(24) Dа.

Висота спинки якоря вибирається з допустимих значень магнітної індукції у цьому участке:

[pic] (3.27) де Ва (магнітна індукція в спинці якоря (максимальна розмір якої має перевищувати 1(5 Тл.

Отже (переймаючись величинами діаметра валу (спинки якорі і знаючи діаметр якоря (можна уточнити висоту паза hП.

Максимальна і мінімальна ширина овального паза то, можливо приближённо розрахована за такими выражениям:

[pic]((3.28).

[pic]((3.29) а висота середині паза h12 = hп (hщ ([pic](2 ([pic](2. (3.30).

За малюнком паза розраховується його (яка коригується з умови розміщення провідників в пазу (Так для трапецеидального паза.

[pic]. (3.31).

Після цього можна уточнити розміри зубця якоря (зокрема її ширину. Збільшення ширини зубця приводить до зменшення його магнітної індукції(отже (зменшенню втрат надходжень у стали зубців (зменшенню МДС обмотки порушення (її ваги і габаритов.

20. При 2р =2 середня довжина провідників обмотки якоря la = l0 + 1(2 Da ((3.32) при 2р =4 la = l0 + 0(8 Da. (3.33).

21. У нагрітому стані опір обмотки якоря.

[pic] .

(3.34) У цьому вся вираженні (M = 57 (106 (Ом (м)-1 (електропровідність міді при температурі довкілля. Температурний коефіцієнт меди.

K (= 1 + 0(004 ((((дкр)((3.35) де ((робоча температура; (дкр (температура довкілля, (дкр = 20 0С.

22. Падіння напруги в обмотці якоря.

(Ua = Ia Ra ((3.36) Величина (Ua становить зазвичай 10 (20(від номінального напруги. Менші значення ставляться до машин з високими номінальними напругами Uан (110 У (працюють у тривалому режиме.

4. КОЛЕКТОР І ЩЁТОЧНЫЙ АППАРАТ.

Нині колектори машин малої потужності виконуються частіше лише від пластмасової ізоляцією. Колекторні пластини виготовляються з твёрдотянутой міді трапецеидального перерізу з западинами як «ластівчиного гнізда» (рис. 3).

У деяких конструкціях колекторні пластини ізолюються друг від друга миканитовыми прокладками завтовшки 0(6 (0(8 мм (частіше для ізоляції використовується той самий пластмаса (що у кріплення коллекторных пластин.

Досконалішими технологіями виготовлення колекторів є маловідхідні(з допомогою суцільних заготовок з листів міді чи мідного порошка.

Товщина кільця колектора вибирається з урахуванням зносу колектора і подальшої його проточки і составляет.

(До = (0(1(0(2) DK. [pic].

Рис. 3. Колектор машини постійного тока.

Колектор може бути ізольований від валу машини (З цією метою також використовується ізолююча пластмасса.

Щётки і прижимные пружини розміщуються в трубчастих чи коробчатых щёткодержателях.

Розрізняють радіальні і реактивні щёткодержатели. У радіальних щёткодержателях щётка розташовується перпендикулярно поверхні колектора (в реактивних (під деяким кутом у процесі обертання колектора (забезпечуючи у своїй більш надійний контакт. Реактивні щёткодержатели зазвичай застосовують у нереверсивных МПТ (мають один певний напрямок вращения.

23. Попередній діаметр коллектора.

DK = (0(5 (0(9) Da.

24. У машинах малої потужності ширина коллекторной пластини bK приймається рівної 2(5 мм. Товщина ізоляції між коллекторными пластинами bиз = 0(6 (0(8 мм.

Коллекторное деление.

[pic] (4.1).

Для правильно спроектованого колектора мало виконуватися співвідношення tк = bк + bиз. (4.2) Ширина коллекторной пластини у своїй має відповідати ГОСТ 4134(75. Визначивши tк (уточнюють діаметр колектора (використовуючи вираз (4.1).

Окружна швидкість коллектора.

Vк = (Dк n / 60. (4.3).

25. У МПТ малої потужності підвищення комутації найчастіше використовуються твёрдые медно-графитовые чи электрографитированные щётки, які менше схильні до зносу, що підвищує надійність роботи в машины.

Розміри щёток вибираються з припустимою кожному за типу щёток щільності(що лежить в межах: 4(0 (20(0 А/см2 (найбільш часто 10(0 (15(0 А/см2). Тоді(обравши тип щёток і визначивши допустиму їм щільність струму Jщ (можна розрахувати площа щётки:

[pic] (4.4) З іншого стороны (.

Sщ = ащ bщ ((4.5) де aщ (осьова ширина щётки; bщ (ширина щётки навкруг колектора (орієнтовно приймаєся bщ = (2 (3) bк.

Вибравши стандартний розмір ширини щётки bщ (ГОСТ 122 322.1−77)(визначають осьової розмір щётки ащ (зрозумілу необхідної площі. Осьова довжина щётки також має відповідати зазначеному стандарту. Після визначення розмірів щёток уточнюють отримувану у своїй щільність струму (використовуючи вираз (4.4)(Величина щільності має перевершувати припустимого значення для обраного типу щёток.

26. Активна довжина колектора по осі валу l (к = (1,5 (2(0) ащ.

Повна довжина коллектора.

lк = l (к + (3 (5) da (де da (діаметр провідника обмотки якоря без изоляции.

27. Перевірка комутації. У МПТ малої потужності додаткові полюси вони не виконуються (а щётки встановлюються суворо на лінії геометричній нейтралі. Внаслідок цього у коммутируемых секціях наводять реактивна ЭДС еR і ЭДС від поля реакції якоря еа (що також уповільнює процес комутації. Наявність цих ЭДС призводить до збільшення щільності струму під які збігають краєм щёток і(отже (до підвищеному искрению. Інтенсивність іскріння залежить від величини сумарною ЭДС в коммутируемой секции.

[pic] яка повинна перевершувати певного значения.

Середнє значення реактивної ЭДС в коммутируемой секції визначається вираженням еR = 2 WС (AS l0 Va. (4.6) Питома магнітна провідність потоків розсіювання (для пазів овальної і трапецеидальной форми визначається выражением.

[pic] (4.7) де bП1 і bП2 (максимальна і мінімальна ширина паза.

ЭДС від реакції якоря за умови встановлення щёток на лінії геометричній нейтрали.

[pic] (4.8) де (a (середня довжина магнітної силовий лінії в межполюсном пространстве,.

[pic]. (4.9).

Для сприятливою комутації МПТ малої потужності необхідно (щоб величина результуючої ЭДС ер в коммутируемой секції не перевищувала 1(5 У. У разі невиконання його запровадження необхідно або зменшити кількість витків в секції(або зменшити величину лінійної навантаження (зберігши у своїй габарити машини рахунок збільшення магнітної індукції в повітряному зазоре.

На процес комутації може вплив магнітне полі полюсів (величина що його зоні комутації теоретично мусить бути рівної нулю. Але якщо ширина зони комутації близька до відстані між полюсными наконечниками сусідніх полюсів (то зоні комутації відчуватиметься вплив їх магнітного поля. Щоб виключити цей вплив (необхідно обмежити ширину комутаційної зони bк до певних размеров:

[pic] (4.10) де b (щ (ширина щётки (приведённая до окружності якоря,.

[pic] (4.11) t (к (коллекторный крок (приведений до діаметру якоря,.

[pic].

(4.12) Для сприятливою комутації необхідно bк (0(8 (((b0). (4.13).

5. МАГНІТНА СИСТЕМА МАШИНЫ.

ПОСТІЙНОГО ТОКА.

Магнитопровод МПТ малої потужності виготовляється найчастіше шихтованным з електротехнічній стали (причому полюси виконуються разом із ярмом статора. Значно рідше магнитопровод статора виготовляється суцільним з труб маловуглецевої сталі. Полюси машини у разі виготовляються окремо (і з м’якої маловуглецевої сталі. Останнім часом полюси пресуються з порошкових ферромагнитных матеріалів. Магнитопровод якоря для зменшення втрат завжди виконується шихтованными з малокремнистых електротехнічних сталей.

28. Визначення геометричних размеров.

Повітряний зазор:

((= До ((((5.1) де K ((коефіцієнт повітряного зазору (коефіцієнт Картера),.

[pic] (5.2).

Висота сердечника полюси hпл попередньо приймається рівної (0(24 (0(4) Dа. Отримане значення hпл має бути уточнено після розрахунку обмотки порушення з необхідної площі вікна розміщувати обмотки.

Осьова довжина полюси для МПТ малої потужності зазвичай дорівнює довжині якоря: lпл = l0.

Магнітна індукція в сердечнику полюсів приймається рівної 1(2 (1(5 Тле для машин (що працюють у тривалому режимі(і 1(4 (1(6 Тле для машин з короткочасним режимом роботи. За таких значень, розраховується перетин сердечника полюса.

[pic] (5.3) де ((коефіцієнт розсіювання магнітного потоку з огляду на те, крім основного магнітного потоку по сердечнику полюси проходить потік розсіювання. Величина цього коефіцієнта становить 1(08 (1(12.

Розрахувавши площа сердечника полюси (визначають його ширину:

[pic] (5.4).

Якщо полюс виконано суцільним (то коефіцієнт заповнення стали Kз. с = 1(0.

Перетин магнитопровода станини розраховується з допустимих значень магнітної індукції Bст у цьому ділянці(затверджені рівними 1(2 (1(4 Тле для тривалого режиму роботи машини та до 1(5 Тле для короткочасного режиму. [pic]Магнитный потік (замыкающийся через станину (дорівнює половині потоку полюси, звідси [pic].

[pic] (5.5) Великі значення індукції рекомендуються для машин з короткочасним режимом работы.

Висота сердечника станины.

[pic] (5.6).

Довжина станини lст приймається рівної довжині якоря для машин з шихтованной станиною і lст = l0 + (3 (5) мм для машин з отъёмными полюсами. Для станин з литої стали Kз. с = 1(0.

Після розрахунку розмірів масштабу малюють ескіз магнітної ланцюга машини (яким визначають довжину окремих ділянок магнітної ланцюга (рис.

4).

29. Розрахунок МДС машини постійного тока.

МДС повітряного зазора.

[pic]. (5.7).

МДС зубцовой зони розраховується з предположения (что весь магнітний потік зубцового розподілу проходить через зубець. Якщо за цьому використані пази прямокутної форми (то ширина зубців виявляється перемінної і магнітна індукція у різних перетинах різна. У цьому вся разі розрахунок МДС виробляється для трьох різних перетинів зубця (максимального (середнього та минимального:

[pic] (5.8).

[pic] (5.9).

[pic] (5.10).

Розрахувавши значення магнітних індукцій (по кривим намагничивания обраного сорти електротехнічній стали (прилож., табл. 5 (13) визначають відповідні значення напряжённостей магнітного поля [pic]([pic] ([pic].

При розрахунку МДС зубців необхідно скоригувати їх ширину таким чином (щоб максимальна величина магнітної індукції [pic]не перевищувала 1(8 Тл.

МДС зубцовой зони визначається за такою формулою Симпсона:

[pic] (5.11) Тут прийнято (що висота зубця дорівнює висоті паза.

Для машин малої потужності найчастіше використовують пази овальної чи трапецеидальной форми. І тут ширина зубця переважають у всіх перетинах однакова і розрахунок зазнає суттєвого спрощення (оскільки магнітна індукція і напруженість магнітного поля була в будь-якому сечении зубця виявляються одинаковыми:

[pic] (5.12).

