Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Методика расчета
коллекторных двигателей постоянного тока малой мощности
|
Поз. |
Параметр |
Расчетная формула |
Примечания |
Задание на проектированиеПолезная мощность P, Вт Напряжение питания U, В Частота вращения n, мин Способ возбуждения (последовательный или параллельный) Режим работы (продолжительный) Исполнение (закрытое) Максимальная температура окружающей среды t, ˚C |
|||
|
1. |
Расчетная мощность, Вт |
– из задания, – КПД – из графика рис.1 (предвари тельно; уточняется в п.65) |
|
|
2. |
Токи, потребляемые в номинальном режиме, А: полный токи возбуждения IВН и якоря IЯН: – при последовательном возбуждении – при параллельном возбуждении ЭДС, В: – при последовательном возбуждении – при параллельном возбуждении |
IВН= IЯН= I IВН=кi IН IЯН = IН - IВН |
, U – из задания, – из п.1 кi –относительное значение тока возбуждения - из рис. 1 (предварительно; уточняется в п.53) |
|
3. |
Номинальный вращающий момент, Нм Машинная постоянная, |
, n – из задания = 0.6…0.7 – коэффициент полюсного перекрытия, А, – линейная нагрузка (А/м) и индукция (Тл) в рабочем зазоре – из рис.2 (предварительно; уточня ются: А – в п.15 и по резуль татам теплового расчета; – по результатам расчета магнитной цепи – п.44) |
|
|
4. |
Диаметр полюсов внутренний, м Расчетная длина магнитопровода якоря, м Рабочий зазор, м Диаметр якоря, м |
С – из п.3, – п.1, n – из задания; = (0.5…1.5) – конструктивный коэффициент А, – из п.3; p – число пар полюсов, причем для Р2 200 Вт р=1. |
|
|
5. |
Окружная скорость вращения якоря, м/с |
DЯ – из п.4, n – из задания |
|
|
6. |
Полюсной шаг, м Расчетная полюсная дуга, м |
, p – из п.4 – из п.3 |
|
|
7. |
Частота перемагничивания магнитопровода якоря, Гц |
p – из п.4, n – из задания |
|
|
8. |
Магнитный поток в рабочем зазоре, Вб |
– из п.3, – п.6, – п.4 |
|
|
9. |
Число проводников обмотки якоря (предварительно) |
a = 1, n – по заданию, E – из п.2, p – п.4, – из п.8 |
|
|
10. |
Число пазов (зубцов) якоря |
– из п.4; z округлить до ближайшего целого нечетного числа |
|
|
11. |
Число коллекторных пластин К (число секций S обмотки якоря) |
z – из п.10, uk =1,2, или3 – число секционных сторон в одном слое паза |
|
|
12. |
Число витков в секции обмотки якоря Число проводников обмотки якоря (окончательно) |
N – из п.9, К – п.11 Округлить до ближайшего целого числа |
|
|
13. |
Число проводников в пазу якоря |
N – из п.12, z – п.10 |
|
|
14. |
Шаги обмотки якоря: по секциям - первый частичный
– по коллектору – по пазам По полученным результатам составляется таблица и вы черчивается схема обмотки |
ук=1 |
К – из п.11, p – п.6 z из п.10 |
|
15. |
Линейная нагрузка якоря, А/м |
N – из п.12, – п.2, – п.4.Полученное значение А не должно отличаться от принятого в п.3 более чем на ± 5% |
|
|
16. |
Принимается: – паз трапецеидальный с одинаковой толщиной зубца по высоте; – обмоточный провод марок ПЭВ-2 или ПЭТВ; – плотность тока в обмотке якоря jЯ, А/м2, (предварительно) –из рис 3 по величине М ( п.3) - |
||
|
17. |
Сечение и диаметр провода обмотки якоря: сечение (предварительно), м2 сечение (окончательно), м2 диаметр провода, м: – голого – изолированного |
– из п.2, – п.16 Из табл.1 – ближайшее большее к Соответствующие значению и изоляции ПЭВ-2, ПЭТВ |
|
|
18. |
