Расчет двигателя постоянного тока

Двигатели постоянного тока, их применение в электроприводах, требующих широкого плавного и экономичного регулирования частоты вращения, высоких перегрузочных пусковых и тормозных моментов. Расчет рабочих характеристик двигателя постоянного тока.

Рубрика Физика и энергетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 12.09.2014
Размер файла 456,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

РОСЖЕЛДОР

Государственное общеобразовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Ростовский государственный университет путей сообщения".

Кафедра: " Электрические машины и аппараты"

Курсовой проект по дисциплине

"Инженерное проектирование и системы автоматизированного проектирования"

на тему: "Расчет двигателя постоянного тока".

Выполнил: студент гр. ЭМ-3-195

Туровская Е.А.

Проверил: к. т. н., доцент кафедры ЭМА

Трубицина Н.А.

Ростов-на-Дону

2008

Содержание

  • Введение
  • 1. Главные размеры
  • 2. Сердечник якоря
  • 3. Сердечник главных полюсов
  • 4. Сердечники добавочных полюсов
  • 5. Станина
  • 6. Тип и шаги обмотки якоря. Количество витков обмотки, коллекторных пластин и пазов
  • 7. Обмотка якоря с овальными полузакрытыми пазами
  • 8. Обмотка добавочных полюсов
  • 9. Стабилизирующая последовательная обмотка главных полюсов
  • 10. Характеристика намагничивания машины
  • 11. Параллельная обмотка главных полюсов
  • 12. Размещение параллельной обмотки главных полюсов
  • 13. Размещение стабилизирующей последовательной обмотки
  • 14. Размещение обмотки добавочных полюсов
  • 15. Щетки и коллектор
  • 16. Коммутационные параметры
  • 17. Номинальный режим
  • 19. Регулирование частоты вращения
  • 18. Расчет рабочих характеристик двигателя постоянного тока
  • 20. Регулирование частоты вращения вниз
  • 21. Тепловой расчет
  • 22. Тепловой расчет. Обмотка якоря
  • 23. Тепловой расчёт. Обмотка добавочных полюсов
  • 24. Параллельная обмотка главных полюсов
  • 25. Коллектор
  • 26. Вентиляционный расчет
  • 27. Масса и динамические показатели
  • Заключение
  • Список литературы

Введение

Электромашиностроение прошло большой путь развития, начиная от простейших моделей, созданных полтора века тому назад, до современных электродвигателей и генераторов.

Хотя на протяжении нескольких последних десятилетий принципы устройства электрических машин остались в основном теми же, однако коренным образом изменились их конструктивное оформление, рабочие характеристики и технико-экономические показатели.

Двигатели постоянного тока (ДПТ) применяют в электроприводах, требующих широкого плавного и экономичного регулирования частоты вращения, высоких перегрузочных пусковых и тормозных моментов. Конструкция ДПТ сложнее и стоимость их выше, чем асинхронных двигателей, однако благодаря указанным свойствам удельный вес их в общем выпуске электрических машин имеет тенденцию к повышению.

Проектирование электрических машин является весьма сложной задачей при её решении, необходимо учитывать большое количество факторов. Поэтому все методики и подходы к расчетам электрических машин включают в себя достижения в теории и практике современного электромашиностроения.

двигатель постоянный ток электропривод

1. Главные размеры

1.1 Высота оси вращения (табл.10-1):

мм.

1.2 Максимально допустимый наружный диаметр корпуса:

, мм, (1)

где мм (рис.1-3);

мм.

1.3 Максимально допустимый наружный диаметр сердечника статора:

мм.

1.4 Наружный диаметр сердечника якоря (рис.10-1):

мм.

1.5 Коэффициент по напряжению (рис.10-2 (б)):

.

1.6 Коэффициент тока (рис.10-3 (б)):

.

1.7 Предварительное значение КПД (рис.10-4):

.

1.8 Расчётная мощность:

, Вт; (2)

Вт.

Принимаем изоляцию класса нагревостойкости F.

1.9 Предварительное значение электромагнитной нагрузки (рис.10-5а):

.

1.10 Предварительное значение электромагнитной нагрузки (рис.10-5б):

Тл.

1.11 Расчётный коэффициент полюсной дуги (рис.10-6):

.

1.12 Расчётная длина сердечника якоря двигателя постоянного тока [1]:

, мм; (3)

мм.

1.13 Отношение расчётной длины сердечника якоря двигателя постоянного тока к наружному диаметру сердечника якоря:

; (4)

.

1.14 Принятое максимальное значение (рис.10-7):

.

2. Сердечник якоря

Принимаем для сердечника якоря: сталь 2013, толщина 0,5 мм, листы сердечника якоря лакированные; форма пазов полузакрытая овальная; род обмотки - двухслойная всыпная; скос пазов на Ѕ зубцового деления.

2.1 Коэффициент заполнения сердечника якоря сталью:

.

2.2 Припуск на сборку сердечника по ширине паза (табл.10-6):

мм.

