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 01.02.2015Отображение 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 31.01.2011Особенности 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 19.06.2011Однофазные 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 03.10.2012Сущность 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 06.04.2009Расчет 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 29.02.2012Расчет 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 09.12.2014Начальные 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 07.09.2009Изучение 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 01.12.2011Изучение принципа работы электропривода постоянного тока и общие требования к функционированию контроллера. Разработка микропроцессорной системы управления электродвигателем постоянного тока, обеспечивающей контроль за скоростью вращения вала двигателя.
курсовая работа [193,7 K], добавлен 14.01.2011