AWZ = 2 HZ hп. (5.13).

МДС сердечника якоря. Уточнённое значення магнітної індукції в сердечнику якоря.

[pic] (5.14).

По розрахованим значенням магнітної індукції і кривою намагничивания електротехнічній стали визначається величина напруженості магнітного поля була в спинці якорі і МДС цього участка:

AWa = Ha La ((5.15) де середня довжина магнітної силовий линии.

[pic] (5.16).

Розмір магнітної індукції в сердечнику полюси уточнюється по выражению:

[pic] (5.17).

По кривою намагничивания матеріалу полюсів, і одержаному значенням магнітної індукції визначається напруженість магнітного поля і розраховується величина МДС полюсів машины:

AWпл = 2 Hпл hпл. (5.18).

МДС станини. Магнітна індукція в станине.

[pic] (5.19).

Середня довжина магнітної силовий лінії в станине.

[pic] (5.20).

По розрахованим значенням магнітної індукції Зст і кривою намагничивания матеріалу станини визначається напруженість магнітного поля Hст й гарантована відповідна МДС:

AWст = Hст Lст. (5.21).

Якщо полюси виконані отъёмными (то між станиною і сердечником полюси існує повітряний зазор (ст = (0(035 (0(05) мм. І тут необхідно визначити МДС цього зазора:

[pic] (5.22).

Результуючий вектор МДС машини разом полюсів як холостого хода.

AWв = AW (+ AWz + AWa + AWпл + AWст + AW (ст. (5.23).

30. Характеристика холостого ходу (х.х.х) МПТ (це залежність ЭДС обмотки якоря від МДС порушення (чи струму порушення) при незмінною частоті обертання та не струму якоря.

Розрахунок х.х.х виробляється у такий последовательности:

— задаються довільними значеннями ЭДС якірній обмотки Е;

— розраховуються відповідні значення магнітного потока.

[pic]; (5.24).

— розраховуються відповідні значення магнітної індукції в повітряному зазорі з допомогою висловлювання (2.1);

— розраховуються значення МДС всім ділянок магнітної кайдани й посадили сумарна МДС порушення разом полюсів відповідно до висловлюваннями п. 29.

Вироблені розрахунки зводяться в таблицю (табл. 3(за даними якої будується залежність Є = f (AWв) (х.х.х.).

31. МДС реакції якоря. Працюючи МПТ під навантаженням по обмотці якоря протікає струм й навколо провідників обмотки створюється магнітне полі(зване полем якоря. Робітники характеристики МПТ визначаються результуючим магнітним полем в зазорі машини (тобто. залежать і зажадав від поля якоря.

Вплив магнітного поля якоря на основне полі машини (створюване обмоткою порушення (називають реакцією якоря.

Для обліку магнітного поля якоря його МДС подають як суми двох складових МДС поперечної і подовжньої реакції якоря.

Таблиця 3.

Розрахунок характеристики холостого ходу МПТ.

|Величина |ЭДС якоря | | |0(5 Е|0(8 Е|1(0 Е|1(1 Е|1(2 |1(3 Є| | | | | | |Є | | |Магнітний потік Фо (Сб | | | | | | | |Магнітна індукція в повітряному | | | | | | | |зазорі У ((Тле | | | | | | | |Магнітна індукція в зубцях | | | | | | | |якоря Вz (Тле | | | | | | | |Магнітна індукція в спинці | | | | | | | |якоря Ba (Тле | | | | | | | |Магнітна індукція в сердечнику| | | | | | | |полюси Bпл (Тле | | | | | | | |Магнітна індукція в станині | | | | | | | |Зст (Тле | | | | | | | |Магнітна індукція в зазорі | | | | | | | |між полюсом і станиною В (ст (| | | | | | | |Тле | | | | | | | |МДС повітряного зазору AW ((А | | | | | | | |МДС зубцовой зони AWz (А | | | | | | | |МДС спинки якоря AWa (А | | | | | | | |МДС сердечника полюси AWпл (А | | | | | | | |МДС станини AWст (А | | | | | | | |МДС зазору між станиною і | | | | | | | |полюсом AW (ст (А | | | | | | | |Сумарна МДС разом полюсів: | | | | | | | |AWв = (AW (А | | | | | | |.

З іншого боку (на магнітне полі машини надають дію комутаційні струми (які у секціях якоря при переключенні їх із однієї паралельної галузі до іншої. МДС комутаційних струмів проявляється при уповільненій чи прискореної комутації і має подовжній характер.

Поперечна МДС при ненасиченої машині спотворює магнітне полі, не змінюючи його величини. При насиченні машини МДС поперечної реакції якоря послаблює магнітне поле.

Оскільки МПТ працюють (зазвичай (з тим чи іншого ступенем насичення (вважатимуться (що реакція якоря має размагничивающий характер незалежно від режиму роботи МПТ (руховий чи генераторный).

При установці щёток суворо на лінії геометричній нейтралі поздовжня МДС якоря теоретично дорівнює нулю. Однак у реальних машинах встановити щётки на лінії геометричній нейтралі не вдається; вони виявляються смещёнными у процесі обертання машини. У результаті з’являється незначна поздовжня МДС (яка (зазвичай (носить намагничивающий характер в двигунах і размагничивающий в генераторах. Процес комутації в МПТ без додаткових полюсів виявляється уповільненим (комутаційна МДС носить подовжній характер (тобто. намагничивает машину як двигуна і розмагнічує як генератора. Оскільки обмотка порушення повинна компенсувати полі реакції якоря (то МДС реакції якоря розраховується так: для двигателей:

AWR = AWаq (AWad (АWк, (5.25) для генераторов.

AWR = AWаq + AWad +АWк ((5.26) де AWаq (МДС поперечної реакції якоря;

AWad (МДС подовжньої реакції якоря;

АWк (комутаційна МДС.

Оскільки поперечний магнітний потік замикається через зубцовую зону і повітряний зазор машини (визначення поперечної реакції якоря використовується перехідна крива намагничивания (рис. 5):

У (= f (AW (+ AWz) / 2(побудована за даними табл. 3. І на цій кривою по осі ординат відкладається номінальна величина магнітної індукції в повітряному зазорі (точка чи визначається відповідна номінальна МДС (точка б). Вліво і праворуч цієї точки масштабу МДС відкладаються відтинки бс і бг (що зображують МДС поперечної реакції якоря:

(бс (= (бг (= AS b0 / 2. (5.27).

Рис. 5. Перехідна характеристика машини постійного тока.

Оскільки величини відрізків бс і бг пропорційні величині расчётной полюсной дуги (а ординати пропорційні магнітної індукції(то площі криволинейных трикутників пекло і аgк представляють відповідно зменшення магнітного потоку від реакції якоря під краєм полюси та її зростання (за іншою. Різниця площ цих трикутників визначає зменшення магнітного потоку машини внаслідок дії поперечної реакції якоря. Для компенсації цього размагничивающего дії необхідно збільшити МДС обмотки порушення на певну величину (яка визначається так. Прямокутник зсувається вправо таким чином, щоб площі отриманих криволинейных трикутників амf і аpn стали рівними. Тоді величина МДС разом полюсів (компенсирующая поперечну реакцію якоря (визначається выражением.

AWaq = 2 mn. Ця величина можна знайти та інших способом. Висловлюючи площі криволинейных трикутників і збільшень потоків за такою формулою Сімпсона і прирівнюючи отримані висловлювання (можна визначити величину МДС поперечної реакції якоря:

[pic]. (5.28).

МДС подовжньої реакції якоря залежить від зсуву щёток з лінії геометричній нейтралі й выражением.

AWаd = 2 b (AS ((5.29) де b ((зрушення щёток з лінії геометричній нейтралі внаслідок неточності виготовлення машини, b (= 0(15 (0(3 мм.

Поздовжня комутаційна МДС (що виникає при уповільненій комутації(визначається величиною коммутирующего струму (индуктивностью коммутируемых секцій (перехідним опором щёток і кутовий швидкістю якоря. Розмір комутаційної МДС при номінальному струмі машини та номінальною частоті обертання то, можливо приближённо розрахована за такою формуле:

[pic] (5.30) де bк (ширина коллекторной пластины;

ASн (лінійна токовая навантаження при номінальному струмі якоря;

Кя (коефіцієнт, враховує падіння напруги в щётках.

[pic] (5.31).

Повна МДС порушення МПТ при нагрузке.

AW (НАГР = AW (+ AWz + AWa + AWпл + AWст + [pic] + AWR ((5.32).

Для двигунів і генераторів паралельного порушення спочатку визначається ЭДС якоря для электродвигателей.

Є = U ((Ua ((Uщ (5.33) й у генераторов.

Є = U +(Ua + (Uщ.

(5.34).

По кривою холостого ходу визначається результуюча МДС (AW'(НАГР відповідна знайденому значенням ЭДС (після чого розраховується повна МДС з урахуванням реакції якоря:

AW (НАГР= AW (НАГР+ AWR. (5.35).

6. РОЗРАХУНОК ОБМОТКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ.

6.1. Електродвигун послідовного возбуждения.

32. Кількість витків обмотки порушення однією полюс.

[pic] (6.1).

33. Попереднє перетин обмоточного дроти для обмотки возбуждения.

Sв = (a / jв ((6.2) де jВ (щільність струму в обмотці порушення (выбираемая залежно від номінального моменту Мн за даними табл. 4.

Мн = 9(55 Рн (nн. (6.3).

Розрахувавши перетин дроти (вибирають номінальне перетин і діаметр дроти на відповідність до ДОСТом (та був уточнюють реальну величину щільності струму порушення: jв = (a / Sв .

(6.4).

34. Опір обмотки порушення в нагрітому состоянии.

[pic] (6.5) де lср (середня довжина витка обмотки порушення (визначене по ескізу розташування обмотки на сердечнику полюса. При неотъёмных полюсах машини середню довжину витка слід збільшити на величину (b0 (bпл)(з тим аби можна було надіти котушку обмотки порушення на сердечник полюси через полярний наконечник.

35. Падіння напруги в обмотці возбуждения.

(Uв = Ia Rв. (6.6).

36. Величина ЭДС якоря двигуна послідовного порушення при нагрузке.

E = UH ((Ua ((Uщ ((Uв. (6.7).

Таблиця 4.

Щільність струму в обмотці порушення МПТ малої потужності ((106 А/м2).

|Номинальный |Режим робіт |Номінальний |Режим робіт | |момент Мн (| |момент Мн (| | |Нм | |Нм | | | |продолжите|кратковрем| |продолжите|кратковрем| | |льный |енный | |льный |енный | |Закрите виконання | |0(01 |8(0 |16(0 |0(2 |4,6 |11,0 | |0(02 |7(5 |15(0 |0(4 |4,3 |10,0 | |0(03 |7(0 |14(2 |0(6 |4,0 |9,5 | |0(04 |6(5 |13(5 |0(8 |3,8 |9,2 | |0(05 |6(2 |12(7 |1(0 |3,5 |9,0 | |0(06 |5(8 |12(2 |1(2 |3,4 |8,8 | |0(07 |5(5 |11(7 |1(4 |3,2 |8,5 | |0(08 |5(2 |11(3 |1(6 |3,0 |8,2 | |0(09 |5(0 |11(2 |1(8 |2,8 |8,0 | |0(1 |4(8 |11(0 |2(0 |2,7 |7,8 | |Защищённое виконання з вентилятором | |0(01 |11(5 |21(5 |0(2 |9(4 |16(8 | |0(02 |10(8 |20(8 |0(4 |9(0 |16(5 | |0(03 |10(5 |20(0 |0(6 |8(4 |15(8 | |0(04 |10(2 |19(5 |0(8 |8(0 |15(2 | |0(05 |9(8 |19(0 |1(0 |7(6 |14(8 | |0(06 |9(7 |18(6 |1(2 |7(2 |14(2 | |0(07 |9(6 |18(1 |1(4 |7(0 |13(9 | |0(08 |9(5 |17(7 |1(6 |6(8 |13(6 | |0(09 |9(5 |17(2 |1(8 |6(6 |13(2 | |0(1 |9(5 |17(0 |2(0 |6(5 |13(0 |.