2.3 Конструктивная длина сердечника якоря:

мм.

2.4 Эффективная длина сердечника якоря при отсутствии радиальных каналов:

, мм, (5)

мм.

2.5 Предварительное значение внутреннего диаметра листов якоря (рис. 10-10): мм.

3. Сердечник главных полюсов

Принимаем для сердечников главных полюсов сталь 3411, толщина 1 мм, листы сердечников полюсов неизолированные; компенсационная обмотка не требуется; вид воздушного зазора между главными полюсами эксцентричный.

3.1 Коэффициент заполнения сердечника сталью:

.

3.2 Количество главных полюсов:

.

3.3 Величина воздушного зазора (рис.10-13):

мм.

3.4 Высота зазора у оси:

, мм; (6), мм.

3.5 Высота зазора у края полюса:

мм. (7)

3.6 Длина сердечника полюса:

мм.

3.7 Полюсное деление:

, мм; (8), мм.

3.8 Расчётная ширина полюсной дуги:

, мм; (9)

мм.

3.9 Действительная ширина полюсной дуги у некомпенсированной машины с эксцентричным зазором:

мм.

3.10 Предварительная магнитная индукция в сердечнике полюса:

Тл.

3.11 Предварительное значение магнитного потока в воздушном зазоре:

, Вб; (10)

Вб.

3.12 Эффективная длина сердечника полюса:

, мм; (11), мм.

3.13 Ширина сердечника полюса:

, мм, (12)

где - коэффициент магнитного рассеяния главных полюсов;

мм.

3.14 Ширина уступа полюса, предназначенная для упора обмотки возбуждения при её креплении:

мм. (13)

3.15 Высота наконечника полюса:

, мм; (14), мм.

4. Сердечники добавочных полюсов

Принимаем для сердечников добавочных полюсов сталь марки 3411 толщиной 1 мм, листы сердечников полюсов не изолированы.

4.1 Коэффициент заполнения сердечника сталью: .

4.2 Число добавочных полюсов: .

4.3 Длина наконечника добавочного полюса:

мм.

4.4 Длина наконечника добавочного полюса с учетом выступов:

мм.

4.5 Предварительное значение ширины сердечника добавочного полюса (рис.10-15):

мм.

4.6 Величина воздушного зазора (рис.10-16):

мм.

5. Станина

Принимаем монолитную машины из стали марки Ст.3.

5.1 Длина станины:

, мм; (15)

мм.

5.2 Предварительная магнитная индукция в станине:

Тл.

5.3 Высота станины:

, мм, (16)

где - коэффициент заполнения сердечника сталью;

мм.

5.4 Высота станины (рис.10-17):

мм.

5.5 Магнитная индукция в месте распространения магнитного потока в станине при входе его в главный полюс:

, Тл; (17)

Тл.

5.6 Допустимое значение магнитной индукции в месте распространения магнитного потока в станине при входе его в главный полюс:

Тл.

5.7 Внутренний диаметр монолитной станины:

, мм; (18)

мм.

5.8 Высота главных полюсов:

, мм; (19)

мм.

6. Тип и шаги обмотки якоря. Количество витков обмотки, коллекторных пластин и пазов

6.1 Предварительное значение тока якоря:

, А, (20)

где Вт - номинальная отдаваемая мощность;

А.

Принимаем волновую обмотку (табл.10 - 7) из провода ПЭТ-155.

6.2 Количество параллельных ветвей (табл.10 - 8):

.

6.3 Предварительное количество витков обмотки якоря [2]:

; (21)

.

6.4 Число секций в пазу (табл.10 - 8): .

6.5 Предварительное количество витков в секции:

; (22)

.

6.6 Принятое значение количества витков в секции:

.

6.7 Предварительное количество пазов якоря:

; (23)

.

6.8 Принятое значение количества пазов якоря (табл.10 - 8): .

6.9 Количество коллекторных пластин:

; (24)

.

6.10 Зубцовое деление по наружному диаметру якоря:

, мм; (25)

мм.

6.11 Наружный диаметр коллектора при полузакрытых пазах якоря и отсутствии петушков на коллекторе:

мм. (26)

6.12 Коллекторное деление:

; (27)

.

6.13 Максимальное напряжение между соседними коллекторными пластинами при нагрузке:

, В, (28)

где - коэффициент искажения поля (рис.10-19);

В.

6.14 Предельно допустимое значение максимального напряжения между соседними коллекторными пластинами при нагрузке: В.

6.15 Уточненное число витков обмотки якоря:

; (29), .

6.16 Количество эффективных проводников в пазу:

; (30)

.

6.17 Ток в пазу:

, А; (31)

А.

6.18 Уточненная линейная нагрузка якоря:

, А; (32)

А.

6.19 Реальные пазы (табл.10 - 8):

; (33)

.

6.20 Элементарные пазы (табл.10 - 8):

; (34)

;

; (35)

;

; (36)

.

6.21 Примерные значения высот пазов (рис.10-21): мм.