Плотность тока в обмотке якоря (окончательно), А/м2 |
– из п.2, – п.17 |
|
|
19. |
Площадь сечения паза якоря, м2, в т.ч. занимаемая: – изолированными проводниками – пазовой изоляцией - клином Общая требуемая площадь паза, м2 |
– из п.13, – п.17; = (0.7…0.74) – коэффи циент, учитывающий непло тность укладки проводников в пазу, ≈ 0.210-3 м – толщина изоляции, – периметр паза; – из п.4 = (0.5…1) 10-3 м – высота,= (3…6) 10-3 м – ширина клина |
|
|
20. |
Коэффициент заполнения паза изолированным проводом |
– из п.17, – п.13, – п.19 Обычно ≈ (0.3…0.48) |
|
|
21. |
Размеры паза и зубцов якоря: – зубцовый шаг, м – ширина прорези паза, м – ширина головки зубца, м – ширина основания зубца, м –высота паза(зубца) якоря, м Прорисовывается ( в увели ченном масштабе) одно зуб цовое деление магнитопро вода якоря (рис.п.16), где наносится ширина bз отно сительно осей двух соседних зубцов; высота hпя опреде ляется исходя из требуемой площади Qп паза (п.19). При выборе hпя следует иметь ввиду необходимую высоту hся сердечника якоря (рис. П.16) в отношении допустимой индукции Ориентировочно |
– из п.4, z – п.10 – из п.17 – из п.3, = (1.3…1.5) Тл – из п.4 |
|
|
22. |
Средняя длина проводника обмотки якоря, м |
, , p – из п.4 |
|
|
23. |
Сопротивление обмотки якоря в нагретом состоянии, Ом |
N – из п.12, – п.17, – п.22 – из задания, = 65 ˚С – предельно допустимое превышение температуры обмотки над температурой окружающей среды |
|
|
24. |
Падение напряжения в обмо тке якоря в номинальном режиме, В |
– из п. 2, – п.23 |
|
|
25. |
Диаметр коллектора (предварительно), м |
– из п.4 |
|
|
26. |
Коллекторное деление (предварительно), м Ширина коллекторных пластин, м Толщина изоляции между пластинами, м Коллекторное деление (окончательно), м |
= (2…5) 10-3 = (0.4…0.6) 10-3 |
– из п.25, К – п.11 |
|
27. |
Диаметр коллектора (окончательно), м Окружная скорость коллектора, м/с |
К – из п.11, – п.26 n – из задания |
|
|
28. |
Применяются медно-графитные щетки марок М-6 (или МГ), имеющие: – допустимую плотность тока, А/м2 – переходное падение напряжения в номинальном режиме, В – максимальную окружную скорость, м/с – коэффициент трения – удельное нажатие, Н/м2 |
= 0,15 106 = 1.5 (0.2) = 25 (20) = 0.2 (0.2) = (0,018…0,02) 106 |
|
|
29. |
Размеры щетки: – площадь сечения, м2 – ширина (по окружности коллектора), м – длина (по оси коллектора), м – высота щетки, м |
– из п.2, p – п.4, – п.28 – п.26 Величины , , округлить до ближайших больших из предпочтитель ного ряда R10 (1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,2; 4; 5; 6,3; 8; 10; …) |
|
|
30. |
Плотность тока под щетками (окончательно), А/м2 |
IЯН – из п.2, p – п.4, , – п.29 |
|
|
31. |
Длина коллектора, м: – активная – полная |
– из п.29 – из п.17 |
|
|
32. |
Проверка коммутации Ширина коммутационной зоны, м ЭДС в коммутируемой сек ции, м
Условия благоприятной коммутации |
; |
Dя – из п.4, Dк – п.27, bщ-п.29, tk –п.26, uk п.11, -п.14. 0 =410-7 Г/м – магнитная постоянная; А, -из п.3; l0, -п.4; vя –п.5; Wс – п.12; tз hп aп – п.21; bп – средняя ширина паза п.21 и рис. П.16. , b0 – из п.6 |
|
33. |
Эскиз магнитной системы выполняется в масштабе по мере получения данных о размерах ее отдельных участков. К настоящей позиции имеются размеры: – диаметра полюсов и якоря , расчетной длины (п.4) – полюсного деления и расчетной полюсной дуги (п.6) – зубцовой зоны (рис. п.16): зубцового шага , ширины прорези паза , головки зубца и основания зубца , высоты паза и зубца |
||
|
34 |
Высота седечника якоря, м Проверка индукции сердечника якоря Длина сердечника якоря, м |
– из п.4, – п.21 диаметр вала – из п.8, – п.4; не должна превышать (1.3…1.5) Тл |
|
|
35. |
Размеры полюса: – осевая длина, м – высота полюса, м – поперечное сечение сердечника, м2 – ширина сердечника, м |
, – из п.4 Окончательно уточняется при размещении обмотки возбуждения на полюсе (п.52). – из п.8, = (1…1.5) Тл, = (1.08…1.12) – коэффициент рассеяния потока |
|
|
36. |
Размеры станины: – поперечное сечение, м2 – осевая длина, м – высота, м – длина полуокружности средняя, м |
– из п.8, – п 35, ≤ (1…1.3) Тл – индукция в станине – из п.4, b0 – п.6, bП –п.35. , p – из п.4, – п.35, – п.36 |
|
|
37. |
Из эскиза магнитной системы определяются средние длины магнитных путей на каждом участке, м: – длина воздушного зазора – длина зубцов якоря – длина сердечника якоря – длина сердечников полюсов – длина станины – длина стыка между полюсом и станиной |
== (0.02…0.04)10-3 |
– из п.4 – п. 21 п.34 – п.35 п.36 – длина стыка (зазора) между полюсом и станиной |
|
38. |
Рабочий зазор: – коэффициент зазора – МДС, А |
, – из п.21, – п.4 – п.3, – п.37 |
|
|
39. |
Зубцы ротора: – индукция в зубцах, Тл – напряженность, А/м – МДС, А |
ВЗ = |
ВЗ– значение, принятое в п.21 из кривой намагничивания ст. 1212 (рис.4) – п.21 |
|
40. |
Сердечник якоря: – индукция, Тл – напряженность, А/см – МДС, А |
ВСЯ= = |
ВСЯ – из п. 34. из кривой намагничивания ст. 1212 (рис.4) – п.34 |
|
41. |
Сердечники полюсов: – индукция, Тл –напряженность, А/м –МДС, А |
ВП = = |
Значение, принятое в п.35 из кривой намагничивания ст. 10 (рис.4) – п.37 |
|
42. |
Стык между полюсом и станиной: – индукция, Тл – МДС, А |
– из п.41 – п.37 |
|
|
43. |
Станина: – индукция, Тл – напряженность, А/м – МДС, А |
ВС = = |
Значение, принятое в п.36 из кривой намагничивания ст.10 (рис.4) – п.37 |
|
44 |
Характеристика холостого хода Ф= f(FВ) Результаты расчета сводятся в табл.2. В центральной столбец заносятся величины потока , а также индукций, напряженностей и МДС на участках магнитной цепи (поз. 8, 38…43) для номинальной ЭДС E. Остальные столбцы заполняются значениями: - потока Ф и индукций В, измененными пропорционально кЕ; -напряженностей Н и МДС F, определенными согласно п.38…43 для соответствующих В. |
||
|
45 |
МДС обмотки возбуждения на холостом ходу, А Коэффициент магнитной цепи Строится характеристика холостого хода Ф= f(FВ) |
Значение для централь ного столбца должно быть в пределах 1.2…1.4. При > 1.4 необходимо выявить перенасыщенные (большая F) участки магнитной цепи и увеличить их сечение. рис. 5 |
|
|
46. |
МДС реакции якоря -по данным табл.2 стро ится (рис.6) переходная характеристика -по значению B1 индук ции в зазоре и соответ ствующих ему ЭДС F1и Fз1, взятых из централь ного (к=1) столбца табл.2, а также величине Аb0 строится прямоуго льник abcd; -прямоугольник abcd (с основанием Аb0) переме щается вправо (до поло жения abcd) так, чтобы площади заштрихован ных криволинейных тре угольников сравнялись ; -искомая МДС на пару полюсов Fq =2aa; -полная МДС возбужде ния на пару полюсов при нагрузке F=Fb0+ Fq |