Полученная величина ЭДС має відрізнятиметься від попередньо обраного значення понад 3%. При більшої різниці необхідно скорректировать число витків обмотки порушення. І тому визначають МДС обмотки порушення за влучним висловом холостого ходу і знайденому значенням ЭДС (додають МДС реакції якоря за номінальної навантаженні(уточнюють число витків обмотки порушення (її опір (падіння напруження і нове значення ЭДС машини Ea.

37. Площа вікна розміщувати обмотки возбуждения.

[pic] (6.8) де fо (технологічний коефіцієнт (враховує проміжки між провідниками і ізоляцію дроти, fо = 0(8 (0(84.

Фактична площа вікна для обмотки порушення слід збільшити на 10 (20% для обліку можливих неточностей намотки.

З отриманого значення площі вікна уточнюють висоту сердечника полюси визначають ширину боку котушки порушення з такою розрахунком (щоб обмотка порушення вільно розміщалася з вікна між станиною і полюсным наконечником.

6.2. МПТ з незалежним возбуждением.

Розрахунок обмотки порушення у разі виробляється у такий последовательности:

38. Задаються величиною струму возбуждения.

(в ((5 (10)% (a. Великі значення струму приймаються для машин меншою мощности.

З режиму роботи МПТ і її виконання (за даними табл. 4 вибирається величина припустимою щільності струму в обмотці порушення jв. Після цього розраховують перетин дроти обмотки порушення по выражению.

S (в = (в / jв. (6.9) По знайденому значенням S (в вибирається марка (перетин і діаметр дроти обмотки порушення (відповідного ГОСТу.

39. Знаючи МДС порушення для номінального режиму роботи AW (НАГР (розраховують число витків обмотки порушення однією полюс:

[pic] (6.10).

40. За словами (6.5) розраховується опір обмотки порушення в нагрітому стані(а з номінального напруги мережі (уточнённые значення струму порушення та його щільності(що має бути близька до прийнятому раніше значению.

Площа вікна (необхідну розміщення обмотки порушення (розраховують як і(як й у машин з послідовним возбуждением.

7. ВТРАТИ І ККД МАШИНИ ПОСТІЙНОГО ТОКА.

У МПТ розрізняють такі види потерь:

(втрати у обмотках якорі і возбуждения (.

(втрати у щётках;

(втрати у стали якоря;

(механічні потери;

(додаткові потери.

41. Втрати в обмотках якорі і порушення розраховуються наступним чином: для МПТ з послідовним возбуждением.

(Рма = (А2 Ra ((7.1).

(Рмв = (А2 Rв; (7.2) для машин з паралельним возбуждением.

(Рмв = UH (в.

(7.3).

42. Втрати в щётках.

(Рщ = (Uщ (а. (7.4).

43. Втрати в стали якоря містять у собі втрати у сердечнику якорі і втрати у зубцях якоря.

Маса стали якоря.

Gс.а = 7800 (((Dа (2 hп)2 lо ((4. (7.5).

Маса зубців якоря.

Gс.z = 7800 Z bZ. CP hП lo.

(7.6).

Втрати в стали сердечника якоря.

(Pс.a = pуд Bа2 f1,3 Gс.а.

(7.7).

Втрати в зубцях якоря.

(Pс.z = pуд Bz2 f1,3 G с.z.

(7.8) У цих висловлюваннях удільні втрати для даного сорти стали приймаються збільшеними в 1,5 (1,8 раза.

Втрати в стали статора.

(Pс = (Pс.a + (P с.z. (7.9).

44. Повні механічні втрати містять у собі втрати на тертя щіток про колектор, втрати на тертя в шарикоподшипниках і на тертя про воздух.

Втрати на тертя щёток про коллектор

(Ртр.щ = 9(81 Ктр Рщ Sщ Vк ((7.10) де Ктр (коефіцієнт тертя щёток про колектор (Ктр = 0(2 (0(25.

Рщ (удільне натискання щёток (Рщ = 1(96 (2(35 Н/м2 для вугільних і угольно-графитовых щёток; Рщ = 2(0 (4(0 Н/м2 для электрографитированных щёток; Рщ = 1(5 (2(0 Н/м2 для міднографітових щёток; Рщ = 1(7 (2(2 Н/м2 для бронзо-графитовых щёток.

Sщ (поверхню всіх щёток;

Vк (окружна швидкість коллектора.

Втрати на тертя в шарикоподшипниках.

(Ртр.под = Кш Gа n (10−3((7.11).

Для машин малої потужності з шарикоподшипниками Кш = 1 (3(Великі значення ставляться до машин меншою мощности.

Маса якоря Gа то, можливо розрахована по приближённой формуле.

Gа = 1000 ((Da2 lo (a + Dк2 lк (до) (4. (7.12) У цьому вся вираженні середня об'ємна маса якоря (a = 7800 кг/м3 (об'ємна маса колектора (K = 8900 кг/м3.

Втрати на тертя про повітря можна розрахувати для машин малої потужності із частотою обертання до 12 000 об./хв по формуле.

(Ртр.в = 2 Da3 n3 lо 10−6((7.13) при n (12 000 об/мин.

(Ртр.в = 0(3 Da5 (1 + lo / Da) n3 (10−6.

(7.14).

Повні механічні потери.

(Рмех = (Ртр.щ + (Ртр.под + (Ртр.в.

(7.15).

45. Повні втрати у машине.

(Р (= (o ((Рма + (Рмв + (Рщ + (Рс + (Рмех)((7.16) де коефіцієнт (o = 1(1 (1(2 враховує додаткові потери.

46. При номінальною навантаженні ККД для двигателя.

[pic] (7.17) ККД для генератора.

[pic] (7.18).

У висловлюваннях (7.17), (7.18) (М = (а (для електродвигунів послідовного порушення; (М = (а + (У (для електродвигунів паралельного порушення; (М = (а ((У (для генераторів паралельного возбуждения.

Якщо номінальна потужність электродвигателя.

РН = UH (М ((Р (відрізняється від заданої(необхідно перелічити величину номінального струму якоря:

(а = 0(5 А ((0(25 А2 (В).

(7.19) Для електродвигунів послідовного возбуждения.

[pic] (7.20) для електродвигунів паралельного возбуждения.

[pic]. (7.21).

Після визначення нового значення струму необхідно перелічити величини втрат (Рма ((РМВ ((РЩ ((Р ((і навіть розрахувати нового значення ККД двигателя.

47. Робітники характеристики двигуна постійного струму. Робітниками характеристиками називаються залежності (= f (M)(P1 = f (M)(P2.

= f (M)(n = f (M)((= f (M).

Розрахунок робочих характеристик раціонально ведуть у вигляді таблиці(заповнюваної принаймні обчислення окремих величин.

Величина електромагнітного моменту розраховується за выражению.

[pic] (7.22).

Заповнення таблиці слід розпочинати з номінального значення струму (H. Сумарну величину реакції якоря приймають пропорційної току якоря (а величину магнітного потоку визначають за дзвоновидною кривою намагничивания кожному за значення струму якорі і результуючої МДС з урахуванням реакції якоря.

За даними табл. 5 будуються робочі характеристики електродвигуна в загальних координатних вісях (рис. 6).

Таблиця 5.

Розрахунок робочих характеристик двигуна постійного тока.

|Рассчитываемая величина |Споживаний із електромережі чи отдаваемый | | |до мережі струм | | |0,5 (H |0,8 (H |1(0 (H |1,2 (H | |Струм порушення (У (А | | | | | |Струм якоря (а (А | | | | | |Падіння напруги (Ua (У | | | | | |Падіння напруги (Uв (У | | | | | |Падіння напруги (UЩ (У | | | | | |Падіння напруги (U (У | | | | | |ЭДС якоря Еа (У | | | | | |МДС порушення (А | | | | | |МДС реакції якоря (А | | | | | |МДС машини під навантаженням (А | | | | | |Магнітний потік (Сб | | | | | |Частота обертання (об./хв | | | | | |Втрати в якорі(Вт | | | | | |Втрати порушення (Вт | | | | | |Втрати в щётках (Вт | | | | | |Втрати в стали (Вт | | | | | |Механічні втрати (Вт | | | | | |Сумарні втрати (Вт | | | | | |Споживана потужність Р1(Вт | | | | | |Корисна потужність Р2(Вт | | | | | |ККД двигуна | | | | | |Момент двигуна (Нм | | | | |.

48. Для генератора постійного струму паралельного порушення будується зовнішня характеристика (залежність напруги від струму навантаження U = f (() при RB = const.

Для побудови зовнішньої характеристики генератора паралельного порушення необхідно мати характеристику холостого ходу Є = f ((B)(побудована за дзвоновидною кривою Є = f (AWB) при відомому числі витків обмотки порушення. Разом з характеристикою холостого ходу у тих-таки вісях будується вольт-амперная характеристика ланцюга порушення UB = (B RB.

У точці перетину цих характеристик (див. мал.7) маємо режим холостого ходу (коли струм якоря (a нульовий (а напруга одно напрузі холостого ходу U0. Зазначена точка є першою точкою зовнішньої характеристики генератора. Зі збільшенням струму якоря зростає падіння напруги в якірній ланцюга (Ua = (a Ra + (Uщ і МДС реакції якоря. Ці величини є катетами прямокутного трикутника (АВС (званого характеристичним. Одне з її вершин (точка А) лежить на жіночих характеристиці холостого ходу (іншу вершина (точка З) (на вольт-амперной характеристиці ланцюга порушення та (ще (визначає величину напруги генератора при заданому струмі якоря. [pic].

Рис. 6. Робітники характеристики двигуна послідовникного возбуждения.

[pic].

Див. Мал.7. Зовнішня характеристика генератора паралельного возбуждения.

Зовнішню характеристику будують таким образом:

(для номінального струму якоря визначається падіння напруги в якірній ланцюга (Ua = (a Ra + (UЩ і струм порушення (еквівалентний реакції якоря: AWR / (2 WB)(тобто. катеты характеристичного треугольника (.

(отриманий трикутник розміщують між кривими холостого ходу і вольт-амперной характеристикою так (що його вершини лежали цих кривых;

(відкладаючи по координатної осі струмів якоря його номінальну величину (а, по осі ординат (величину напруги (рівну ординате нижньої вершини трикутника (отримують таку точку зовнішньої характеристики (відповідну номінальному току;

(точки зовнішньої характеристики (відповідні іншим значенням струму, знаходять аналогічно при побудові характеристичних трикутників (боку яких пропорційні даним значенням токов.

8. СПРОЩЕНИЙ ТЕПЛОВИЙ РОЗРАХУНОК МАШИНЫ.

ПОСТІЙНОГО СТРУМУ МАЛОЇ МОЩНОСТИ.