6.22 Высота спинки якоря:

, мм; (37)

мм.

Схема развертка простой волновой обмотки ДПТ приведена на рис.1

7. Обмотка якоря с овальными полузакрытыми пазами

7.1 Предварительная магнитная индукция в спинке якоря:

, Тл; (38)

Тл.

7.2 Допускаемое значение магнитной индукции в спинке якоря (табл.10 - 9): Тл.

7.3 Предварительная магнитная индукция в зубцах (табл.10 - 10): Тл.

7.4 Ширина зубца:

, мм; (39)

мм.

7.5 Радиус паза больший:

, мм, (40)

где мм - высота шлица паза;

мм.

7.6 Радиус паза меньший:

, мм; (41)

мм.

7.7 Определение значений ширины зубца, соответствующие вычисленным значениям радиусов паза:

, мм; (42)

мм;

, мм; (43)

мм.

7.8 Расстояние между центрами радиусов:

, мм; (44)

мм.

7.9 Площадь поперечного сечения паза в штампе:

, мм2; (45)

мм2.

7.10 Площадь поперечного сечения паза в свету:

, мм2; (46)

мм2.

7.11 Площадь поперечного сечения корпусной изоляции:

, мм2, (47)

где мм - односторонняя толщина корпусной изоляции;

мм2.

7.12 Площадь поперечного сечения клина и прокладок:

, мм2; (48)

мм2.

7.13 Площадь поперечного сечения паза, занимаемая обмоткой:

, мм2; (49)

мм2.

7.14 Предварительный диаметр провода с изоляцией:

, мм; (50)

мм.

7.15 Ближайший меньший стандартный диаметр провода с изоляцией и без изоляции:

.

7.16 Уточненный коэффициент заполнения паза:

; (51), .

7.17 Площадь поперечного сечения неизолированного провода: мм2.

7.18 Плотность тока в обмотке:

; (52),

7.19 Удельная тепловая нагрузка якоря от потерь в обмотке:

. (53)

7.20 Удельная тепловая нагрузка якоря от потерь в обмотке, допустимое значение (рис.10-22):

7.21 Среднее зубцовое деление якоря:

, мм; (54)

мм.

7.22 Средняя ширина секции обмотки:

, мм; (55)

мм.

7.23 Средняя длина одной лобовой части секции:

, мм; (56)

мм.

7.24 Средняя длина витка обмотки:

, мм; (57)

мм.

7.25 Сопротивление обмотки при температуре :

, Ом; (58)

Ом.

7.26 Сопротивление обмотки при температуре (в относительных единицах):

, о. е; (59)

о. е.

7.27 Сопротивление обмотки при температуре (контрольное значение):

; (60)

.

7.28 Длина витка лобовой части обмотки:

, мм; (61)

мм.

7.29 Ширина шлица паза:

, мм; (62)

мм.

Овальный полузакрытый паз ротора ДПТ приведен на рис.2 (прилож. 1).

8. Обмотка добавочных полюсов

8.1 Поперечная МДС якоря:

, А; (63)

А.

8.2 Предварительное количество витков катушки добавочного полюса у некомпенсированной машины:

, (64)

где =1,25 =1;

.

8.3 Уточнённое количество витков: .

8.4 Уточнённая МДС катушки:

, А; (65)

А.

8.5 Уточнённое отношение МДС некомпенсированной машины:

; (66), .

8.6 Предварительное значение плотности тока (рис.10-26):

.

8.7 Предварительная площадь поперечного сечения проводника:

, мм2; (67)

мм2.

Принимаем в соответствии с таблицей 10-14 провод ПЭТП-155.

8.8 Размеры прямоугольной проволоки:

мм.

8.9 Площадь поперечного сечения прямоугольной проволоки: мм2.

8.10 Размеры прямоугольной проволоки с изоляцией:

мм.

8.11 Уточнённая плотность тока в обмотке:

(68)

.

8.12 Предварительная ширина катушки:

, мм; (69)

мм.

8.13 Средняя длина витка многослойной катушки из изолированных проводников:

, мм, (70)

где - двухсторонний зазор между изолированным сердечником полюса и катушкой;

- двухсторонняя толщина изоляции сердечника и катушки и крепления катушки; =5мм;

мм.

8.14 Сопротивление обмотки при температуре :

, Ом; (71)

Ом.

8.15 Отношение сопротивления обмотки добавочных полюсов к сопротивления обмотки якоря:

.

9. Стабилизирующая последовательная обмотка главных полюсов

Принимаем размер и марку провода такими же, как и у обмотки добавочных полюсов.

9.1 МДС стабилизирующей обмотки на полюс:

, А; (72)

А.

9.2 Предварительное количество витков в катушке:

; (73)

.

9.3 Уточнённое количество витков:

.

9.4 Уточнённое значение МДС обмотки:

, А; (74)

А.

9.5 Предварительная ширина катушки:

, мм; (75)

мм.

