Двигатель постоянного тока (стр. 3 из 4)

7.6 Сердечник главного полюса:

L_r = h_r = 0.017 м

7.7 Воздушный зазор между главным полюсом и станиной:

L_С.П. = 2l_r·10^-4+10^-4 = 2·0.285·10^-4+10^-4 = 0.000157 м

7.8 Станина:

8 Индукция в расчётных сечениях магнитной цепи

8.1 Индукция в воздушном зазоре:

8.2 Индукция в сечении зубцов якоря:

8.3 Индукция в спинке якоря:

8.4 Индукция в сердечнике главного полюса:

8.5 Индукция в станине:

9 Магнитное напряжение отдельных участков магнитной цепи

9.1 Магнитное напряжение воздушного зазора:

9.2 Коэффициент вытеснения потока:

9.3 Магнитное напряжение зубцов якоря:

F_Z = 2H_ZL_Z = 2∙38800·0.0242 = 1877.92 А

9.4 Магнитное напряжение спинки якоря:

F_j = H_jL_j = 1000·0.0451 = 45.1 А

9.5 Магнитное напряжение сердечника главного полюса:

F_r =2H_rL_r = 2∙460·0.017 = 15.64 А

9.6 Магнитное напряжение воздушного зазора между главным полюсом и станиной:

F_С.П = 1.6·B_r·L_С.П∙10⁶= 1.6·1.26·0.000157·10⁶ = 316.512 А

9.7 Магнитное напряжение станины:

F_С = H_СL_С = 550·0.1247 = 68.585 А

9.8 Суммарная МДС на пару полюсов:

F_Σ = F_δ + F_Z + F_j + F_r + F_С.П + F_C = 1456.77 + 1877.92 + 45.1+ 15.64 + +316.512+198.273 = 3780.527 А

9.9 МДС переходного слоя:

F_δZj = F_δ + F_Z + F_j = 1456.77+1877.92+45.1 = 3379.79 A

Аналогично производится расчёт для потоков равных 0,5; 0,75; 0,9; 1,1; 1,15 от номинального значения. Результаты расчёта сведены в таблицу 1.

Таблица 1 – Расчёт характеристики намагничивания машины.

№п/п	Расчётнаявеличина	Расчётная формула	Ед.вел.	0,5ФδН	0,75ФδН	0,9ФδН	ФδН	1,1ФδН	1,15ФδН
1	ЭДС	Е	В	–	–	–	396	–	–
2	Магнитныйпоток		Вб	0.00655	0.009975	0.01197	0.0133	0.01463	0.015295
3	Магнитная индукция в воздушном зазоре		Тл	0.3	0.45	0.54	0.6	0.66	0.69
4	МДС воздушного зазора		А	728.385	1092.578	1311.093	1456.77	1602.447	1675.286
5	Магнитная индукция в зубцах якоря		Тл	1	1.5	1.8	2	2.2	2.3
6	Напряженностьмагнитного поля	НZ		240	1600	13400	38800	144000	224000
7	Магнитное напряжение зубцов	FZ = 2HZLZ	А	11.616	77.44	648.56	1877.92	6969.6	10841.6
8	Магнитная индукция в спинке якоря		Тл	0.7	1.05	1.26	1.4	1.54	1.61
9	Напряженностьмагнитного поля	Нj		96	270	460	1000	2200	3600
10	Магнитное напряжение в спинке якоря	Fj = HjLj	А	4.3296	12.177	20.746	45.1	99.22	162.36
11	Магнитный потокглавного полюса	Фr = σгФδ	Вб	0.00798	0.01197	0.014364	0.01596	0.017556	0.018354
12	Магнитная индукция в серд. глав. полюса		Тл	0.63	0.95	1.13	1.26	1.39	1.45
13	Напряжённостьмагнитного поля	Нr		89	215	330	460	940	1300
14	Магнитное напряжение серд. глав. полюса	Fr = 2HrLr	А	3.026	7.31	11.22	15.64	31.96	44.2
15	Магнитная индук.в возд. зазоре между гл. пол. и стан.	ВС.П = Вr	Тл	0.63	0.95	1.13	1.26	1.39	1.45
16	Магнитное напряж.возд. зазора между гл. полюсом и стан.	FС.П = =1.6·106·Br·LС.П	А	158.256	237.384	284.8608	316.512	348.1632	364
17	Магнитная индукция в станине		Тл	0.65	0.98	1.17	1.3	1.43	1.5
18	Напряжённостьмагнитного поля	НС		91	230	370	550	1180	1600
19	Магнитное напряжение станины	FС = HСLС	А	11.3477	28.681	46.139	68.585	147.146	199.52
20	Сумма магн. напряж. всех участков магнит. цепи	FΣ = Fδ + FZ + Fj + Fr + +FС.П + FC	А	916.9603	1455.57	2322.619	3780.527	9198.5362	13286.95
21	Сумма магн. напряжений участков переходного слоя	FδZj = Fδ + FZ + Fj	А	744.3306	1182.195	1980.399	3379.79	8671.267	12679.25