Втрати (виділені в елементах електричних машин (перетворюються на тепло (що викликає їх нагрівання і розсіюється в навколишнє простір. По збільшення температури деталей машини збільшується їх тепловіддача (у результаті температура зростає нескінченно (а приймає усталене значення. І тут выделившееся в машині тепло повністю віддається в довкілля. Величина усталеним температури визначається потужністю втрат (габаритами машини та має відповідати температурної стійкості ізоляції. Оскільки точний облік всіх згаданих чинників нагріву і умов тепловіддачі в машинах малої потужності затруднителен (то розрахунок перевищень температури елементів машини над навколишнім середовищем виробляється приближёнными методами.

49. Перевищення температури якоря. При расчётах вважається (що все тепло (яке вирізняється в обмотці якоря (передається через пазовую ізоляцію стали якоря. Тому сумарні втрати якоря (зумовлені втратами в обмотці(стали якорі і втратами від тертя про повітря (знімаються охлаждающим повітрям з його поверхности.

Середнє перевищення температури обмотки якоря при що встановилася режимі визначається выражением.

[pic]((8.1) тут (a (результуючий коефіцієнт тепловіддачі зовнішньої поверхні якоря (Вт/(м2(К)(.

(a = (((1 + 01 Va)((8.2).

(' (коефіцієнт тепловіддачі зовнішньої поверхні нерухомого якоря (для машин закритого виконання ((= 14 (18 Вт/(м2(До); для машин защищённого виконання вентиляцією ((= 36 (44 Вт/(м2(До); bZ1 (ширина вершини зубця якоря;

((загальна товщина ізоляції від міді до стінки паза (.

(= (1 +(2((8.3) де (1 (товщина пазовой ізоляції плюс одностороння товщина ізоляції проводника;

(2 (еквівалентна межвитковая ізоляція провідників в пазу (.

[pic]; (8.4) тут ma (число провідників у низці по середньої ширині паза; da. из (діаметр ізольованого проводника;

Kс (коефіцієнт (визначається выражением.

Kс = 1 + 4 (da / da. из (0(4);

(8.5).

(((коефіцієнт теплопровідності междувитковой і пазовой изоляции (.

((= (0(12 (0(13) Вт/(м (К);

П (периметр паза; wм. a (удільні втрати у міді обмотки якоря на одиницю длины (.

[pic] (8.6) wс. a (удільні втрати у стали якоря на одиницю його длины (.

[pic] (8.7) wТР. В (удільні втрати тертя якоря про повітря на одиницю довжини якоря (.

[pic] (8.8).

50. Перевищення температури колектора. Повні втрати у коллекторе.

(РК = (РЩ + (РТР.Щ ((8.9).

Поверхня охолодження коллектора.

SК.ОХ = (DК lК ((8.10).

Середнє перевищення температури колектора над температурою оточуючої среды.

[pic] (8.11) де (до (коефіцієнт тепловіддачі коллектора ((к = 40 (70 Вт/(м2 (К).

51. Перевищення температури обмотки порушення. Втрати лише у котушці обмотки порушення wM. B = (PM.B / 2p. (8.12).

Поверхня охолодження однієї котушки обмотки порушення для машини з отъёмными полюсами.

SВ.ОХ = 2 (bПЛ + lПЛ + 4 (До) hК + 2 (bПЛ + 2 (До) (К (.

(8.13) для машини з шихтованной станиной.

SВ.ОХ = (b0 + bПЛ + 2lПЛ + 8 (До) hК + (b0 + bПЛ + 4 (До) (К.

(8.14) У цих висловлюваннях: bПЛ і lПЛ (завширшки довжина сердечника полюса;

(До і hК (завширшки висота котушки обмотки возбуждения.

Середнє перевищення температури обмотки над температурою оточуючої среды.

[pic] (8.15) де (0((коефіцієнт тепловіддачі котушок обмотки порушення, для машин закритого виконання (0(= 26 (30 Вт/(м2 (До); для машин защищённого виконання вентиляцією (0(= 52 (60` Вт/(м2 (К).

Розраховані значення перевищень температури елементів електричних машин над температурою довкілля ((ДКР = 400 З) нічого не винні перевищувати допустимих для обраного класу изоляции.

9. РОЗРАХУНОК ПОСТІЙНИХ МАГНІТІВ ДЛЯ.

ПОРУШЕННЯ МАШИН ПОСТІЙНОГО ТОКА.

9.1. Криві розмагнічування постійних магнитов.

У МПТ малої потужності перспективне використання постійних магнітів (дозволяють зменшити габарити машин і збільшити їх КПД.

Розрахунок МПТ з постійними магнітами виробляється тими самими методами (що і машин з обмотками порушення. Особливістю розрахунку є правильний вибір габаритів магніту при відомих його параметрах.

Постійний магніт характеризується кривою розмагнічування (найманої для зразків з замкнутим магнитопроводом, вид якій подано на рис. 8.

За відсутності розмагнічування режим роботи магніту визначається становищем точки 1 (Вr (0) на кривою розмагнічування. Значення магнітної індукції у цій точці називається залишкової індукцією Вr. Максимальна напруженість магнітного поля (необхідна для розмагнічування магніту (називається коэрцитивной силою HC (а режим роботи магніту у своїй визначено становищем точки 2(0(HC). Якщо постійний магніт має повітряний зазор (то магнітна індукція в зазорі і самому магніті виявляється менше залишкової(т.к. його МДС распределяется між зазором і сердечником магніту. Наявність повітряного зазору еквівалентно размагничивающему дії обмотки із течією. Робоча точка постійного магніту з зазором виявляється смещённой (займаючи становище точки 3 на кривою размагничивания.

За умови повторного намагничивании з необоротних процесів (що сталися в магніті(намагнічування відбувається за основний кривою (а по приватному циклу (точки 3,4). Для розрахунків приватні цикли замінюються прямий лінією (званої лінією повернення (ЛВ). Характер процесів розмагнічування магніту визначається величиною МДС розмагнічування. При малих значеннях МДС розмагнічування іде за рахунок лінії повернення до точки 3. Якщо ж МДС значна (то процес розмагнічування спочатку відбувається лінією повернення до точки 3(та був (по основний кривою розмагнічування (точка 5). Наступні режими намагничивания у разі будуть відбуватися знову лінії повернення (що проходить через точку 5.

Магнітна ланцюг МПТ розраховується так (щоб робоча точка лежала на середині прямий повернення (а можливі коливання МДС не виводили її за межі даної лінії возврата.

Нахил лінії повернення визначається магнітної проницаемостью возврата.

(У = (В ((Н ((9.1) Значення (У з достатньої точністю визначаються нахилом дотичній до кривою розмагнічування у точці (Вr, 0).

Різноманітним точкам на кривою розмагнічування відповідають різні величини удільної енергії магнита:

WM = 0(5 B H. (9.2) Залежність удільної енергії від напруженості магніту представлена на див. мал.9. Як очевидно з малюнка (попри деякий значенні напруженості Але спостерігається максимум удільної енергії у точці А координатами (У (Але). Магнітна система повинна проектуватися так (аби робітник режим магніту перебував поблизу точки максимума.

Для розрахунків магнітних систем з постійними магнітами необхідно мати аналітичне опис кривою розмагнічування. Найчастіше ця залежність представляється як гиперболы:

[pic]. (9.3) У цьому вся вираженні коефіцієнт, а залежить від форми кривою розмагнічування і виражається через коефіцієнт форми (наступним образом:

[pic] (9.4) где.

[pic].

(9.5) [pic].

Див. Мал.9. Питома енергія постійного магнита.

У і Але (координати точки (відповідні максимуму енергії постійного магніту на кривою размагничивания.

Розмір коефіцієнта форми кривою розмагнічування постійних магнітів 0(25 (((0(9.

При (= 0(25 коефіцієнт, а = 0 і гіпербола вироджується в прямую.

[pic]((9.6) [pic] показану на рис. 10 (крива 1).

При (= 1 коефіцієнт, а = 1 і рівняння гіперболи приймає вид.

У = Вr (тобто. маємо горизонтальну пряму (дотичну до кривою размагничивания.

При (= 0(5 коефіцієнт, а = 0(8 і гіпербола стає близька до окружності (крива 3 на рис.10).

Коефіцієнт форми кривою розмагнічування визначається матеріалом постійного магніту (й у бариевых магнітів (= 0(316 ((0(390(для метоллокерамики (= 0(36 (0(64(для сплавів ЮНДК (= 0(5 (0(9, для магнітів з урахуванням рідкісноземельних елементів (= 0(27 (0(3.

9.2. Спільна робота постійних магнітів із зовнішнього магнітної цепью.

Найпростіша магнітна ланцюг складається з постійного магніту (двох повітряних проміжків і «зовнішнього магнитопровода.

Магнітний потік (створюваний постійним магнітом (складається з основного потоку (який струменіє через повітряні зазори і зовнішній магнитопровод (і потоку розсіювання (замыкающегося повітрям (між полюсами магнита.

Ці потоки стосовно магніту є зовнішніми (та його сума мусить бути рівної потоку постійного магнита.

ФМ = ФВН = Ф (+ Ф (. (9.7).

Розмір потоку розсіювання приймається пропорційної МДС магнита:

Ф (= ((FM.

(9.8).

Відповідно до Закону повного струму для магнітної ланцюга справедливо соотношение.

2 HM lM + 2 H ((+ 2 HCT lCT = 0(.

(9.9) де lM і lCT (половина довжини магніту зовнішнього магнитопровода.

В цьому случае.

FM = ((F (+ FCT) чи з модулю (FM (=(F (+ FCT (. (9.10).

Оскільки магнітний потік пропорційний магнітної індукції(а напруженість магнітного поля (МДС (то криву розмагнічування постійного магніту можна зобразити в координатних вісях (Ф (F). У тих самих вісях можна побудувати залежності Ф (= f (FВН) і Ф (= f (Fм):

[pic]. (9.11).

Для послідовно включених ділянок ФСТ = Ф ((тому вказане вираз записується в виде.

[pic], (9.12) отсюда.

[pic]. (9.13).

Отримана залежність нелінійна (оскільки за збільшення магнітної індукції матеріалу зовнішнього магнитопровода його магнітна проникність падає (крива Ф ((FВН) на рис.11).

За виконання умови (9.7) потік розсіювання пропорційний зовнішньої МДС:

Ф (= ((Fм = ((FBH, (9.14) і це залежність то, можливо побудовано тієї ж координатних вісях (крива Ф ((FBH) на рис.11).

Підсумувавши ординати зазначених кривих (побудуємо таку ж залежність (9.7) з урахуванням нелинейности.

[pic].

ФBH = Ф (+ Ф (= f (FBH).

Спільна робота постійного магніту і до зовнішньої магнітної ланцюга можлива відповідно до (9.7) і (9.10) за однакової кількості магнітних потоків і МДС (тобто. у точці перетину лінії повернення магніту і вебер-амперной характеристики зовнішньої магнітної ланцюга (точка На рис.11).

Там, коли зовнішня магнітна ланцюг не насичена (веберамперная характеристика змальовується прямий (проведеною щодо осі абсцис під углом.

[pic]((9.15) де (ВН (магнітна провідність зовнішньої магнітної цепи.

Спільна робота магніту і до зовнішньої ланцюга відповідає робочої точці 1 з координатами (Н1(В1).