9.6 Средняя длина витка многослойной катушки из изолированных проводов:

, мм; (76)

мм.

9.7 Сопротивление обмотки при температуре :

, Ом; (77)

Ом.

9.8 Отношение сопротивления последовательной обмотки главных полюсов к сопротивлению обмотки якоря:

.

10. Характеристика намагничивания машины

10.1 Сопротивление обмоток якорной цепи двигателя, приведённое к стандартной рабочей температуре:

, Ом; (78)

Ом.

10.2 Уточнённая ЭДС при номинальном режиме работы двигателя:

, В, (79)

где =2В - падение напряжения на щетках коллектора;

В.

10.3 Уточнённый магнитный поток:

, Вб; (80)

Вб.

10.4 Площадь поперечного сечения в воздушном зазоре:

, мм2; (81), мм2.

10.5 Уточнённая магнитная индукция в воздушном зазоре:

, Тл; (82)

Тл.

10.6 Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения якоря:

; (83)

.

10.7 Принятое значение коэффициента: .

10.8 МДС для воздушного зазора:

, А; (84), А.

10.9 Площадь равновеликого поперечного сечения зубцов:

, мм2; (85)

мм2.

10.10 Уточнённая магнитная индукция в зубцах:

, Тл; (86)

Тл.

10.11 Величина напряженности в зубцах:

.

10.12 Средняя длина пути магнитного потока:

, мм; (87)

мм.

10.13 МДС для зубцов:

, А; (88)

А.

10.14 Площадь поперечного сечения спинки якоря без аксиальных каналов:

, мм2; (89)

мм2.

10.15 Уточнённая магнитная индукция в спинке якоря:

, Тл; (90)

Тл.

10.16 Напряжённость магнитного поля:

.

10.17 Средняя длина пути магнитного потока:

, мм; (91)

мм.

10.18 МДС для спинки якоря:

, А; (92)

А.

10.19 Площадь поперечного сечения сердечника главного полюса:

, мм2; (93)

мм2.

10.20 Уточнённая магнитная индукция в сердечнике полюса:

, Тл; (94)

Тл.

10.21 Напряженность магнитного поля:

.

10.22 Средняя длина пути магнитного потока:

мм.

10.23 МДС для сердечника полюса:

, А; (95), А.

10.24 Эквивалентный зазор в стыке между главным полюсом и станиной:

, мм; (96)

мм.

10.25 МДС для зазора:

, А; (97)

А.

10.26 Площадь поперечного сечения станины из монолитного материала:

, мм2; (98)

мм2.

10.27 Уточненная магнитная индукция в станине:

, Тл; (99)

Тл.

10.28 Напряженность магнитного поля:

.

10.29 Средняя длина пути магнитного потока:

, мм; (100)

мм.

10.30 МДС для станины:

, А; (101)

А.

10.31 Суммарная магнитодвижущая сила магнитной цепи:

, А; (102)

А.

10.32 Коэффициент насыщения магнитной цепи:

; (103)

.

11. Параллельная обмотка главных полюсов

11.01 Отношение магнитодвижущих сил:

.

11.02 Коэффициент магнитной индукции в зубцах (рис.10-29): .

11.03 Размагничивающее действие:

, А; (104)

А.

11.04 МДС обмотки параллельного возбуждения обмотки главных полюсов:

, А; (105)

А.

11.05 Предварительная ширина катушки:

, мм; (106)

мм.

11.06 Средняя длина витка обмотки:

, мм; (107)

мм.

Таблица 1

Расчет характеристики намагничивания

Наименование участка.

Зазор между

якорем и

главным

полюсом.

Зубцы

якоря.

Спинка

якоря.

Сердеч-ник главного

полюса.

Зазор

между

главным полюсом статиной.

Станина.

, А.

Средняя длина

пути Ф, мм.

1,75

26,34

56

61

0,13

137

Площадь

поперечного

сечения

участка, мм2

12812,2

4856

4545,8

6678,8

--

4171

Коэффициенты

1,04

1,11

---

1,2

---

1,2

Поток Ф % (Вб*10-3).

50 (3,875)

В

0,302

0,8

0,426

0,696

0,696

0,557

Н

---

0,88

0,58

0,9

---

4,5

F

439,7

2,32

3,25

5,49

71,83

61,65

584,2

75 (5,81)

В

0,453

1,2

0,64

1,044

1,044

0,836

Н

---

1,41

0,73

1,9

---

7,3

F

659,6

3,71

4,09

11,59

107,74

100

886,7

90 (6,975)

В

0,544

1,44

0,767

1,25

1,25

1,003

Н

---

4,1

0,85

3,2

---

9,24

F

792,06

10,8

4,76

19,52

129

126,6

1082

100 (7,75)

В

0,605

1,6

0,852

1,39

1,39

1,11

Н

---

17

0,93

4,8

---

11,1

F

880,88

44,78

5,15

29,28

143,45

152,07

1255

110 (8,525)

В

0,665

1,76

0,938

1,53

1,53

1,23

Н

---

54

1,03

7,9

---

13,7

F

968,24

142,2

5,768

48, 19

157,9

187,7

1510

115 (8,91)

В

0,696

1,84

0,98

1,6

1,6

1,28

Н

---

92

1,07

10

---

15,2

F

1013,38

242,3

5,992

61

165,12

208,24

1696

Характеристика намагничивания ДПТ представлена на рис.3 (прилож.2).

11.07 Предварительное поперечное сечение провода:

, мм2; (108)

мм2.

Принимаем круглый провод марки ПЭТ-155.

11.08 Принятое ближайшее стандартное поперечное сечение провода:

мм2.

11.09 Уточнённый коэффициент запаса:

; (109)

.

11.10 Диаметр принятого провода без изоляции:

мм.

11.11 Диаметр принятого провода с изоляцией:

мм.

11.12 Предварительная плотность тока в обмотке:

.

11.13 Предварительное количество витков в одной катушке:

; (110)

.

11.14 Уточнённое количество витков: .

11.15 Уточнённая плотность тока в обмотке:

; (111)

.

11.16 Сопротивление обмотки при температуре :

, Ом; (112)

Ом.

11.17 Максимальный ток обмотки:

, А; (113)

А.

11.18 Максимальная МДС:

, А; (114)

А.

12. Размещение параллельной обмотки главных полюсов

Принимаем трапецеидальную форму поперечного сечения катушки с раскладкой витков по средней ширинеи высоте .

12.1 Ширина катушки:

, мм; (115)

мм.

12.2 Высота катушки:

, мм; (116)

мм.

13. Размещение стабилизирующей последовательной обмотки

13.1 Ширина катушки:

, мм; (117)

мм.

13.2 Высота катушки:

, мм; (118)

мм.

14. Размещение обмотки добавочных полюсов

14.1 Ширина катушки:

, мм; (119)

мм.

14.2 Высота катушки:

, мм; (120)

мм.

15. Щетки и коллектор

15.1 Ширина щетки: мм.

15.2 Длина щетки: мм.

15.3 Число перекрытых щеткой коллекторных пластин:

; (121), .

15.4 Укорочение:

; (122), .

15.5 Ширина зоны коммутации:

, мм; (123)

мм.

15.6 Критерий выбора ширины щетки:

; (124)

.

15.7 Контактная площадь одной щетки:

, мм2; (125)

мм2.

15.8 Необходимая контактная площадь всех щеток:

, мм2; (126)

где - плотность тока;

мм2.

15.9 Количество щеток на одном бракете:

; (127)

.

15.10 Уточнённое количество щеток на одном бракете:

.

15.11 Уточнённая контактная площадь всех щеток:

, мм2; (128)

мм2.

15.12 Уточнённая плотность тока под щетками:

; (129)

.

15.13 Активная длина коллектора:

, мм; (130)

мм.

15.14 Окружная скорость коллектора при номинальной частоте вращения:

; (131), .

16. Коммутационные параметры

16.1 Проводимость рассеяния овального полузакрытого паза:

; (132)

.

16.2 Окружная скорость якоря:

; (133)

.

16.3 Реактивная ЭДС коммутируемой секции:

, В; (134)

В.

16.4 Среднее значение магнитной индукции в зазоре под добавочным полюсом:

, Тл; (135)

Тл.

16.5 Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения якоря:

; (136)

.

16.6 Общий коэффициент воздушного зазора:

. (137)

16.7 Необходимый зазор под добавочным полюсом:

, мм; (138)

мм.

16.8 Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения якоря [3]:

; (139)

.

16.9 Общий коэффициент воздушного зазора: .

16.10 Необходимый зазор под добавочным полюсом: мм.

16.11 Магнитный поток в зазоре под добавочным полюсом при номинальной нагрузке:

, Вб; (140)

Вб.

16.12 Магнитный поток в зазоре под добавочным полюсом при перегрузке:

, Вб; (141)

Вб.

16.13 Магнитный поток в сердечнике добавочного полюса при номинальной нагрузке:

, Вб; (142)

Вб.

16.14 Магнитный поток в сердечнике добавочного полюса при перегрузке:

, Вб; (143)

Вб.

16.15 Площадь поперечного сечения сердечника добавочного полюса:

, мм2; (144)

мм2.

16.16 Магнитная индукция в сердечнике добавочного полюса при перегрузке:

, Тл; (145)

Тл.

16.17 Расчетная магнитная индукция на участках станины, в которых суммируются магнитные потоки главного и добавочного полюсов:

, Тл; (146)

Тл.

16.18 Принятая величина магнитной индукции:

=1,6 Тл.

16.19 Расчетная магнитная индукция на участках спинки якоря, в которых суммируются магнитные потоки главного и добавочного полюсов:

, Тл; (147)

Тл.

16.20 Принятое значение магнитной индукции:

=1,7 Тл.

17. Номинальный режим

17.1 Масса стали зубцов якоря с овальными полузакрытыми пазами:

, кг; (148)

кг.