По данным таблицы строятся характеристика намагничивания

B_δ=f (F_Σ)и переходная характеристика B_δ=f (F_δZi)

Рисунок 1. Характеристика намагничивания и переходная характеристика

10 Расчёт параллельной обмотки возбуждения

10.1 Размагничивающее действие реакции якоря:

F_qd = 180 А.

10.2 Необходимая МДС параллельной обмотки:

F_В = F_Σ + F_qd = 3780.527 + 180 = 3960.527 А

10.3 Средняя длина витка катушки параллельной обмотки:

l_ср.в. = 2(l_r + b_r) + π(b_КТ.В + 2Δ_ИЗ), м

где b_КТ.В = 0.03 – ширина катушки, м;

Δ_ИЗ = 0.75·10^-3 – толщина изоляции, м.

Тогда:

l_ср.в. = 2(0.285 + 0.0469) + 3.14(0.03 + 2·0.75·10^-3) = 0.67 м

10.4 Сечение меди параллельной обмотки:

где К_З.В = 1.1 – коэффициент запаса;

m = 1.22 – коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления меди при увеличении температуры до 75˚С.

Тогда:

Окончательно принимаем стандартный круглый медный провод марки ПЭТВ с сечением q_В = 0.283 мм², диаметром без изоляции d = 0.6 мм и диаметром с изоляцией d_ИЗ = 0.655 мм.

10.5 Номинальная плотность тока принимается:

J_В = 4.45·10⁶ А/м²

10.6 Число витков на пару полюсов:

10.7 Номинальный ток возбуждения:

10.8 Полная длина обмотки:

L_B = p·l_СР.В·W_B = 2·0.67·3145 = 4214.3 м

10.9 Сопротивление обмотки возбуждения при температуре υ=20˚С:

10.10 Сопротивление обмотки возбуждения при температуре υ=75˚С:

R_B75 = m·R_B20 = 1.22·261.25 = 318.73 Ом

10.11 Масса меди параллельной обмотки:

m_м.в. = 8.9·l_в.ср.·W_в·q_в·10³ = 8.9·0.67·3145·0.283·10^-6·10³ = 5.307 кг

11 Коллектор и щётки

11.1 Ширина нейтральной зоны:

b_Н.З = τ– b_Р = 0.126 – 0.0781 = 0.0479 м

11.2 Ширина щётки для простой волновой обмотки:

b_Щ = 3.5t_К = 3.5·0.00327 = 0.0115 м

Окончательно принимаем стандартную ширину щётки: b_Щ = 0.0125 м. Длина щётки l_Щ = 0.025 м.

11.3 Поверхность соприкосновения щётки с коллектором:

S_Щ = b_Щ·l_Щ = 0.0125·0.025 = 0.0003125 м²

11.4 При допустимой плотности тока J_Щ = 11·10⁴ ,А/м², число щёток на болт:

Окончательно принимаем N_Щ = 1.

11.5 Поверхность соприкосновения всех щёток с коллектором:

ΣS_Щ = 2р·N_Щ·S_Щ = 4·1·0.0003125 = 0.00125 м²

11.6 Плотность тока под щётками:

11.7 Активная длина коллектора:

l_К = N_Щ(l_Щ + 8·10^-3) + 10·10^-3 = 1(0.025 + 8·10^-3) + 10^-2 = 0.043 м

12 Потери и КПД

12.1 Электрические потери в обмотке якоря:

Р_mа = I²R_da = 16.727²·1.952 = 546.16 Вт

12.2 Электрические потери в параллельной обмотке возбуждения:

Р_М.В = I²_ВН·R_В75 = 1.259²·318.73= 505.21 Вт

12.3 Электрические потери в переходном контакте щёток на коллекторе:

Р_Э.Щ = I·2ΔU_Щ, Вт

где 2ΔU_Щ = 2 – потери напряжения в переходных контактах, В.

Тогда:

Р_Э.Щ = 16.727·2 = 33.454 Вт

12.4 Потери на трение щёток о коллектор: