Расчет коллекторного двигателя постоянного тока

 

1.14 Расчет обмотки добавочных полюсов

 МДС обмотки  F_д=1107, 57 А

1. Определяем число витков обмотки добавочного полюса на один полюс:

      w_д =195.

2. Определяем предварительное сечение проводников:

  _{Jд =4,5·10⁶ А/м²}

3. Выбираем круглый провод марки ПЭТВ с диаметром неизолированного провода d_г=1,32·10^-3 м, с диаметром изолированного провода d_из=1,405·10^-3 м, сечением провода q_д=1,368·10^-6 м.

Предварительное значение ширины катушки  b_кт.д.=5,87·10^-3 м.

4. Принимаем сердечник добавочного полюса короче якоря на 1·10^-3 м с каждой стороны для создания опоры для катушки.

Длина сердечника:

5. Определяем среднюю длину витка обмотки добавочного полюса:

 

6. Определяем полную длину проводников обмотки:

7. Определяем сопротивления обмотки добавочных полюсов (θ=20ºС)

8. Определяем сопротивление обмотки добавочных полюсов (θ=75ºС)

9. Определяем массу меди обмотки добавочных полюсов:

1.15 Размещение обмоток главных и добавочных полюсов

1. Определяем ширину уступа главного полюса:

 

2. Определяем высоту уступа главного полюса:

       _{В'г=1,65Тл}

3. Стабилизирующая обмотка.

Число витков по ширине N_ш=6; число витков по высоте N_в=3;

ширина катушки:

 высота катушки:

4. Параллельная  обмотка главных полюсов.

ширина катушки:

 высота катушки:

5 . Обмотка добавочных  полюсов. 

ширина катушки:

 высота катушки:

1.16 Потери и КПД

1. Определяем электрические потери в обмотке якоря при температуре (75ºС)

2. Определяем электрические потери в обмотке добавочных полюсов:

3. Определяем электрические потери в параллельной обмотке возбуждения:

    

4. Определяем электрические потери в переходном контакте щеток:

    

5. Определяем потери на трение щеток о коллектор:

    

6. Определяем потери в подшипниках и на вентиляцию:

Для машин со степенью защиты IP22 и способом охлаждения IC01

7

7. Определяем массу стали ярма якоря:

8. Определяем условную массу стали зубцов якоря с овальными пазами:

9. Определяем магнитные потери в ярме якоря:

  _{Р0,1/50=1,75Вт/кг ( в большенстве случаев β=1,3); стали ( f=17 Гц);}

10. Определяем магнитные потери в зубцах якоря:

_{11. Определяем добавочные потери:}

12. Определяем электрические потери в стабилизирующей обмотке:

13. Определим  сумму потерь:

14. Определчем потребляемую мощность:

15. Определяем коэффициент полезного действия:

1.17 Рабочие характеристики

    При построении рабочих характеристик  двигателя и уточнении его  номинальных данных принимаем, что  потери холостого хода двигателя  практически не меняются при изменении  нагрузки и составляют:

    

    При расчете характеристик принимаем напряжение питания U=110В, ток возбуждения соответствует номинальному значению тока возбуждения I_в=0,32А.

1. Определяем МДС обмотки якоря при номинальном токе якоря I_аном=6,65А:

    

2.Определяем номинальный магнитный поток в воздушном зазоре:

МДС обмотки  возбуждения F_∑=338,8А; номинальный ток возбуждения I_в=0,32А; номинальный ток двигателя I_1ном=6,88А.

3.Определяем полезную мощность на валу двигателя:

4. Определяем вращающий момент:

Рабочие характеристики двигателя

Основные данные двигателя соответствуют требованиям  задания и имеют следующие  номинальные значения: Р_ном=0,7 кВт; n_ном=1000 об/мин; η=66%; I_ном=6,56А; I_1ном=6,88А; I_вном=0,32А; P_1ном=756,8Вт

1.18 Регулирование частоты вращения вверх

1.Определяем магнитный поток при наибольшей частоте вращения:

2. Определяем МДС при минимальном магнитном потоке по характеристики намагничивания:

3. Определяем минимальный ток возбуждения:

4. Определяем максимальную величину регулирующего сопротивления:

    

5. Определяем частоту вращения при холостом ходе:

1.19 Тепловой расчет

1. Определяем расчетные сопротивления обмоток (К_т=1,15):

 

_{; ;}

2. Определяем потери в обмотке:

_;

3. Определяем коэффициент теплопередачи с внешней поверхности якоря.

4. Определяем повышение температуры охлажденной поверхности якоря:

5. Определяем перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки якоря для овальных полузакрытых пазов:

6. Определяем превышение температуры, охлаждаемой поверхности лобовых частей обмотки якоря: lв =0,3*0,146=0,0438

    

7. Определяем перепад температуры в изоляции лобовой части обмотки якоря:

8. Определяем среднее превышение температуры обмотки якоря над температурой охлаждающего воздуха:

9. Определяем сумму потерь, отводимых воздухом, охлаждающий внутренний объем двигателя:

_{10. Определяем условную поверхность охлаждения двигателя:}

_{11. Определяем среднее повышение температуры воздуха внутри двигателя:}

         _{αн=490 Вт/(м²·ºС).}

_{12. Определяем среднее повышение температуры обмотки якоря над температурой охлаждающей среды:}

_{13. Определяем превышение температуры наружной поверхности катушки возбуждения над температурой воздуха внутри машины:}

_;

_{14. Определяем перепад температуры в изоляции катушки:}

    

_{15. Определяем среднее превышение температуры обмотки возбуждения над температурой охлаждающей среды:}

_{16. Определяем превышение температуры наружной поверхности добавочного полюса над температурой воздуха внутри машины:}

_;  

_{17. Определяем перепад температуры в изоляции катушки добавочного полюса:}

_{18. Определяем среднее превышение температуры обмотки добавочных полюсов под температурой охлаждающей среды:}

_{19. Определяем повышение  температуры  наружной поверхности коллектора над температурой внутри двигателя:}

_{Данный  электродвигатель выполняется с изоляцией класса нагревостойкости В. Предельно допускаемое превышение температуры обмоток машин для класса В равно 80ºС}

_{1.20 Вентиляционный расчет}

_{1. Определяем необходимое количество охлаждающего воздуха:}

_{Qвоз= Σр’/(1100·2Δ} ) _{= 244,63/(1100·2·4,38) = 0,025м³/с}

_{2. Определяем наружной диаметр центробежного вентилятора: D2≈0,9dc;}

_{D2= 0,9·161,4·10^-3 =145,26·10^-3 м}

_{3. Определяем окружную скорость вентилятора (по наружному диаметру):}

_{ν2 = π D2n/60 = 3,14·145,26·10^-3 ·1000/60 =7,61 м/с}

_{4. Определяем внутренний диаметр колеса вентилятора: D1= (1,25…1,3)        D =(1,25…1,3)·93·10^-3 = 118,58·10^-3 м}

_{5. Определяем окружную скорость вентилятора (по внутреннему диаметру):}

_{ν1 = π D1n/60 = 3,14·118,58·10^-3 ·1000/60 =6,21 м/с}

_{6. Определяем ширину лопаток вентилятора:}

_{bл.в. = (0,12…0,15) D2=(0,12…0,15) ·145,26·10^-3 = 19,61·10^-3 м}