17.2 Магнитные потери в зубцах:

, Вт, (149)

где =2,5 - удельные магнитные потери; ;

Вт.

17.3 Масса стали спинки якоря:

, кг; (150)

кг.

17.4 Магнитные потери в спинке якоря:

, Вт; (151)

Вт.

17.5 Суммарные магнитные потери в стали:

, Вт; (152)

Вт.

17.6 Потери на трение щеток о коллектор:

, Вт; (153)

Вт.

17.7 Потери на трение подшипников, трение о воздух и на вентиляцию машины:

, Вт; (154)

Вт.

17.8 Суммарные механические потери:

, Вт; (155)

Вт.

17.9 Добавочные потери у некомпенсированного двигателя:

, Вт; (156), Вт.

17.10 Электромагнитная мощность двигателя:

, Вт; (157)

Вт.

17.11 ЭДС якоря двигателя:

, В; (158)

В.

17.12 Ток якоря двигателя:

, А; (159)

А.

17.13 Уточнённый ток двигателя:

, А; (160)

А.

17.14 Подводимая мощность двигателя:

, Вт; (161)

Вт.

17.15 Суммарные потери в двигателе:

, Вт; (162)

Вт.

17.16 Коэффициент полезного действия машины:

; (163), .

17.17 Уточнённый магнитный поток:

, Вб; (164)

Вб.

17.18 МДС магнитной цепи двигателя:

А.

17.19 Размагничивающее действие МДС якоря двигателя:

А.

17.20 МДС последовательной стабилизирующей обмотки двигателя:

, А; (165)

А.

17.21 Необходимая МДС параллельной или независимой обмотки главных полюсов двигателя:

, А; (166)

А.

17.22 Момент вращения на валу двигателя:

, Н*м; (167)

Н*м.

19. Регулирование частоты вращения

19.1 Магнитный поток при наибольшей частоте вращения:

, Вб; (168)

Вб.

19.2 МДС при минимальном магнитном потоке:

А.

19.3 Минимальный ток возбуждения:

, А; (169)

А.

19.4 Максимальная величина регулирующего сопротивления:

, Ом; (170)

Ом.

18. Расчет рабочих характеристик двигателя постоянного тока

Таблица 2

Рабочие характеристики двигателя постоянного тока

Условные обозначения

0,1

0,25

0,5

0,75

1

1,25

, А

4,01

10,025

20,05

30,075

40,1

50,12

, В

216,37

213,92

209,8

205,76

201,7

197,6

, А

16,308

40,77

81,54

122,31

163,1

203,8

, А

20,05

50,125

100,3

150,38

200,5

250,6

, А

1296,3

1302

1311

1320,7

1330

1339

, Вб

7,61

7,63

7,66

7,7

7,75

7,76

1634

1611,3

1574,

1535,8

1500

1463

, А

4,96

10,98

21

31,03

41,05

51,08

, Вт

1091

2414,5

4620

6825,5

9031

11236

, Вт

867,6

2144,5

4207

6188,2

8087

9904

, Вт

0,87

5,44

21,75

48,94

87

135,9

367,7

1640

3686

5640

7500

9270

, Вт

723,3

774,5

933,5

1185

1531

1967

, о. е.

0,337

0,679

0,798

0,826

0,83

0,825

, Н*м

2,15

9,72

22,36

35,07

47,75

60,49

Рабочие характеристики ДПТ приведены на рис.4,5,6,7 (прилож.3).

19.5 Частота вращения при холостом ходе:

; (171)

.

20. Регулирование частоты вращения вниз

20.1 Допустимый момент вращения на валу при наименьшей частоте вращения двигателя с самовентиляцией:

Н*м. (172)

20.2 Магнитный поток при у двигателя с самовентиляцией:

, Вб; (173)

Вб.

20.3 Ток якоря при у двигателя с самовентиляцией:

, А; (174)

А.

20.4 ЭДС при :

, В; (175)

В.

20.5 Напряжение на якоря при :

, В; (176)

В.

20.6 Результирующая МДС при :

А.

20.7 Размагничивающая МДС реакции якоря:

, А; (177)

А.

20.8 МДС стабилизирующей обмотки:

, А; (178)

А.

20.9 МДС обмотки возбуждения главных полюсов:

, А; (179)

А.

20.10 Ток обмотки возбуждения:

, А; (180)

А.

20.11 Максимальная величина регулирующего сопротивления:

, Ом; (181)

Ом.

21. Тепловой расчет

Потери в обмотках и контактах щеток

21.1 Потери в обмотке якоря:

, Вт; (182), Вт.

21.2 Потери в обмотке добавочных полюсов:

, Вт; (183)

Вт.

21.3 Потери в стабилизирующей последовательной обмотке:

, Вт; (184)

Вт.

21.4 Потери в параллельной или независимой обмотке главных полюсов:

, Вт; (185)

Вт.

21.5 Потери в контактах щеток:

, Вт; (186)

Вт.

