Двигатель постоянного тока малой мощности

Рабочие характеристики электродвигателя. Расчет коллекторного двигателя постоянного тока малой мощности. Обмотка якоря, размеры зубцов, пазов и проводов. Магнитная система машины. Потери и коэффициент полезного действия. Индукция в станине, её значение.

Рубрика Физика и энергетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 25.01.2013
Размер файла 597,6 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/

Введение

История развития электромашиностроения, начиная со времени открытия Фарадеем закона электромагнитной индукции (1831 г.) и до середины 80-х годов прошлого столетия, представляет по существу историю развития машин постоянного тока. За это время она прошла четыре этапа развития, а именно: 1) машины магнитоэлектрического типа с постоянными магнитами, 2) машины электромагнитного типа с независимым возбуждением, 3) машины того же типа с самовозбуждением и элементарным типом якоря и 4) машины много полюсного типа с усовершенствующим якорем.

Первый этап развития машины постоянного тока, охвативший время с 1831 по 1851 г., неразрывно связан с именами русских ученых Э.Х. Ленца и Б.С. Якоби.

Второй и третий этапы развития машины постоянного тока, охватывающий время с 1851 по 1871 г., характеризуется переходам к машинам электромагнитного типа, с начала с независимым возбуждением, а затем с самовозбуждением, а так же переход от двухполюсной машины к многополюсной.

На четвертом этапе своего развития - с 1871 по 1886 г. - машина постоянного тока приобрела все основные черты современной конструкции. Были предложены и осуществлены: машина с самовозбуждением Грамма, внедрившая в промышленность кольцевой якорь Пачинотти; нормальный в настоящее время тип барабанного якоря (Гефнер - Альтенек, 1871 г.); типы простых петлевых и волновых обмоток в их главных модификациях, последовательно - параллельных обмоток Арнольда, смешанные (лягушачьи) обмотки, уравнительные соединения обмоток (Мардей, 1883 г.,), добавочные полюсы для улучшения коммутации (Метер, 1885 г.) и компенсационные обмотки для компенсации реакции якоря (Менгес, 1884 г.), делитель напряжения М.О. Доливо-Добровольского.

Коллекторные двигатели постоянного тока с возбуждением постоянными магнитами мощностью до 200 Вт находят широкое применение в системах электроприводов систем автоматики, робототехники и транспортных средств. Двигатели разрабатываются на напряжение 6 - 110 В и частотой вращения 1500 - 6000 об/мин. Для двигателей постоянного тока рассматриваемого диапазона мощности с диаметром корпуса 20 - 80 мм целесообразно использовать конструкцию с радиально расположенными магнитами. При этом целесообразно применять волновую обмотку якоря, не требующую уравнительных соединений. Число полюсов рекомендуется выбирать в диапазоне 2р = 2 - 6.

Увеличение числа полюсов снижает размеры и массу ярма статора и якоря, но увеличивает магнитные потоки рассеяния и потери в стали из-за увеличения частоты перемагничивания. Пазы якоря выбирают овальной или круглой формы, обеспечивающие постоянную толщину зубца не менее 2 мм.

Применение постоянных магнитов с высокой удельной энергией типа феррит бария позволяет улучшить массогабаритные, энергетические и стоимостные показатели двигателя постоянного тока.

Приведена методика аналитического расчета коллекторного двигателя постоянного тока с возбуждением от феррит бариевых постоянных магнитов, позволяющая получить заданные технические параметры при лимитированном габарите и заданном тепловом режиме электродвигателя.

1. Расчет коллекторного двигателя постоянного тока малой мощности

1.1 Задание на проект и исходные данные

Рассчитать и разработать конструкцию двигателя постоянного тока малой мощности со следующими данными.

Полезная мощность Рном=55 Вт. Номинальное напряжение сети Uном=110 В. Номинальная частота вращения вала nном=2400 об/мин. Диаметр корпуса Dкорп=0,07 м. Возбуждение от постоянных магнитов. Исполнение по степени защиты IP 44, по способу охлаждения - с естественным охлаждением без внешнего вентилятора IC0040. режим работы кратковременный S2-30. Изоляция класса нагревостойкости B.

1.2 Определение основных размеров двигателя постоянного тока.

Определение основных размеров двигателя (диаметра якоря D и длины якоря lд) является одним из важнейших этапов в ходе расчета двигателя, так как правильно выбранные размеры якоря обеспечивают требуемый тепловой режим, соответствующий выбранному классу нагревостойкости изоляции, и рациональное использование применяемых в машине материалов.

1.2.1 Ток якоря при нагрузке машины

А

где з - предварительное значение КПД электродвигателя, выбирается из диапазона от 0,6 до 0,75. Выбираем КПД равным 64%, т.е. з=0,64.

1.2.2 Электромагнитная мощность двигателя

Вт.

1.2.3 Диаметр якоря

м

Принимаем D=0,048 м.

где бд=0,647 - коэффициент полюсного перекрытия (его значение выбирают из диапазона 0,6-0,7);

Вд=0,22 Тл - магнитная индукция в воздушном зазоре, принимается равной индукции магнита в оптимальной рабочей точке кривой размагничивания предварительно выбранной марки магнита (для феррит бариевых магнитов выбирают из диапазона 0,1-0,25 Тл);

Аґ=80•102 А/м - предварительное значение токовой линейной нагрузки, её значение выбирают из диапазона 7000-20000 А/м при кратковременном режиме работы двигателя;

л=1,22 - отношение длины магнитопровода якоря к его диаметру, это значение выбирают из диапазона 0,5-1,8.

По приложению А из стандартного ряда размеров выбираем диаметр якоря D=0,048 м

1.2.4 Расчетная длина якоря

lд= л•D=1,22•0,048=0,059

1.2.5 Окружная скорость вращения якоря

м/с

1.2.6 Полюсное деление

м

принимаем 2p=2

1.2.7 Расчетная ширина полюса (магнита)

Выбираем конструкцию полюса без полюсного наконечника

bд=bм= б д •ф=0,647 •0,075=0,049 м

1.2.8 Частота перемагничивания стали якоря

Гц

1.3 Обмотка якоря

Для двухполюсной конструкции двигателя выбираем простую петлевую обмотку с числом параллельных ветвей 2а=2p

1.3.1 Предварительное общее число эффективных проводников обмотки якоря

принимаем =3088

1.3.2 Число пазов якоря

z=(3 - 4)•D•100=(3 - 4) •0,048•100=14,4 - 19,2

принимаем z=19.

1.3.3 Число коллекторных пластин

k=2z=2•19=38

1.3.4 Предварительное число витков в секции обмотки якоря

принимаем число витков в секции обмотки равное округленному значению, т.е. щс=40

1.3.5 Уточненное число проводников обмотки якоря

N=щс•2•k=40•2•38=3040

1.3.6 Число проводников обмотки якоря в пазу якоря

Уточненное значение токовой линейной нагрузки

при этом должно выполниться условие

0,016<0,1 - условие выполняется

1.3.8 Шаги обмотки якоря

а) первый частичный шаг

б) результирующий шаг

в) второй частичный шаг

y2=y - y1=37 - 19=18

г) шаг обмотки по пазам

Обмоточные шаги должны быть целыми числами. Укорочение шага е и ек выбирают такими, чтобы шаги обмоток были целыми числами.

1.4 Размеры зубцов, пазов и проводов обмотки якоря

В двигателях малой мощности применяют полузакрытые пазы якоря круглой или овальной формы, форма приведена на рисунке 1.

Обмотку якоря электродвигателя постоянного тока малой мощности выполняют из круглого медного обмоточного провода с эмалевой изоляцией класса нагревостойкости B и F и укладывают в изолированные пазы якоря.

Выбираем для зубцового якоря проектируемого двигателя овальную форму паза. Якорь выбираем со скосом пазов для уменьшения шумности двигателя. Пазовая изоляция - изидофлекс толщиной 0,35•10-3 м, то есть bиз=0,35•10-3 м.

Принимаем волновую обмотку с круглыми проводами с эмалевой изоляции класса нагревостойкости B . Выбираем марку провода ПЭТВ ОСТ 160.505.001-74. Сердечник якоря выполняется шихтованным из листов электротехнической стали 2013 ГОСТ 21427.2-83 толщиной 0,5 мм.

2,5 2,2 0,5

0,8

O 5,1

O3,8

Рисунок 1 - Формы пазов якоря

1.4.1 Предварительное значение плотности тока в обмотки якоря

При кратковременном режиме работы предварительное значение плотности тока в обмотки якоря выбирают из диапазона (5-20)•106 А/м2

Принимаем jґ=8•106 А/м2

1.4.2 Сечение и диаметр провода обмотки якоря

а) предварительное значение площади поперечного сечения неизолированного провода

б) окончательное значение площади поперечного сечения g, диаметр неизолированного провода d, и диаметр изолированного провода dиз выбираем из таблицы Б2 приложения Б по предварительному значению площади поперечного сечения неизолированного провода.

g=0,0491•10-6 м2

d= 0,25•10-3 м

dиз=0,285•10-3 м

1.4.3 Окончательна плотность в проводнике обмотки якоря

А/м2

1.4.4 Больший диаметр овального паза

kc=0,95 - коэффициент заполнения пакета сталью, выбираем по таблице В.1 для выбранной марки стали сердечника якоря и способа изолировки листов;

Bz=0,9Тл - магнитная индукция в зубце, её значение выбирают из диапазона 0,5-1,9 Тл;

hш=0,5 мм - высота шлица паза якоря;

м

рад - центральный угол на один паз.

Принимаем b п1=0,005.

1.4.5 Меньший диаметр овального паза

Меньший диаметр овального паза принимают из диапазона 0,002м<bп2<bп1

Принимаем bп2=0,0038 м

1.4.6 Периметр овального паза якоря

1.4.7 Высота паза якоря

1.4.8Площадь паза якоря

где - коэффициент скоса пазов якоря;

- зубцовое деление.

1.4.9 Площадь поперечного сечения паза, заполненного обмоткой

а) площадь сечения пазовой изоляции.

Sиз=bиз•Пп = 0,35•10-3•0,019 = 6,775•10-6 м2

б) площадь сечения пазового клина

Sкл=bкл•hкл=2,8•10-3• 0.5•10-3 =1,25•10-6 м2

Где bкл=(0,5-0,6) •bп1=(0,5-0,6) •0,0051= (0,0025-0,00306) м - ширина клина, принимаем bкл=2,5•10-3 м;

hкл=(0,5-1,5) •10-3м - высота клина,

hкл=0,5•10-3м;

в) площадь сечения паза без изоляции паза и клина

Sпо=Sп -Sиз - Sкл=2,643 •10-5-6,775 •10-6- 1,25•10-6=1,84 •10-5 м2

1.4.10 Коэффициент заполнения паза изолированными проводниками

выбираем автоматизированную укладку обмотки в пазы якоря, так как 0,68<kз<0,72

1.4.11 Ширина зубца якоря

необходимо чтобы bz?0,002 м - это условие выполняется

1.4.12 Средняя длина полувитка секции обмотки якоря

где lпл - прямолинейный отрезок лобовой части обмотки, его выбирают из интервала (2 - 3) •10-3 м. Принимаем lпл=2•10-3 м

1.4.13 Сопротивление обмотки якоря при максимально допустимой температуре, определяемой классом нагревостойкости изоляции

Ra=kи • Ra20=1,127 • 32,535=36,664 Ом

где kи=1+0,004(х - 20?)=1+0,004(51,728?- 20?)=1,127

х - расчетная температура, по ГОСТ 183 -74 для обмоток, класса нагревостойкости В, расчетная температура 75?С (с учетом теплового расчета 51,728?)

1.5 Коллектор и щетки

В электродвигателях постоянного тока малой мощности, как правило, применяют коллектор на пластмассе. Коллекторные пластины коллектора изготовляют из твердотянутой меди и изолируют их друг от друга и от вала якоря пластмассой. Конструкция щеткодержателя должна обеспечить правильное положение щеток на коллекторе. Щетка должна выступать из втулки щеткодержателя на 1 - 2 мм.

В низковольтных электродвигателях преимущественно применяют медно-графитовые щетки.