Якщо магнітна ланцюг має обмотку (через яку протікає струм (чи до МДС магніту більшатиме МДС обмотки ((F. Ця МДС важить на характеристики зовнішньої магнітної ланцюга. Тож обліку її впливу досить змістити вебер-амперную характеристику зовнішньої ланцюга ФВН = f (FВН) паралельно сама собі на величину (F залежно від її полярності. Випадок розмагнічування показаний на рис. 11.

Щоб МДС обмотки не викликала розмагнічування постійного магніту (необхідно обмежити її величину: (F (FРАЗМ.

Подмагничивание магніту бракує догляду робочої точки з лінії повернення (й розмір МДС обмотки у разі не ограничивается.

Отже (завдання розрахунку магнітної ланцюга у тому (щоб (знаючи характеристики постійного магніту (зовнішньої магнітної кайдани й посадили величину размагничивающей МДС обмотки (вибрати становище робочої точки (які забезпечують максимум енергії(чи (інакше кажучи (мінімальний обсяг магнита.

3. Розрахунок оптимальних параметрів постійного магнита.

Нехай задана крива розмагнічування постійного магнита.

[pic](з такими відомими параметрами Br, Hc, a.

Введём відносні величины:

[pic](де серед масштабів обрані mB = Br; mH = Hc; m (= Br / HC; mФ = Br SM; mF = HC lM; m (= mФ / mF; mW = Br HC / 2.

Крива розмагнічування в відносних одиницях записується в виде.

[pic]. (9.16).

Припустимо (що робоча точка магніту (становище яку слід визначити (змальовується на рис. 12 точкою 1. Становище цієї точки (як засвідчили вище (відповідає точці перетину лінії повернення і веберамперной характеристики зовнішньої ланцюга. За відсутності насичення нахил останньої визначається вираженням tg (= (ВН. (9.17).

Линия повернення відбувається під углом.

[pic]((9.18) причому відносна проникність повернення пов’язані з формою кривою розмагнічування соотношением.

[pic]. (9.19).

Поклавши, що задана максимальна размагничивающая МДС і відповідна їй напруженість магнітного поля (HM.

Висловлюючи координати робочої точки 1 через координати точки 2(лежачої на кривою розмагнічування (підставляючи отримані висловлювання на рівняння кривою розмагнічування (9.16) і вирішуючи його щодо індукції(в остаточному вигляді получим.

[pic]. (9.20).

Визначимо питому енергію магніту у робітничій точке:

[pic]. (9.21) [pic].

Рис. 12. До розрахунком оптимального розміру магніту постійного тока.

Підставляючи (9.20) в (9.21) і досліджуючи отриману функцію на екстремум (визначимо оптимальну магнітну провідність зовнішньої ланцюга (відповідну максимуму енергії магнита:

[pic]. (9.22).

Використовуючи вираз (9.13)(висловимо (ВН.ОПТ через параметри зовнішньої магнітної цепи:

[pic]. (9.23).

Звідси за відомого площі магніту знаходять його длину:

[pic]. (9.24).

Якщо знехтувати падінням магнітного потенціалу в зовнішньому магнитопроводе (тобто. вважати (СП = ((то отримане вираз спрощується і приймає вид:

[pic]. (9.25).

При рівність площ магнітного зазору і магніту будемо иметь.

[pic]. (9.26).

Величина відносної магнітної індукції за оптимального режимі постійного магніту записується в виде.

[pic]((9.27) а відносна напруженість магнітного поля при этом.

[pic]. (9.28).

Приклад № 1. Постійний магніт з сплаву ЮНДК має такі характеристики: Br = 1(02 Тле; Hc = 110 кА/м; (= 0(6417. Розмір відносної напруженості размагничивающего магнітного поля [pic]. Магнітна проникність матеріалу зовнішньої магнітної ланцюга дорівнює нескінченності(а площі поперечного перерізу магніту і зазору одинаковы.

Визначити ставлення довжини магніту до довжини повітряного зазору для оптимально обраної робочої точки.

Р е ш е зв і е. Коефіцієнт (що характеризує форму кривою размагничивания,.

[pic].

Відносна проникність возврата.

[pic].

Оптимальна провідність зовнішньої ланцюзі у відносних единицах.

[pic].

Масштаб магнітної проникності m (= Br / HC= 1(02 / (110 (103) = 9(2727 (10−6 Гн/м.

Магнітна проникність повітряного зазору в відносних единицах.

[pic].

Ставлення довжини магніту до довжини повітряного зазора:

[pic].

Відносна магнітна индукция:

[pic].

Відносна напруженість магнітного поля.

[pic].

Відносна питома енергія магнита.

[pic].

Графічне побудова виконання завдання представлене рис. 13 .

При заданої величині зовнішнього размагничивания[pic] режим роботи магніту у точці 1 буде оптимальним. При збільшенні магнітної провідності зовнішньої ланцюга понад оптимального значення (наприклад, вебер-амперная характеристика, зображувана прямий ОА2) питома енергія магніту зменшується. При даному значенні магнітної провідності зовнішньої ланцюга відносні значення магнітної індукції напруженості магнітного поля і удільної енергії магніту відповідно равны:

[pic].

Зменшення магнітної провідності зовнішньої ланцюга неприпустимо, оскільки у своїй зменшується величина [pic]. [pic].

Рис. 13. Графічне побудова рішення прикладу № 1.

Приклад № 2. Зовнішня магнітна ланцюг і зовнішня розмагнічування мають ті ж (що у примере1(параметри і величини. Визначити ставлення довжини магніту до довжини повітряного зазору, якщо використовувати магніт з урахуванням рідкісноземельних елементів типу КС 37А з параметрами:

Br = 0(82 Тле; Hс = 560 kA; (= 0(28.

Р е ш е зв і е. Коефіцієнт (що характеризує форму кривою размагничивания,.

[pic].

Відносна магнітна проникність возврата.

[pic].

Оптимальна магнітна провідність зовнішньої цепи.

[pic].

Відносна магнітна проникність повітряного зазора.

[pic].

Ставлення довжини магніту до довжини повітряного зазора.

[pic].

Порівнюючи між собою магніти ЮНДК з магнітами з урахуванням рідкісноземельних елементів (бачимо (що обсяг останніх за інших рівних умовах перетворюється на (11 разів менша. Такий стан пояснюється значно великими питомими енергіями последних.

10. ПРИКЛАД РОЗРАХУНКУ МАШИНИ ПОСТОЯННОГО.

ТОКА.

Вихідні дані для розрахунку: машина постійного струму (генератор (корисна потужність (РН = 80 Вт; номінальне напруга (UН = 230 У; частота обертання (nН (об./хв; порушення (паралельне; режим роботи (S1, тривалий; виконання (закрытое.

10.1. Основні розміри машины.

|№ |Розраховувана |Используема|Результаты розрахунку | |п/п|величина |я | | | | |інформація | | |1 |Магнітна ін- |Табл. 2 |B (= 0(45 Тле | | |дукция в зазорі| | | |2 |Лінійна |Табл. 2 |AS = 8000 А/м | | |токовая | | | | |навантаження | | | |3 |Коефіцієнт |Разд.1(п.3|(= 0(65 | | |полюсной дуги | | | |4 |Ставлення длины|Разд.1(п.3|(= 1(4 | | |якоря для її | | | | |діаметру | | | |5 |ККД генератора |Табл. 1 |(М= 0(59 | | |(предваритель-н| | | | |про) | | | |№ |Розраховувана |Используема|Результаты розрахунку | |п/п|величина |я | | | | |інформація | | |6 |Машинна |(1.11) |[pic] | | |стала | | | |7 |Расчётная |(1.6) |[pic] | | |потужність | | | |8 |Діаметр якоря |(1.12) |[pic] | |9 |Довжина якоря |(1.13) |l0= 1(4(0(04=0(056 м | |10 |Окружна |(1.14) |Va= 3(14(0(04(3000/60 = 6(283 м/с | | |швидкість | | | |11 |Кількість полюсів | |2 p = 2 | |12 |Полюсное |(1.15) |(= 3(14(0(04/2 = 0(0628 м | | |розподіл | | | |13 |Расчётная |(1.16) |b0 = 0(65 (0(0628 = 0(0408 м | | |полюсная дуга | | | |14 |Частота |(1.17) |f = 1(3000(60 = 50 гц | | |перемагничивани| | | | |я | | | |15 |Повітряний зазор|(1.22) |(= 0(4 (0(0628(8000/0(45= | | | | |4(46(10−4 м, | | | | |приймаємо (= 4(5(10−4 м |.

2. Розрахунок обмотки якоря.

|№ |Розраховувана |Використовувана |Результати розрахунку | |п/п|величина |інформація | | |16 |Магнітний поток|(2.1) |Ф = 0(45(0(0408(0(056 = 1(028(10−3| | | | |Сб | |17 |Струм якоря |(1.9) |(а = 1(1(80(230 = 0(382 A | |18 |Кількість | |2 а = 2 | | |паралельних | | | | |гілок | | | |19 |Кількість |(1.10)((2.2)|[pic] | | |провідників | | | | |обмотки якоря | | | |20 |Кількість пазів |(2.3) |Z (4(0(04(100= 16 | | |якоря | | | |21 |Кількість |(2.4) |До = 3 (16 = 48 | | |коллекторных | | | | |пластин | | | |22 |Кількість витків в |(2.5) |Wc = 5490/(2(48) = 57(16; | | |секції обмотки | |приймаємо Wc = 56 | |23 |Уточнённое | |N = 2(48(56= 5376 | | |число | | | | |провідників | | | | |якоря | | | |24 |Кількість | |Nп = 5376/16 = 336 | | |провідників в | | | | |пазу | | | |№ |Розраховувана |Використовувана |Результати розрахунку | |п/п|величина |інформація | | |25 |Розрахунок кроків | |Прийнята проста петлевая обмотка | | |обмотки якоря | | | |26 |Кількість |(2.4) |Zэ = 3 (16 =48 | | |елементарних | | | | |пазів | | | | |Крок по |(2.6) |yк =1 | | |коллектору | | | | |Крок по якорю |(2.6) |y = yк =1 | | |Перший |(2.6) |y1 = 48/(2(1) = 24 | | |частковий крок | | | | |Другий |(2.6) |y2 = 1(24 = (23 | | |частковий крок | | |.

