Расчет двигателя постоянного тока

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.