Выберем предварительное значение наружного диаметра коллектора

принимаем

1.5.1 Относительное коллекторное деление для простой волновой обмотки

Принимаем

где - выбирается четное число перекрываемых щеткой коллекторных пластин

1.5.2 Коллекторное деление

1.5.3 Ширина коллекторной пластины

вk=tk - вu=0,0038 - 0,0006=0,0032 м

где вu=0,0006 м

1.5.4 Окончательный диаметр коллектора

1.5.5 Окружная скорость коллектора

1.5.6 Площадь поперечного сечения щетки

Выбираем марку щетки ЭГ2A для которой

ДUщ=2,6 В -переходное падение напряжения на одну пару щеток;

iщ=10•104 А/м2 - плотность тока под щеткой;

мт=0,25 - коэффициент трения щеток о коллектор;

pщ=(20-25)•104 - давление на щетку.

1.5.7 Размеры щетки

а) предварительная ширина щетки

б) предварительная длина щетки по оси коллектора

Уточняем размеры щеток, выбирая стандартные размеры щетки по таблице Д.2

bщ=4•10-3 м

aщ=5•10-3 м

hщ=2•aщ=2•5•10-3=0,01 м

1.5.8 Окончательная плотность тока под щетками

1.5.9 Длина коллектора

а) активная часть коллектора по оси вала

б) полная длина коллектора по оси вала

принимаем

1.5.10 Проверка величины электродвижущей силы якоря

B

При этом должно выполняться условие

где

-магнитный поток в воздушном зазоре.

- условие выполняется.

1.6 Проверка коммутации

Так как в электродвигателе постоянного тока малой мощности добавочные полюсы в коммутационной зоне отсутствуют, а щетки на коллекторе обычно располагаются на геометрической нейтрали, то процесс коммутации тока в короткозамкнутой секции обмотки якоря получается замедленным из-за наличия в них реактивной ЭДС (ер) и ЭДС поля якоря (еа). Эти ЭДС суммируются и вызывают в цепи короткозамкнутой секции добавочный ток, увеличивающий плотность тока на сбегающем крае щетки. В момент размыкания коммутируемой секции между краем щетки и сбегающей коллекторной пластиной возникает искрение. Интенсивность этого искрения зависит от величины результирующей ЭДС в короткозамкнутой секции. Во избежание недопустимого искрения под щетками величина результирующей ЭДС в секции не должна превышать определенного значения. Коммутация тока в секции может также ухудшится вследствие влияния поля полюсов, если ширина коммутационной зоны будет близка к расстоянию между краями наконечников двух соседних полюсов.

1.6.1 Ширина коммутационной зоны

bзк <0,8(ф-bд)=0.8.(0.075 - 0.049)=0.021

1.6.2 Среднее значение реактивной ЭДС в короткозамкнутой секции якоря

ep=2•щc•лn•lд•A•Va=2•40•3,167•10-6•0,059•7875•6,032=0,705 В

где

lл=lаср -lд=0,12 - 0,059=0,061 м;

bш=7 •dиз =8 •0,000315=0,00228 м

1.6.3 Среднее значение ЭДС поля якоря

1.6.4 Среднее значение результирующей ЭДС в короткозамкнутой секции обмотки якоря

е=ер+еа=0,705+0,792=1,497 В

Коммутация благоприятна так как е<1,5 В

1.7 Магнитная система машины

3,3 59

49

Рисунок 2 - Магнит постоянного сечения

Принимаем конструкцию магнитной системы проектируемого двигателя с отъемными полюсами, представляющие собой внешнее сплошное ярмо, выполненное из Ст3, к которому крепятся постоянные магниты в виде скоб с радиальной намагниченностью без полюсных наконечников; сердечник якоря выбран зубцовым и набран из пластин электротехнической стали 2013 ГОСТ 21427.2 - 83 толщиной 0,5 мм с оксидированным изоляционным слоем.

1.7.1 Длина воздушного зазора под полюсом

принимаем д=0,001 м

1.7.2 Высота ярма якоря

где D0=(0,18-0,24) •D=(0,18-0,24) •0,048=(0,00936-0,01248) м - диаметр вала якоря принимаем D0 =0.01

1.7.3 Индукция в ярме якоря

Необходим чтобы Bj<1,9 Тл - это условие выполняется

1.7.4 Размеры станины

а) площадь поперечного сечения станины

где у=1,12 - коэффициент рассеяния магнитной системы;

Вс=1,4 Тл - индукция в станине, её значение выбирают в диапазоне до 1,6 Тл.

б) осевая длина станины

lc=lд+0,2•D=0,059+0,2•0,048=0,068 м

в) высота станины

где kс=1 - если станина выполняется сплошной.