3. Розрахунок провідників якірній обмотки (розмірів зубців (пазів якоря.

|№ |Розраховувана |Використовувана |Результати розрахунку | |п/п|величина |інформація | | |27 |Гранична | |(м = 90о З | | |температура | | | | |пе-регрева | | | | |обмот-ки якоря | | | |28 |Коефіцієнт | |(= 18 Вт /(К (м2) | | |тепловіддачі | | | | |по-верхности | | | | |якоря | | | |29 |Питома |(3.1) |q = 90(18 (1 + 0(1(6(28)= 2637(4 | | |тепло-вая | |Вт/ м2 | | |навантаження | | | |30 |Припустима |(3.10) |ja = 17(2637(4(106/8175(3 = | | |щільність струму | |5(48(106 A/м2 | | |в обмотці якоря| | | |31 |Перетин |(3.16) |qпр = 0(382/(2(5(48(106) = | | |про-водника | |0(0348(10−6 м2 | | |обмотки якоря | | | |32 |Діаметр |Додаток (|dпр = 0(21(10−3 м; приймаємо | | |неизолированног|табл. 2(3 |провід марки ПЭТВ-1: діаметр | | |про дроти | |неізольованого дроти dпр= | | |(пред-варительн| |0(21(10−3 м; діаметр | | |про) | |ізольованого дроти dИЗ= 0(235| | | | |(10−3м; перетин дроти qпр = | | | | |= 0(0346(10−6 м2 | |33 |Уточнённое | |ja = 0(382/(2(0(0346(10−6) = | | |зна-чение | |5(52(106 A/м2 | | |щільності струму | | | |34 |Перетин |(3.19) |qпр.из = 3,14(0(2352(10−6(4 = | | |изоли-рованного| |= 0(0434(10−6 м2 | | |дроти | | | |№ |Розраховувана |Використовувана |Результати розрахунку | |п/п|величина |інформація | | |35 |Площа (| |Sпп = 0(0434(10−6(336 = 14(57(10−6| | |зайнята | |м2 | | |изо-лированным | | | | |дротом | | | |36 |Діаметр валу |Разд.3(п. 19 |dв= 6(10−3 м | |37 |Який Приймає паз|Рис.2 | | | |якоря оваль- | | | | |іншої форми | | | |38 |Висота |(3.27) |[pic] | | |сердеч-ника | | | | |якоря при | | | | |індукції 1(6 Тле| | | |39 |Висота паза |(3.26) |hП = (40(2(0(45(6(2(6)(10−3= | | | | |11(10−3м | |40 |Розміри щілини |Разд.3(п. 19 |hщ =0(5(10−3м (bщ= 1(3(10−3м | | |паза | | | |41 |Ширина зубця |(3.21)(|bz= 7(854(10−3(0(45/(0(95(1(8) (| | |при індукції |(3.25) |2(1(10−3 м | | |Bz = 1,8 Тле | | | |42 |Максимальна |(3.28) |bп.макс=(3(14((40 (2(0(5) (| | |ширина паза | |2(1(16(((16+ | | | | |+ 3(14) = 4(64(10−3м | |43 |Мінімальна |(3.29) |bп.мин = (3(14((40 (| | |ширина паза | |2(11)(2(1(16(((16 (| | | | |(3(14) = 1(78(10−3м | |44 |Висота середньої |(3.30) |h12 = 11(0(5(4(64/2(1(78/2= | | |частини паза | |7(25(10−3м | |45 |Площа паза в |(3.31) |Sп = 7(25((4(64 + 1(78)/2 + | | |штампі | |3(14(4(642/8 + | | | | |+ 3(14(1(782/8 = 32(96(10−6 м2 | |46 |Коефіцієнт |З (3.17) |Кз.п = 14(57(32(96 = 0(442 | | |заповнення паза| | | |47 |Довжина |(3.32) |la = 0(056 + 1,2(0(040 = 0(104 м | | |провод-ника | | | | |обмотки якоря | | | |48 |Опір |(3.34)(|[pic] | | |обмотки при |(3.35) | | | |t = 90 (З | | | |49 |Падіння |(3.36) |(Uа= 0(382(90(7=34(65 У | | |напря-жения в | | | | |обмотці якоря | | |.

10.4. Колектор і щёточный аппарат.

|№ |Розраховувана |Використовувана |Результати розрахунку | |п/п|величина |інформація | | |50 |Діаметр |Разд.4(п. 23 |Dк = 0(5 (0(04 = 0(02 м | | |колектора | | | |№ |Розраховувана |Використовувана |Результати розрахунку | |п/п|величина |інформація | | |51 |Крок колектора |(4.1) |tк = 3(14 (0(02(48 = 1(3 (10−3 м | | |(ориентировоч.)| | | |52 |Товщина |Разд.4(п. 24 |bиз = 0(5 (10−3м | | |межломельной | | | | |ізоляції | | | |53 |Товщина |З (4.2) |bк.п = (1(3 (0(5)(10−3 = 0(8(10−3| | |сторо-ны | |м | | |профілю | | | |54 |Принимаемая | |bк.п = 1(0(10−3м | | |товщина | | | |55.|Коллекторный |(4.2) |tк = (1(0 + 0(5)(10−3 =1(5(10−3 м | | |крок | | | |56 |Діаметр |З (4.1) |Dк = 1(5(10−3 (48(3(14 = | | |колектора | |22(9(10−3 м | |57 |Швидкість |(4.3) |Vк = 3(14 (22(9(10−3(3000(60 = | | |колектора | |3(6 м (с | |58 |Обирані |Прилож., |Jщ=105 А/м2((Uщ =2(5 У | | |электрографитир|табл. 14 | | | |ованные щётки | | | | |ЭГ (14 | | | |59 |Ширина щётки по|Разд.4(п. 25 |bщ (3 (1(5(10−3 = 4(5(10−3 м. | | |окружності | |приймаємо bщ = 5(10−3 м | | |колектора | | | |60 |Площа щётки |(4.5) |Sщ = 0(382/105 = 0(382(10−5 м2 | |61 |Довжина щётки по | |Площа щётки незначна (| | |осі колектора | |тому осьової розмір вибираємо з | | | | |номінальних розмірів по | | | | |ГОСТ122 321.1−77 | | | | |ащ = 8(10−3 м | |62 |Активна довжина |Разд.4(п. 26 |lк.а = 1(5(8(10−3 =12(10−3 м | | |колектора | | | |63 |Повна довжина |Разд.4(п. 26 |lк = 12(10−3 + 5(0(26(10−3 (14(| | |колектора | |10−3 м |.

5. Перевірка коммутации.

|№ |Рассчитываемая|Используема|Результаты розрахунку | |п/| |я | | |п |величина |інформація | | |64|Удельная |(4.7) |[pic] | | |магнітна | | | | |провідність | | | | |паза | | | |№ |Рассчитываемая|Используема|Результаты розрахунку | |п/| |я | | |п |величина |інформація | | |65|Длина |(4.9) |(про = (0(0628 (0(0408)(2 =0(011 м | | |магнітної | | | | |силовий лінії | | | | |в межполюсном | | | | |просторі | | | |66|Реактивная ЭДС|(4.6) |еR = 2(56(4(089(10−6(8175(0(056(6(28| | | | |= | | | | |= 1(317 B | |67|ЭДС реакції |(4.8) |еа= [pic] | | |якоря | |= 1(155 У | |68|Результирующая|Разд.4(|ер = 1(317 +1(155 = 2(472 В (2(5 У (| | |ЭДС |п.27 |що припустимо | | |коммутируемой | | | | |секції | | | |69|Ширина щётки (|(4.11) |b (щ = 1(0(10−3 (0(04(0(0229 = | | |приведённая до | |1(747(10−3 м | | |окружності | | | | |якоря | | | |70|Шаг |(4.12) |tк (=1(5(10−3(0(04(0(0229= 2(62(10−3 м | | |колектора (| | | | |приведений до | | | | |окружності | | | | |якоря | | | |71|Ширина зони |(4.10) |bком= 1(747(10−3 +(3+ (48(2(24((| | |комутації | |1(1((| | | | |(2(62(10−3 = 8(796(10−3м (0(8(((| | | | |(bо)= | | | | |= 11(10−3 м |.

10.6. Розрахунок магнітної цепи.

|№ |Розраховувана |Використовувана |Результати розрахунку | |п/п|величина |інформація | | |72 |Уточнённое |(1.22) |(= 0(4(0(0628(8175/0(45 = | | |значення | |0(45(10−3 м | | |повітряного | | | | |зазору | | | |73 |Довжина магнитной|(5.16) |Lа = 3(14(40 (2(11(6)/2 + 6)(10−3=| | |лінії | | | | |сердечника | |=24(85(10−3 м | | |якоря | | | |74 |Висота |Разд.5(п. 28 |hпл = 0(3(0(04 = 0(012 м | | |сердечника | | | | |полюси | | | |75 |Довжина магнитной|(5.20) |Lст= 3(14 (40 +2(0(45+2(12)(10−3 | | |лінії в станині| |/ 2 = | | | | |= 0(102 м | |76 |Коефіцієнт |(5.2) |[pic] | | |повітряного | | | | |зазору | | | |№ |Розраховувана |Використовувана |Результати розрахунку | |п/п|величина |інформація | | |77 |МДС повітряного |(5.7) |[pic] | | |зазору | | | |78 |Магнітна |(5.12) |[pic] | | |індукція в | | | | |зубці якоря | | | |79 |Напруженість | |По кривою намагничивания | | |магнітного поля| |електротехнічній стали 2012 | | |в зубці якоря | |Hz = 1340 A/м | |80 |МДС зубцовой |(5.13) |AWz= 2 (1340 (11(10−3 = 29(5 A | | |зони | | | |81 |Магнітна |(5.14) |[pic] | | |ин-дукция в | | | | |сердеч-нике | | | | |якоря | | | |82 |Напруженість | |По кривою намагничивания | | |магнітного поля| |електротехнічної стали 2012 | | |в сердечнику | |Hа = 753 А/м | | |якоря | | | |83 |МДС сердечника |(5.15) |AWа = 753(24(85(10−3 = 18,7 А | | |якоря | | | |84 |Магнітна | |Bп = 1(5 Тле | | |індукція в | | | | |полюсі | | | | |(ориентировоч.)| | | |85 |Ширина полюси |(5.4) |[pic] | | | | |приймаємо bпл = 15(10−3 м | |86 |Уточнённое |(5.17) |[pic] | | |значення | | | | |магнітної | | | | |індукції в | | | | |полюсі | | | |87 |Напруженість | |По кривою намагничивания | | |магнітного поля| |електротехнічної стали 2012 | | |в полюсі | |Hпл = 420 А/м | |88 |МДС полюсів |(5.18) |AWпл =2(420(15(10−3=12(6 А | |89 |Магнітна | |Bст = 1(4 Тле | | |індукція в | | | | |станині | | | | |(ориентировоч.)| | | |90 |Висота |(5.6) |[pic] | | |сердечника | |приймаємо hcт = 7(6(10−3м | | |станини | | | |91 |Уточнённое |(5.19) |[pic] | | |значення | | | | |індукції в | | | | |станині | | | |№ |Розраховувана |Використовувана |Результати розрахунку | |п/п|величина |інформація | | |92 |Напруженість | |По кривою намагничивания | | |магнітного поля| |електротехнічній стали 2012 | | |в станині | |Hcт = 400 А/м | |93 |МДС станини |(5.21) |AWст = 400 (0(114 = 45(6 А | |94 |Сумарна МДС |(5.23) |AW (=360 + 29(5 + 18(7 + 12(6 + | | |машини | |45(6 = | | | | |= 466(4 А | |95 |Розрахунок кривою | |Переймаючись значеннями ЭДС якоря (| | |холостого ходу | |розраховуючи відповідні | | | | |значення магнітного потоку (| | | | |магнітних індукцій і | | | | |напряжённостей магнітного поля була в | | | | |елементах магнитопровода машини (| | | | |отримуємо залежність E = f (AW (). | | | | |Розрахунок залежності зводиться в | | | | |таблицю (табл. 3) | |96 |Крива | | | | |холостого ходу | |Будується за даними табл. 3 | | | | | | | |E = f (AW (). | | | |97 |МДС поперечної |(5.28) |По перехідною характеристиці по | | |реакції якоря | |описаної вище методиці (п.31), | | | | |[pic] | |98 |МДС подовжньої |(5.29) | | | |реакції якоря | |AWad = 2(8175(0(15=2(45 A | |99 |Коефіцієнт, |(5.31) |1,7(2,5(106 | | |враховує | |КК= ((((((((((((= | | |перехідний | |4 56 6,28 4,089 8175 0,056 | | |опір | | | | | | |= 0,1614 | |100|Продольная |(5.30)[pic] |[pic] | | |комутаційна | | | | |МДС | | | |101|ЭДС генератора |(5.34) |Є = 230 +29(3 + 2(5 =261(8 У | |102|МДС порушення| |По кривою холостого ходу і | | | | |знайденому значенням ЭДС: E=261,8 B| | | | |AW ((НАГР = 415 A | | | | | | |№ |Розраховувана |Використовувана |Результати розрахунку | |п/п|величина |інформація | | |103|Суммарная МДС |(5.26) |AWR = 28(36 + 2(45 + 10(46 = 41(27| | |реакції якоря | |A | |104|Суммарная МДС |(5.35) |AW (НАГР = 415 + 41(27 = 456(27 A | | |порушення | | | | |генератора | | |.