22. Тепловой расчет. Обмотка якоря

22.1 Условная поверхность охлаждения активной части якоря:

, мм2; (187)

мм2.

22.2 Условный периметр поперечного сечения овального полузакрытого паза:

, мм; (188)

мм.

22.3 Условная поверхность охлаждения пазов:

, мм2; (189)

мм2.

22.4 Условная поверхность охлаждения лобовых частей обмотки:

, мм2; (190)

мм2.

22.5 Условная поверхность охлаждения машины:

, мм2; (191)

мм2.

22.6 Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки и от потерь в стали, отнесенных к поверхности охлаждения активной части якоря:

; (192)

.

22.7 Удельный тепловой поток от потерь в активной части обмотки, отнесенных к поверхности охлаждения пазов:

; (193)

.

22.8 Удельный тепловой поток от потерь в лобовых частях обмотки, отнесенных к поверхности охлаждения лобовых частей обмотки:

; (194)

.

22.9 Окружная скорость якоря при номинальной частоте вращения:

; (195)

.

22.10 Превышение температуры поверхности активной части якоря над температурой воздуха внутри машины:

; (196)

.

22.11 Перепад температуры в изоляции паза и проводов:

, (197)

где - эквивалентный коэффициент теплопроводности изоляции в пазу;

- эквивалентный коэффициент теплопроводности внутренней изоляции катушек;

- односторонняя толщина изоляции в пазу якоря;

.

22.12 Превышение температуры поверхности лобовых частей обмотки над температурой воздуха внутри машины:

; (198)

.

22.13 Перепад температуры в изоляции катушек и проводов лобовых частей обмотки:

; (199)

.

22.14 Среднее превышение температуры обмотки над температурой воздуха внутри машины:

; (200)

.

22.15 Сумма потерь в машине:

22.16 Среднее превышение температуры воздуха внутри машины над температурой наружного охлаждающего воздуха:

(202)

где - коэффициент подогрева воздуха;

22.17 Среднее превышение температуры обмотки якоря над температурой наружного охлаждающего воздуха:

(203)

23. Тепловой расчёт. Обмотка добавочных полюсов

23.1 Условная поверхность охлаждения многослойных катушек из изолированных проводов:

, мм2; (204)

где - периметр поперечного сечения условной поверхности охлаждения катушки;

мм2.

23.2 Удельный тепловой поток от потерь в обмотке, отнесенных к поверхности охлаждения обмотки:

; (205)

.

23.3 Превышение температуры наружной поверхности охлаждения обмотки над температурой воздуха внутри машины:

(206)

23.4 Перепад температуры в наружной и внутренней изоляции многослойных катушек обмотки из изолированных проводов:

(207)

где мм - односторонняя толщина наружной изоляции катушки;

23.5 Среднее превышение температуры обмотки над температурой воздуха внутри машины:

(208), .

23.6 Среднее превышение температуры обмотки над температурой наружного охлаждающего воздуха:

(209)

.

24. Параллельная обмотка главных полюсов

24.1 Условная поверхность охлаждения всех катушек:

, мм2, (210)

где - периметр поперечного сечения условной поверхности охлаждения катушки;

мм2.

24.2 Удельный тепловой поток от потерь в обмотке, отнесенных к поверхности охлаждения обмотки:

; (211)

.

24.3 Превышение температуры наружной поверхности охлаждения обмотки над температурой воздуха внутри машины [4]:

(212)

24.4 Перепад температуры в наружной и внутренней изоляции обмотки:

(213)

24.5 Среднее превышение температуры обмотки над температурой воздуха внутри машины:

(214)

.

24.6 Среднее превышение температуры обмотки над температурой наружного охлаждающего воздуха:

(215)

.

25. Коллектор

25.1 Условная поверхность охлаждения коллектора:

, мм2; (216)

мм2.

25.2 Удельный тепловой поток от потерь на коллекторе, отнесенных к поверхности охлаждения коллектора:

; (217)

.

25.3 Превышение температуры коллектора над температурой воздуха внутри машины:

, (218)

где - коэффициент теплоотдачи поверхности коллектора;

.

25.4 Превышение температуры коллектора над температурой наружного охлаждающего воздуха:

(219)

.

26. Вентиляционный расчет

26.1 Необходимый расход воздуха:

, (220)

где - коэффициент, учитывающий изменение теплоотдачи по длине корпуса машины;

- теплоемкость воздуха;

.

26.2 Расход воздуха:

(221)

.

26.3 Напор воздуха:

, Па; (222)

Па.

27. Масса и динамические показатели

27.1 Масса проводов обмотки якоря:

, кг (223)

кг.

27.2 Масса проводов обмотки добавочных полюсов:

, кг; (224)

кг.

27.3 Масса проводов стабилизирующей последовательной обмотки:

, кг; (225)

кг.

27.4 Масса проводов параллельной или независимой обмотки главных полюсов:

, кг; (226)

кг.

27.5 Масса меди коллектора:

, кг; (227)

кг.

