Проектирование машин постоянного тока

Ширина компенсационного паза:

Ширина проводника компенсационной обмотки:

где — уменьшение ширины паза «в свету»; - толщина изоляции по ширине паза; - число проводников по ширине паза; - толщина проводниковой изоляции для класса нагревостойкости F. Размеры для найденного сечения проволоки ПЭТП-155 прямоугольного сечения класса нагревостойкостиF:;;.Высота компенсационного паза:

где — число проводников паза по высоте; - толщина изоляции повысоте паза [1,п.8]; - высота клина.Рис.

3. Эскиз межполюсного окна.

Ширина сердечника полюса:

где — коэффициент потока рассеяния главных полюсов; - допустимый уровень индукции в сердечнике главных полюсов. Примем .Расстояние от края полюса до самого узкого сечения:

Определим высоту узкого сечения:

где — допустимая индукция в узком сечении. Определим ширину узкого сечения:

где — определяется по эскизу. Сопротивление обмотки добавочных полюсов:

Падение напряжения в обмотке добавочных полюсов:

Мощность потерь в обмотке добавочных полюсов:

Сопротивление компенсационной обмотки:

Падение напряжения в компенсационной обмотке:

Мощность потерь в компенсационной обмотке:

Суммарные потери в меди якорной цепи:

Расчет магнитной цепи и обмоток возбуждения.

Расчет магнитных характеристик и обмоток возбуждения электрической машины постоянного тока является логическим продолжением и завершением ее электромагнитного расчета. Определим величину воздушного зазора:

Минимальная высота узкого сечения:

Наружный размер статора:

где — высота машины с восьмигранной формой статора выбирается из условия получения минимально возможной нормализованной централи; - клиренс. Высота шихтованного ярма (станины):

где — допустимый уровень индукции в ярме. Для обеспечения жесткости станины и надежного размещения нажимных колец принимаем. Высота главного полюса:

В машинах с овальными пазами зубец имеет постоянное сечение по высоте паза: — так как. Коэффициент зубчатости:

где и, соответственно, .Ширина и коэффициент верхней части паза:

где — коэффициент, определяющий отношение площадей поперечных сечений паза и зубца на высоте. Ширина и коэффициент середины паза:

Ширина и коэффициент нижней части паза:

Расчетное значение индукции в поперечном сечении зубца:

где, так как. Выбираем для машины сталь 2312, так как она имеет большее содержание кремния, чем сталь 2013, например, и, как следствие, меньшие удельные потери в стали. Напряженность поля в зубцовом слое равна. Средняя напряженность поля в зубцовом слое равна, так как .МДС зубцового слоя:

Напряженность поля в воздушном зазоре:

Падение магнитного потенциала в воздушном зазоре:

Индукция в спинке якоря равна. Напряженность поля в спинке якоря равна. Длина спинки якоря:

Падение магнитного потенциала в спинке якоря:

Индукция в сердечнике главного полюса:

Напряженность поля в сердечнике главного полюса равна. Падение магнитного потенциала в сердечнике главного полюса:

Индукция в зубцах наконечника полюса равна. Напряженность поля в зубцах наконечника полюса равна. Падение магнитного потенциала в зубцах наконечника полюса:

Индукция в ярме:

Напряженность поля в ярме равна. Падение магнитного потенциала в ярме:

где — длина дуги окружности станины. Суммарная МДС обмотки возбуждения на пару полюсов при холостом ходе:

Коэффициент насыщения:

МДС коммутационной реакции якоря:

Средняя длина витка обмотки возбуждения:

где — средняя ширина катушки возбуждения; - толщина изоляции сердечника полюса. Предварительный ток возбуждения:

Число витков обмотки на один полюс:

Ток возбуждения:

Сечение проводника обмотки возбуждения:

Для выполнения обмотки независимого возбуждения выбираем провод ПЭТ-155 класса изоляции F:;;.Сопротивление обмотки возбуждения:

Максимальный ток возбуждения:

Коэффициент запаса возбуждения:

Плотность тока в обмотке возбуждения:

Площадь, занимаемая катушкой в межполюсном окне:

где — коэффициент размещения катушки. Расчет потерь и КПДПри работе электромеханического преобразователя энергии часть подводимой к нему мощности теряется в самом преобразователе — электрической машине, выделяясь в виде тепла. Определение этой мощности, которую называют потерями, необходимо как с точки зрения нахождения КПД, так и для последующего расчета нагревания машины. Основные потери в обмотках якорной цепи:

где — сопротивление последовательной (сериесной) обмотки возбуждения; - температурный коэффициент увеличения сопротивления обмотки якоря для класса изоляции F. Потери в цепи обмотки независимого возбуждения:

Потери в обмотках возбуждения:

Электрические потери в щеточном контакте:

Масса зубцов якоря:

где — плотность стали. Масса сердечника якоря:

Потери в стали для зубцового слоя якоря:

где — удельные потери в стали 2312 (ГОСТ 22,5429.

2−83).Потери в стали для сердечника якоря:

Суммарные потери в стали якоря:

Скорость на поверхности коллектора:

Механические потери на трение щеток о коллектор: — коэффициент трения в скользящем контакте щеток о коллектор; - удельное давление щеток на единицу контактной поверхности. Масса меди обмотки якоря:

где — плотность меди. Высота коллекторных пластин:

Масса коллектора:

Средний диаметр вала:

где — диаметр цилиндрического рабочего конца вала, зависящий от номинального момента на валу машины. Длина вала:

где — длина выступающего рабочего конца вала. Принимаем для расчета длину вала. Масса вала:

Суммарная масса всех основных элементов ротора:

Выбираем шариковые подшипники :; - внутренний диаметр подшипника; - внешний диаметр подшипника. Приближенный диаметр шарика:

Скорость в подшипнике:

Потери на трение в подшипниках:

где — ускорение свободного падения. Потери на трение ротора о воздух:

Внутренний диаметр лопаток вентилятора:

Внешний диаметр лопаток вентилятора:

Напор вентилятора при холостом ходе:

Суммарные потери, отводимые воздушным потоком:

Требуемый расход воздуха:

Максимальный расход вентилятора:

Потери на вентиляцию:

Добавочные потери:

Полные потери:

Активная мощность:

Отклонение полученной мощности от технического задания:

Полученная мощность отклоняется от заданной в техническом задании менее чем на 3%, поэтому пересчет не требуется. КПД:Полная подведенная мощность:

Заключение

.

В процессе проектирования я получил машину с высоким КПД и хорошими массогабаритными показателями. Получить столь высокий КПД удалось за счет детального анализа влияния формы паза на соотношение потерь в стали, в обмотке якоря и обмотке возбуждения, а также влияния формы паза на коммутацию. Несмотря на определенный успех с достигнутой эффективностью двигателя, условия коммутации получились не очень хорошими из-за большой ширины коммутационной зоны, поэтому возможно ухудшение коммутации при больших нагрузках. Список используемой литературы.

Забоин В.Н. — Проектирование электрических машин постоянного тока, 2017 г. Забоин В. Н., Прусс-Жуковский В.В., Сырачев Г. М. — оптимизация электромагнитных параметров коллекторных электрических машин, 1988 г. Забоин В. Н. — Расчет потерь и КПД машин постоянного тока, 2006 г. Под редакцией Копылова И. П. — Проектирование электрических машин, 1980 г. Гольдберг О. Д., Гурин Я. С., Свириденко И. С. — Проектирование электрических машин, 1984 г. Вольдек А. И. — Электрические машины, 1978 г. Вольдек А. И., Попов В. В. — Электрические машины, введение в электромеханику, машины постоянного тока и трансформаторы, 2008 г. Рихтер Р. — Электрические машины, том 1, расчетные элементы общего назначения, машины постоянного тока, 1905 г.