Таблиця 3.

Розрахунок кривою холостого ходу генератора постійного тока.

|Величины |ЭДС якоря | | |0(5 Є |0(8 Є |1(0 Є |1(1 Є |1(2 Є |1(3 Є | |Магнітний потік | | | | | | | |Ф (10−3(Сб |0(538 |0(771 |1(028 |1(130 |1(234 |1(336 | |Магнітна | | | | | | | |індукція У ((Тле |0(235 |0(337 |0(45 |0(494 |0(539 |0(584 | |Магнітна | | | | | | | |індукція Вz (Тле |0(924 |1(326 |1(77 |1(945 |2(124 |2(300 | |Магнітна | | | | | | | |індукція Вa (Тл |0(842 |1(207 |1(61 |1(770 |1(930 |2(090 | |Магнітна | | | | | | | |індукція Впл (Тле |0(741 |1(062 |1(416 |1(557 |1(700 |1(840 | |Магнітна | | | | | | | |індукція Зс (Тле |0(732 |1(048 |1(398 |1(537 |1(678 |1(817 | |МДС елементів | | | | | | | |AW ((А |180 |270 |360 |396 |420 |468 | |AWz (А |6(42 |11(22 |30(93 |55(22 |114(44 |316(80 | |AWa (А |3(37 |6(48 |19(58 |42(24 |89(85 |191(35 | |AWпл (А |3(27 |6(19 |12(48 |20(34 |34(50 |79(20 | |AWс (А |12(20 |23(14 |45(60 |69(30 |122(00 |264(50 | |AW ((А |205(26 |317(0 |468(60 |583(10 |780(75 |1320 |.

10.7. Розрахунок обмотки возбуждения.

|№ |Розраховувана |Використовувана |Результати розрахунку | |п/п|величина |інформація | | |105|Ток возбуждения|Разд.1(п. 2 |(в (10((а =0(1 (0(382= 0(0382 А | |№ |Розраховувана |Використовувана |Результати розрахунку | |п/п|величина |інформація | | |106|Число витків |(6.1) |Wв = 456(3((2(0(0382)= 5972(5, | | |обмотки | |приймаємо Wв =5970 | | |порушення на | | | | |полюс | | | |107|Номинальный |(6.3) |Мн = 9(55 (80(3000= 0(255 Нм | | |момент | | | | |генератора | | | |108|Сечение провода|Табл.4 |Щільність струму порушення | | |обмотки | |(табл.4) | | |порушення | |jв = 4(5(106 А/м2(| | |(попередньо| |qв = 0(0382/(4(5(106) = | | |) | |0(0085(10−6 м2 | | | | |Вибираємо провід ПЭТВ-1(| | | | |dв = 0(106 мм (qв = 0(882 (10−6| | | | |м2(| | | | |dв.из = 0(12(10−3 м | |109|Требуемая |(6.8) |[pic] | | |Майдан | | | | |розміщення | | | | |обмотки | | | | |порушення | | | |110|Фактическая |Разд.6(п. 37 |Sв = 1(15 (104(8 (10−6 =120(5 (| | |площа вікна | |10−6 м2 | |111|Высота котушки | |По ескізу магнітної системи | | |порушення | |hкв = 0(012 м | |112|Ширина боку |Разд.6(п. 37 |bкв = 120(5(10−6/0(012= 0(01 м. | | |котушки | |Котушка повністю розміщається в | | | | |вікні між станиною і полюсным | | | | |наконечником | |113|Ширина котушки |Разд.6(п. 37 |bв =0(015 + (0(0408(0(015)/2 = | | |порушення | |0(028 м | |114|Средняя довжина |По ескізу |lв = 2(0(056 + 0(028 + 2(0(01)= | | |витка котушки |розташування |0(208 м | | |порушення |котушки | | | | |порушення | | |115|Сопротивление |(6.5) |[pic] | | |обмотки | | | | |порушення | | | |116|Реальный струм |Разд.6(п. 40 |(в = 230 / 6027 = 0(3 816 А, | | |порушення | |реальний розмір струму дорівнює | | | | |раніше прийнятої | |117|Реальная |З (6.2) |[pic](що менше припустимого | | |величина | | | | |щільності струму | | | | |в обмотці | | | | |порушення | | |.

10.8. Втрати і ККД генератора.

|№ |Розраховувана |Використовувана |Результати розрахунку | |п/п|величина |інформація | | |118|Потери в |(7.1) |(Рма = 0(3822(90(7= 13(23 Вт | | |обмотці якоря | | | |119|Потери в |(7.2) |(Рм = 0(38 162 (6027= 8(78 Вт | | |обмотці | | | | |порушення | | | |120|Потери в щётках|(7.4) |(Рщ = 2(5 (0(382 = 0(955 Вт | |121|Удельнные | |Для стали 2012 удільні втрати | | |втрати у стали | |Р1(0/50 =2(9 Вт/кг | |122|Масса |(7.5) |Ga= 7800(3(14(0(04 (| | |магнитопровода | |2(0(011)20(056/4= = 0(111 кг | | |ярма якоря | | | |123|Потери в стали |(7.7) |(Рст.а= 2(3(2(9(1(612(0(111= 1(92 | | |ярма якоря | |Вт | |124|Масса зубців |(7.6) |Gz = 7800(16(0(011(0(0021(0(056= | | |якоря | |= 0(161 кг | |125|Потери в стали |(7.8) |(Рст.z = 2(3(2(9(1(772(0(161= | | |зубців | |3(364 Вт | |126|Потери в стали |(7.9) |(Рст = 1(92 + 3(36 = 5(28 Вт | |127|Потери від |(7.10) |(Рщ.тр = | | |тертя щёток | |2(0(25(4(0(104(40(10−6(3(6 = | | | | |= 2(88 Вт | |128|Масса якоря з |(7.12) |Gа.к = 3(14(7800(0(042(0(056 + | | |колектором | |+8900 (0(02292(0(014) / 4 =0(6 | | | | |кг | |129|Потери на |(7.11) |(Рп.тр = 3(0(0(6(3000(10−3 =5(4 Вт| | |тре-ние в | | | | |подшип-никах | | | |130|Потери на |(7.13) |(Рв.тр = 2(0(043(30003(0(056(10−6=| | |тертя про повітря| | | | | | |= 0(193 Вт | |131|Полные |(7.15) |(Рмех =2(88 + 5(4 + 0(193= 8(47 Вт| | |механи-ческие | | | | |втрати | | | |132|Полные втрати |(7.16) |(Р (= 1(15(13,23 +8,78 + 0,955 | | |генератора | |+5,28 + | | | | |+ 8(47) = 42,2 Вт | |133|Ток генератора |Разд.7(п. 46 |(= 0(382 (0(0382= 0(344 А | |134|КПД генератора |(7.18) |[pic] |.

10.9. Тепловий расчёт.

|№ |Розраховувана |Використовувана |Результати розрахунку | |п/п|величина |інформація | | |135|Результирующий |(8.2) |(а =18(1+0(1(6(283) = 30(3 | | |коефіцієнт | |Вт/(К (м2) | | |тепловіддачі | | | | |зовнішньої | | | | |поверхні | | | | |якоря | | | |№ |Розраховувана |Використовувана |Результати розрахунку | |п/п|величина |інформація | | |136|Коэффициент |(8.5) |[pic][pic] | | |збільшення | | | | |теплового | | | | |опору | | | | |провідника | | | |137|Число | |[pic](| | |провідників по | |приймаємо mа = 14 | | |середньої ширині | | | | |паза якоря | | | |138|Эквивалентная |(8.4) |[pic][pic] | | |междувитковая | | | | |ізоляція | | | |139|Общая товщина |(8.3) |(= (0(2 + 0(276)(10−3 = | | |ізоляції від | |0(476(10−3м | | |міді до стінки | | | | |паза | | | |140|Коэффициент |Разд.8(п. 49 |((= 0(125 Вт/(м (К) | | |теплопроводност| | | | |і междувитковой| | | | |і пазовой | | | | |ізоляції | | | |141|Периметр паза | |П =2(0(011+ 0(464+ 0(178 = | | | | |= 28(4(10−3 м | |142|Удельные потери|(8.6) |[pic] | | |в міді якоря | | | |143|Удельные потери|(8.7) |[pic] | | |в стали якоря | | | |144|Удельные потери|(8.8) |[pic] | | |тертя про повітря| | | |145|Ширина вершини |(3.22) |[pic] | | |зубця якоря | | | |146|Среднее |(8.1) |[pic] | | |перевищення | |[pic] | | |температури | | | | |обмотки якоря | | | |147|Коэффициент |Разд. 8(п.50|(К= 50 Вт/(К (м2) | | |тепловіддачі | | | | |колектора | | | |148|Полные втрати |(8.9) |Рк = 0(955 + 2(88 = 3(835 Вт | | |на колекторі | | | |149|Поверхность |(8.10) |Sк = 3(14 (0(0299 (0(014 | | |охолодження | |=1(32(10−3 м2 | | |колектора | | | |№ |Розраховувана |Використовувана |Результати розрахунку | |п/п|величина |інформація | | |150|Превышение |(8.11) |[pic] | | |температури | | | | |колектора | | | |151|Коэффициент |Разд.8(п. 51 |('O = 28 Вт/(К (м2) | | |тепловіддачі | | | | |котушки | | | | |порушення | | | |152|Потери лише у |(8.12) |wм.в = 8(78/2 =4(39 Вт | | |котушці | | | | |порушення | | | |153|Поверхность |(8.14) |Sв =(0(0408 + 0(015 + 2(0(015 + | | |охолодження | |8(0(01)(| | |котушки | |(0(012 + (0(0408 + 0(015 + | | |порушення | |4(0(010)(| | | | |(0(012 = 0(314 м2 | |154|Превышение |(8.15) |[pic] | | |температури | | | | |обмотки | | | | |порушення | | | |155| | |Температури якоря (колектора і | | | | |обмотки порушення становить | | | | |припустимою для обраного класу | | | | |ізоляції(рівної 90о З |.

БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК.

1. Eрмолин Н.П. Електричні машини малої потужності. М.: Вища школа (1967.

2.Сергеев П.С.(Виноградов Н.В.(Горяинов Ф. А. Проектування електричних машин М (: Енергія (1969(.

3.Проектирование електричних машин / І.П. Копилов (Ф.А. Горяинов (Б.К.Клоков та інших.(Під ред (И.П.Копылова. M.:Высшая школа (1980(.

4. Проектування електричних машин / О. Д. Гольдберг (Я.С. Гурин (І.С. Свириденко (Під ред (О.Г. Гольдберга. М.: Вищу школу (1984(.

5. Нікулін Н.В. Довідник по електротехнічним матеріалам та виробам. Свердловськ: Средне-Уральское книжкове видавництво (1979.