27.6 Суммарная масса проводов обмоток и меди коллектора:

, кг; (228)

кг.

27.7 Масса стали зубцов сердечника якоря:

кг.

27.8 Масса стали спинки сердечника якоря:

кг.

27.9 Масса стали сердечников главных полюсов:

, кг; (229)

кг.

27.10 Масса стали сердечников добавочных полюсов:

, кг; (230)

кг.

27.11 Масса стали массивной станины:

, кг; (231)

кг.

27.12 Суммарная масса активной стали:

, кг; (232)

кг.

27.13 Масса изоляции машины:

, кг; (233)

кг.

27.14 Масса конструкционных материалов:

, кг, (234)

где - коэффициенты;

кг.

27.15 Масса машины:

, кг; (235)

кг.

27.16 Динамический момент инерции якоря:

(236)

.

27.17 Электромеханическая постоянная времени якоря:

, с; (237)

с.

Заключение

В ходе проектирования двигателя постоянного тока параллельного возбуждения мощностью кВт и частотой вращения были рассчитаны главные размеры машины, сердечники якоря, главных и добавочных полюсов, станина, шаги волновой обмотки якоря и размеры его паза. Была построена характеристика намагничивания, по которой определялся коэффициент насыщения магнитной цепи ДПТ, равный . Также в ходе расчета получены и построены пусковые характеристики машины и произведен тепловой расчет отдельных её узлов. В результате проектирования выявлено, что температура отдельных частей ДПТ не превышает температуру для выбранного класса изоляции и система вентиляции соответствует мощности и габаритам данного двигателя.

Список литературы

1. Вольдек А.И. Электрические машины - Ленинград; Энергия, 1978-832.

2. Гольдберг О.Д. Проектирование электрических машин - М.; Высшая школа, 1984 - 431.

3. Копылов И.П. Проектирование электрических машин - М.; Энергия, 1980 - 495.

4. Лыков А.В. Теория теплопроводности - М.; Высшая школа, 1967-600.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Питание двигателя при регулировании скорости изменением величины напряжения от отдельного регулируемого источника постоянного тока. Применение тиристорных преобразователей в электроприводах постоянного тока. Структурная схема тиристорного преобразователя.

    курсовая работа [509,4 K], добавлен 01.02.2015

  • Отображение двигателя в режиме динамического торможения. Расчет пускового реостата и построение пусковых характеристик для двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением. Запись уравнения скоростной характеристики с учетом требуемых параметров.

    контрольная работа [1002,6 K], добавлен 31.01.2011

  • Особенности расчета двигателя постоянного тока с позиции объекта управления. Расчет тиристорного преобразователя, датчиков электропривода и датчика тока. Схема двигателя постоянного тока с независимым возбуждением. Моделирование внешнего контура.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 19.06.2011

  • Однофазные цепи синусоидального тока. Двигатели постоянного тока параллельного возбуждения. Расчет линейной цепи постоянного тока методом двух законов Кирхгофа. Расчет характеристик асинхронного трехфазного двигателя с короткозамкнутым ротором.

    методичка [1,4 M], добавлен 03.10.2012

  • Сущность и решение машинных цепей при переменных ЭДС и трансформаторах. Расчет характеристик трехфазного трансформатора. Трехфазные асинхронные двигатели. Машины постоянного тока, их характеристики и особенности. Расчет двигателя постоянного тока.

    контрольная работа [590,3 K], добавлен 06.04.2009

  • Расчет механических характеристик двигателей постоянного тока независимого и последовательного возбуждения. Ток якоря в номинальном режиме. Построения естественной и искусственной механической характеристики двигателя. Сопротивление обмоток в цепи якоря.

    контрольная работа [167,2 K], добавлен 29.02.2012

  • Расчет и построение естественных и искусственных механических характеристик двигателя постоянного тока смешанного возбуждения. Расчет регулирующего элемента генератора параллельного возбуждения. График вебер-амперной характеристики электродвигателя.

    контрольная работа [198,0 K], добавлен 09.12.2014

  • Начальные данные проектируемого двигателя постоянного тока. Выбор главных размеров, расчёт геометрии зубцовой зоны, выбор материала и расчет параметров двигателя. Вычисление характеристик намагничивания машины. Коммутационные параметры, расчет обмоток.

    курсовая работа [687,9 K], добавлен 07.09.2009

  • Изучение процесса пуска электрической машины постоянного тока при различных режимах работы и схемах включения обмотки возбуждения и добавочных реостатов в цепи. Исследование пусковых характеристик двигателя. Осциллограммы для схемы и электродвигателя.

    лабораторная работа [1,6 M], добавлен 01.12.2011

  • Основные этапы проектирования электрического двигателя: расчет параметров якоря и магнитной системы машины постоянного тока, щеточно-коллекторного узла и обмотки добавочного полюса. Определение потери мощности, вентиляционных и тепловых характеристик.

    курсовая работа [411,3 K], добавлен 11.06.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.