А – из п.3, b0 – п.6 Fb0 из п.45 |
|
|
47. |
Число витков на полюсе |
– из п. 44, – п.2 |
|
|
48. |
Средняя длина витка, м |
– из п.6, – п.35 |
|
|
49. |
Размеры провода: сечение (предваритель но), м2 – при последовательном возбуждении – при параллельном возбуждении сечение (окончательно), м2 диаметр голого () и изолированного () провода, м |
IВН– из п.2, – из рис. 3 (предварительно) – из п.23, p – п.4, – п.44, – п.48, U – из задания из табл.1 – ближайшее, больше чем соответствующие и изоляции ПЭВ-2 или ПЭТВ |
|
|
50. |
Плотность тока (окончательно), А/м2 |
– из п.2, – п.49 |
|
|
51. |
Сопротивление обмотки возбуждения в нагретом состоянии, Ом |
– из п.23, p – п.4, – п.47, – п.48 , – п.49 |
|
|
52. |
Площадь окна, необхо димая для размещения обмотки, м2 По результатам расчета уточняется высота сердечника полюса и производится размещение обмотки. |
– из п.47, – п.49, = 0.7…0.8 |
|
|
53. |
Оценка результатов расчета обмотки возбуждения: – при последовательном возбуждении (проверка величины ЭДС E в номинальном режи ме, В).Полученное значение E не должно отличаться от принятого в п.2 более, чем на ± 5%. При большем отклоне нии – уточнить по характерис тике холостого хода (п.44) МДС возбуждения FВ и провести повторный расчет по п.п. 47, 51, 53. – при параллельном возбуждении: полученное в п.51 значение должно определять ток возбуждения с погрешностью не более ± 5% относительно принятого в п.2 |
U – из задания, – из п.24, – п.28, – п.2, – п.51 |
|
|
60. |
Потери в номинальном режиме, Вт, в обмотках: – якоря – возбуждения |
– из п.2, – п.23 – из п.2, – п.51 |
|
|
61. |
Электрические потери в номинальном режиме в контактах щеток и коллектора, Вт |
– из п.28, – п.2 |
|
|
62. |
Потери в магнитопро воде якоря на гистерезис и вихревые токи – масса сердечника якоря, кг – масса зубцов якоря, кг |
, – из п.4, hПЯ– п.21 – п.21, z – п.10. |
|
|
Удельные потери в стали, Вт/кг: – сердечника – зубцов Потери в сердечнике, Вт Потери в зубцах, Вт Полные потери в маг нитопроводе якоря, Вт |
Коэффициенты: = 3.5, = 4.4; f – п.7. – п.40 – п.39 |
||
|
63. |
Механические потери, Вт: – на трение щеток о коллектор – на трение в подшипниках Масса якоря, кг – потери на трение о воздух Полные механические потери |
≈ 0.2 – коэффициент трения, ≈ 1.7104 Н/м2 (щетки М6) и ≈ 2.16104 Н/м2 (щетки МГ), – из п.29, – п.27 = 1…3, n – из задания , – п.4, ≈≈ 8.5103 кг/м3, Dk –п.27, – п.31 |
|
|
64. |
Общие потери в двига теле при номинальной нагрузке, Вт |
= (1.08…1.12) учитывает добавочные потери, ,– из п.60, – п.61, – п.62, – п.63 |
|
|
65. |
Коэффициент полезного действия в номинальном режиме |
U – из задания, I – п.2, – п.64 |
|
|
66. |
Рабочие характеристики двигателей. Расчет характеристик удобно свести в табл.3. В столбец, соответствующий номинальному значению IН потребляемого тока I, заносятся значения величин из п.п. 2, 24, 28, 44, 60-65. В прочие столбцы – величины, пересчитанные соответственно значениям 0,5·IН; 0,8·IН; 1,2·IН потребляемого тока I. Потери и относятся к постоянным и от величины потребляемого тока не зависят. По результатам расчета строят рабочие характеристики, т.е. зависимости частоты вращения n, тока якоря , потребляемой мощности , полезной мощности и КПД от вращающего момента на валу двигателя при номинальном напряжении питания. |