5. Мішин Д.Д. Магнітні матеріали. М.: Вищу школу (1991.

6. Кекало І.Б., Самарін Б.А. Фізичне металознавство прецизійних сплавів. М.:Металлургия (1989.

7. Довідник по електротехнічним матеріалам. Т.3. Л.:

Энергоатомиздат (1988.

5. Юферов Ф. М. Електричні машини автоматичних пристроїв. M.:

Вищу школу (1988.

8. Бут Д. А. Безконтактні електричні машини. М.: Вища школа (.

1985.

ПРИЛОЖЕНИЕ.

Таблиця 1.

Номінальні діаметри і довжини рядов.

R 5a (R 10a (R 20a (R 40a.

|Ряд R 5a |Ряд R 10a |Ряд R 20a |Ряд R 40a | |1(0 |1(0 |1(0 |1(00 | | | | |1(05 | | | |1(1 |1(10 | | | | |1(15 | | |1(2 |1(2 |1(20 | | | | |1(30 | | | |1(4 |1(40 | | | | |1(50 | |1(6 |1(6 |1(6 |1(60 | | | | |1(70 | | | |1(8 |1(80 | | | | |1(90 | | |2(0 |2(0 |2(00 | | | | |2(10 | | | |2(2 |2(20 | | | | |2(40 | |2(5 |2(5 |2(5 |2(50 | | | | |2(60 | | | |2(8 |2(80 | | | | |3(00 | | |3(2 |3(2 |3(20 | | | | |3(40 | | | |3(6 |3(60 | | | | |3(80 | |4(0 |4(0 |4(0 |4(00 | | | | |4(20 | | | |4(5 |4(50 | | | | |4(80 | | |5(0 |5(0 |5(00 | | | | |5(20 | | | |5(5 |5(50 | | | | |5(80 | |6(0 |6(0 |6(0 |6(0 | | | |7(0 |7(0 | | | | |7(5 | | |8(0 |8(0 |8(0 | | | | |8(5 | | | |9(0 |9(0 | | | | |9(5 | | | | | |Продовження табл.1 | | Ряд R 5a | Ряд R 10a | Ряд R 20a | Ряд R 40a | |10(0 |10(0 |10(0 |10(0 | | | | |10(5 | | | |11(0 |11(0 | | | | |11(5 | | |12(0 |12(0 |12(0 | | | | |13(0 | | | |14(0 |14(0 | | | | |15(0 | |16(0 |16(0 |16(0 |16(0 | | | | |17(0 | | | |18(0 |18(0 | | | | |19(0 | | |20(0 |20(0 |20(0 | | | | |21(0 | | | |22(0 |22(0 | | | | |24(0 | |25(0 |25(0 |25(0 |25(0 | | | | |26(0 | | | |28(0 |28(0 | | | | |30(0 | | |32(0 |32(0 |32(0 | | | | |34(0 | | | |36(0 |36(0 | | | | |38(0 | |40(0 |40(0 |40(0 |40(0 | | | | |42(0 | | | |45(0 |45(0 | | | | |48(0 | | |50(0 |50(0 |50(0 | | | | |52(0 | | | |55(0 |55(0 | | | | |58(0 | |60(0 |60(0 |60(0 |60(0 | | | | |65(0 | | | |70(0 |70(0 | | | | |75(0 | | |80(0 |80,0 |80(0 | | | | |85(0 | | | |90(0 |90(0 | | | | |95(0 | | | | | |Закінчення табл.1 | | Ряд R 5 | Ряд R 10 | Ряд R 20 | Ряд R 40 | | 100(0 | 100(0| 100(0| 100(0| | | | |105(0 | | | |110(0 |110(0 | | | | |115(0 | | |120(0 |120(0 |120(0 | | | | |130(0 | | | |140(0 |140(0 | | | | |160(0 |.

Таблиця 2.

Характеристики обмотувальних проводов.

|Марка |Характеристика |Диаметр (|Предельн. |Клас |Марка | |дроти |марки дроти |мм |температур|нагревосто|изоляции | | | | |а ((З |йкости | | |ПЭВ -1, |З ізоляцією |0(02(2(5|105 |A |Лак ВЛ (931 | |ГОСТ |зменшеної | | | |на поливи- | |7262(78 |товщини | | | |нилацеталев| | | | | | |ой основі | |ПЭВ (2, |З ізоляцією |0(05(2(5|105 |A |І це | |ГОСТ |нормальної | | | | | |7262(78 |товщини | | | | | |ПЭТВ (1, |Нагревостойкий (|0(05(1(6|130 |B |Поліефірні| |ТУ 16(| | | | |лаки марок| |705.110(|покрытый шаром | | | |ПЭ (943(| | |високоміцною | | | |ПЭ (939 | |79 |емалі умень- | | | | | | |шенной товщини | | | | | | |ізоляції | | | | | |ПЭТВ (р, |Нагревостойкий (|0(02(0(2|130 |B |І це | |ТУ 16 (| | | | | | |705.110(|покрытый шаром | | | | | |79 |високоміцною | | | | | | |емалі | | | | | |ПЭТр (|Теплостійкий (|0(02(0(2|155 |F |Лак | |15 578, |релейний (умень| | | |полиэфирими| |ТУ 16(| | | | |дный марки | |705.048(|шенной товщини | | | |ПЭ (955 | | |ізоляції | | | | | |ПЭТВ (2, |Нагревостойкий (|0(06(2(5|130 |B |І це | |ОСТ 160.| | | | | | | |покритий шаром | | | | | |505.001-|высокопрочной | | | | | |80 |емалі(| | | | | | |нормальної | | | | | | |товщини | | | | | |Закінчення табл. 2 | |Марка |Характеристика |Диаметр (|Предельн. |Клас |Марка | |дроти |марки дроти |мм |температур|нагревосто|изоляции | | | | |а ((З |йкости | | |ПЕТ (|Высоконагревост|0(03(2(5|220 |З |Полиимидные| |имид, |ойкий (покритий| | | |лаки марок | |ТУ 16 (|полиимидной | | | |АД (9103(| |505.489(|изоляцией | | | |АД (9103ПС | | | | | | | | |78 | | | | | |.

Таблиця 3.

Номінальні діаметри і перерізу мідних емальованих проводов.

|Диаметр |Діаметр |Перетин неізольованого| |неізольованого |ізольованого |дроти (мм2 | |дроти (мм |дроти (мм | | |0(20 |0(23 |0(0314 | |0(224 |0(259 |0(0394 | |0(25 |0(285 |0(0491 | |0(28 |0(315 |0(0616 | |0(315 |0(35 |0(0779 | |0(335 |0(379 |0(0881 | |0(355 |0(395 |0(099 | |0(375 |0(415 |0(1104 | |0(40 |0(44 |0(1257 | |0(45 |0(49 |0(159 | |0(50 |0(545 |0(1963 | |0(56 |0(615 |0(246 | |0(60 |0(655 |0(283 | |0(63 |0(69 |0(312 | |0(71 |0(77 |0(396 | |0(75 |0(815 |0(442 | |0(80 |0(865 |0(503 | |0(85 |0(915 |0(567 | |0(9 |0(965 |0(636 | |0(95 |1(015 |0(709 | |1(00 |1(08 |0(785 | |1(06 |1(14 |0(883 | |1(12 |1(20 |0(985 | |1(18 |1(26 |1(094 | |1(25 |1(33 |1(227 | |1(32 |1(405 |1(368 | |1(40 |1(485 |1(539 | |1(50 |1(585 |1(767 | | | |Закінчення табл. 3 | |Діаметр |Діаметр |Перетин неізольованого| |неізольованого |ізольованого |дроти (мм2 | |дроти (мм |дроти (мм | | |1(60 |1(685 |2(011 | |1(70 |1(785 |2(27 | |1(80 |1(895 |2(54 | |1(90 |1(995 |2(83 | |2(00 |2(095 |3(14 | |2(12 |2(22 |3(53 | |2(24 |2(34 |3(94 | |2(36 |2(46 |4(36 | |2(50 |2(60 |4(91 |.

Таблиця 4.

Коефіцієнти заповнення пакета магнитопровода сталлю залежно від способу ізоляції листов.

| |Спосіб ізоляції | |Товщина аркуша, мм | | | |Оксидування, окалина |Лакування | |0,5 |0,97 |0,95 | |0,35 |0,95 |0,93 |.

Таблиця 5.

Характеристики литої стали для монолітних станин.

машин постійного струму (У розділі ст. 3).

| | |Продовження табл.5 | | |1(0 |1(6 |6(3 | | |1(6 |2(0 |5(0 | | | | |6(3 | | | | |8(0 | |ФО |2(0 |2(5 |6(3 | | | | |10(0 | | |2(5 |3(2 |6(3 | | | |4(0 |10(0 | | | |3(2 |6(3 | | | | |10(0 | |ФО |2(5 |4(0 |8(0 | | | |5(0 |10(0 | | | |6(3 |12(5 | | |3(2 |4(0 |8(0 | | | | |10(0 | | | | |12(5 |.

Закінчення табл. 14.

|Обозначение |Ширина по |Довжина по осі |Висота щётки | |типів щёток |окружності |колектора aЩ |hЩ | | |колектора bЩ | | | | |3(2 |5(0 |10(0 | | | | |12(5 | |ФО | | |16(0 | | | |6(3 |10(0 | | | | |12(5 | | | | |16(0 | | |4(0 |5(0 |8(0 | | | |6(3 |12(5 | | | |8(0 |16(0 | |Ф8-А1 |5(0 |6(3 |12(5 | | | |10(0 |16(0 | | | |12(5 |20(0 | | |6(3 |8(0 |20(0 | | | |10(0 |25(0 | | |8(0 |10(0 |25(0 | | | |12(5 |25(0 |.

ЗАПРОВАДЖЕННЯ… … 3.

1. ОСНОВНІ РАЗМЕРЫ.

МАШИНЫ…4.

2. ПАРАМЕТРИ ОБМОТКИ.

ЯКОРЯ…8.

1. РОЗМІРИ ЗУБЦІВ, ПАЗІВ І ПРОВОДНИКОВ.

ОБМОТКИ ЯКОРЯ… .10.

4. КОЛЕКТОР І ЩЁТОЧНЫЙ АППАРАТ…15.

5. МАГНІТНА СИСТЕМА МАШИНЫ.

ПОСТІЙНОГО ТОКА…19.

6. РОЗРАХУНОК ОБМОТКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ…26.

7. ВТРАТИ І ККД МАШИНИ ПОСТІЙНОГО ТОКА…28.

8. СПРОЩЕНИЙ ТЕПЛОВИЙ РОЗРАХУНОК МАШИНЫ.

ПОСТІЙНОГО СТРУМУ МАЛОЇ МОЩНОСТИ…33.

9. РОЗРАХУНОК ПОСТІЙНИХ МАГНИТОВ.

ДЛЯ ПОРУШЕННЯ МАШИН ПОСТІЙНОГО ТОКА…35.

10. ПРИКЛАД РОЗРАХУНКУ МАШИНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ … 44.

БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК … 56.

ДОДАТОК… … 57.

———————————;

[pic].

Рис. 11. Спільна робота постійного магніту із зовнішнього магнітної цепью.

[pic].

Рис. 8. Крива розмагнічування постійного магнита.

Рис. 4. Магнітна система машини постійного тока Рис. 10. Аналітичне уявлення кривою розмагнічування селтоянного магнита.