Масса стали ярма якоря
=15,99 кг.
Условная масса стали зубцов якоря
=6,63 кг.
Магнитные потери в ярме якоря
15,99*11,26=180 Вт, где =2,3*1,75*(106/50)*0,995=
=11,26 Вт/кг.
Магнитные потери в зубцах якоря
6,63*40,2=266,5 Вт, где =2,3*1,75*1,8542*1,88=
=40,2 Вт/кг.
Добавочные потери
440*102,6=451,4 Вт.
Сумма потерь
=768,5+589,5+374+256,5+438+360+180+266,5+451,4=
=3684,4 Вт.
Потребляемая мощность
37 000+3684,4=40 684,4 Вт.
Коэффициент полезного действия
0,909.
15. Рабочие характеристики
Результаты расчёта характеристик сносим в таблицу 4 и по результатам расчётов строим рабочие характеристики, которые представлены на рисунке 3.
Таблица 4 — Расчёт рабочих характеристик
16. Тепловой расчет
Расчетные сопротивления обмоток
0,073*1,15=0,084 Ом, где — поправочный коэффициент, с помощью которого приводятся температуры обмоток к предельным допустимым температурам; при классе нагревостойкости В;
=0,056*1,15=0,064 Ом.
=126,9*1,15=145,9 Ом.
Потери в обмотках
102,6*0,084=272,9 Вт;
102,6*0,064=207,9 Вт;
1,7*145,9=421,7 Вт.
Коэффициент теплоотдачи с внешней поверхности якоря (рис. 11.29, [1]) 110 Вт/(м*°С).
Превышение температуры охлаждаемой поверхности якоря Рисунок 3 — Рабочие характеристики
=45,6°С.
Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки якоря
1,7°С, где
3,14*(5,2+3,6)+2*14,4=
=56,4 м;
Вт/(м2*оС);
Вт/(м2*оС).
Превышение температуры охлаждаемой поверхности лобовых частей обмотки якоря
18,5°С, где Вт/(м2(оС) — коэффициент теплоотдачи с лобовых поверхностей обмотки якоря (рис. 11.29, [1]);
— вылет лобовых частей обмотки якоря.
Перепад температуры в изоляции лобовой части обмотки якоря
1,1°С,
=37 м.
Среднее превышение температуры обмотки якоря над температурой охлаждающего воздуха
34,7°С.
Сумма потерь, отводимых воздухом, охлаждающим внутренний объём двигателя
3684,4−0,1*(421,7+207,9)=
=3621,4 Вт.
Условная поверхность охлаждения двигателя
3,14*350*(215+55,2)=
=0,358 м.
Среднее превышение температуры воздуха внутри двигателя
3621,4/(0,358*1100)=9,2°С, где 1100
Вт/(м2(оС) (рис.
11.32, [1]).
Среднее превышение температуры обмотки якоря над температурой охлаждающей среды
34,7+9,2=43,9°С.
Превышение температуры наружной поверхности катушки возбуждения над температурой воздуха внутри машины
45,8°С.
где — внешняя поверхность катушки обмотки возбуждения;
689,3*60=41,4 м (рис.
11.35,[1]);
50 Вт/(м2(оС) (рис.
11.34, [1]).
Перепад температуры в изоляции катушки
=3,6°С.
Среднее превышение температуры обмотки возбуждения над температурой охлаждающей среды
45,8+3,6+9,2=58,6°С.
Превышение температуры наружной поверхности добавочного полюса над температурой воздуха внутри машины
25,1°С.
где 497*72=35,8 м;
52 Вт/(м2(оС) (рис. 11.29, [1]).
Перепад температуры в изоляции катушки добавочного полюса для обмотки прямоугольного провода
1,3°С.
Катушки добавочных полюсов не имеют наружной изоляции .
Среднее превышение температуры обмотки добавочных полюсов над температурой охлаждающей среды
25,1+1,3+9,2=35,6°С.
Превышение температуры наружной поверхности коллектора над температурой воздуха внутри двигателя
65,9°С, где 3,14*140*109=47,9 м — поверхность охлаждения коллектора;
— коэффициент теплоотдачи поверхности коллектора;
220 Вт/(м2(оС) (рис. 11.31, [1]).
17. Вентиляционный расчёт
Проектируемый двигатель имеет аксиальную вентиляцию, которая обеспечивается встроенным вентилятором центробежного типа.
Необходимое количество охлаждающего воздуха
3684,4/(1100*18,4)=0,182 ,
где 2*9,2=18,4°С.
Принимаем наружный диаметр центробежного вентилятора равным приблизительно
(где — внутренний диаметр станины):
0,9*307=276 м.
Окружная скорость вентилятора (по наружному диаметру)
*276*3150/60=45,5 м/с.
Внутренний диаметр колеса вентилятора
1,25*176=220 м.
Окружная скорость вентилятора (по внутреннему диаметру)
*220*3150/60=36,3 м/с.
Ширина лопаток вентилятора
0,15*276=41 м.
Число лопаток принимаем 14.
Давление вентилятора при холостом ходе
0,6*1,2*(45,5−36,3)=542 Па, где — аэродинамический КПД вентилятора в режиме холостого хода; .
Максимально возможное количество воздуха в режиме короткого замыкания
0,42*45,5*32,7=0,625 ,
где *276*41=32,7 м — входное сечение вентилятора.
Аэродинамическое сопротивление Z вентиляционной системы машины (рис. 7.5, [1]) Z=1,4.
Действительный расход воздуха по
=0,441 .
Действительное давление вентилятора
272,21 Па.
Мощность, потребляемая вентилятором
1016,9 Вт.
Уточненные потери мощности на вентиляцию и в подшипниках
438+508,5+1016,9=1963,4 Вт, где 508,5 Вт, принимается ориентировочно.
Сумма потерь
=768,5+589,5+374+256,5+1963,4+180+266,5+451,4=
=4849,8 Вт.
Номинальный КПД электрической машины, уточненный по результатам вентиляционного расчета
100*37 000/(37 000+1963,4)=
=88,4%.
По техническим данным спроектированный двигатель удовлетворяет требованиям ГОСТ и техническому заданию.
1. Копылов, И. П. Проектирование электрических машин [Текст] / И. П. Копылов [и др.]. В 2 кн. Под ред. И.
П. Копылова. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1993. -384 с.
2. Кацман М. М. Расчет и конструирование электрических машин: Учебное пособие для техникумов [Текст] / М. М. Кацман. — М.: Энергоатомиздат, 1984. -360 с.
3. Гольдберг, О. Д. Проектирование электрических машин: Учебник для втузов [Текст] / О. Д. Гольдберг, Я. С.
Гурин, И. С. Свириденко. Под ред.
О. Д. Гольдберга. — М.: Высшая школа, 1984. -430 с.
4. Копылов, И. П. Справочник по электрическим машинам [Текст] / И. П. Копылов, Б. К. Клоков. В 2 т.
Т. 1. Под общ. ред. И. П. Копылова и Б.
К. Клокова. — М.: Энергоатомиздат, 1988. -456 с.