1.7.5 Предварительные размеры магнита при радиальном расположении в магнитной системе

а) длина магнита

где hкорп=0,003 м - толщина корпуса

б) высота магнита

hм=lд =0,059 м

в) ширина магнита

bм=bд=0,049 м

1.8 Выбор и расчет постоянных магнитов

Расчет постоянных магнитов осуществляется по методике, базирующейся на законе сохранения энергии. Суть методики в том, что сумма магнитной энергии, запасенной на каждом участке магнитной системы с учетом коэффициента её рассеяния, равна энергии, отдаваемой магнитом во внешнюю цепь.

Для упрощения процесса расчета целесообразно кривые намагничивания отдельных участков магнитной системы электродвигателя иметь в аналитической форме. Хорошее совпадение с экспериментальной кривой намагничивания дает аппроксимация кривой намагничивания выражением:

где Bi - значение магнитной индукции на i-том участке;

Ac, Cc, Dc, вc - коэффициенты, их величина определяется для каждой кривой намагничивания.

Для упрощения расчетов принимаем, что все участки магнитной системы двигателя намагничиваются по основной кривой намагничивания Ст 3 и 2013.

Для Ст 3 коэффициенты равны:

Ac1=10,718 Cc1=610,718 Dc1=-6,931 вc1=1,205

Для основной кривой намагничивания электротехнической стали 2013 коэффициенты аппроксимирующего выражения имеют следующие значения:

Ac2=0,05 Cc2=10 Dc2=0,05 вc2=3.7

1.8.1 Удельная магнитная энергия ярма статора

1.8.2 Удельная магнитная энергия зубцов якоря

1.8.3 Удельная магнитная энергия ярма якоря

1.8.4 Удельная магнитная энергия воздушного зазора

;

где м0=4•р•10-7 Гн/м

1.8.5 Удельная магнитная энергия воздушного зазора стыка между станиной и магнитом

где Вст=Вд=0,22 Тл

1.8.6 Объем ярма статора на один полюс

1.8.7 Объем зубцовой зоны якоря на один полюс

1.8.8 Объем ярма якоря на один полюс

1.8.9 Объем воздушного зазора на один полюс

Vд=kд•д•lд•bд=1,146•0,001•0,059•0,049=3,273•10-6 м3

где

1.8.10 Объем воздушного зазора стыка на один полюс

Vд с=дст•lд•bд=0,045•10-3•0,059•0,049=1,286•10-7 м3

1.8.11 Магнитная энергия, запасенная на участках магнитной цепи

Wc=Wc уд•Vc=1435*2,382•10-5= 0,034 Дж

Wz=Wz уд•Vz=38,011•6,281•10-6=2,388 •10-4 Дж

Wj=Wj уд•Vj=9,819•1,343•10-5=1,319 •10-4 Дж

Wд=Wд уд•Vд=1,926 •104•3,273•10-6=0,063 Дж

Wдc=Wдc уд•Vдc=1,926 •104•1,286•10-7=2,476 •10-3 Дж

1.8.12 Полная магнитная энергия магнитной цепи электродвигателя

W=Wc+Wz+Wj+Wд+Wдc=0,034+2,388 •10-4+1,319 •10-4+0,063+2,476 10-3=0,1 Дж

1.8.13 Предварительный объем магнита на один полюс

1.8.14 Удельная магнитная энергия, отдаваемая постоянным магнитом объемом во внешнюю цепь электродвигателя

1.8.15 Значение координаты рабочей точки постоянного магнита по напряженности магнитного поля

где

По величине Вм=Вд=0,22 Тл и полученному значению выбираем по справочным данным приложения Ж марку магнита 16БА190 для которой.

1 - Зависимость м0М = f1(Н)

2 - Зависимость В = f2(Н)

3 - Зависимость м0Н = f3(Н)

Рисунок 3 - Характеристики размагничивания феррита бария 16БА190

Hd=106,6 •103 А/м Bd=0,15 Тл Br=0,3 Тл

1.8.16 Уточненное значение напряженности магнитного поля постоянного магнита в рабочей точке

1.8.17 Размагничивающее действие поля якоря

Определим действие поля якоря на положение рабочей точки магнита при прямолинейной коммутации и когда щетки находятся на геометрической нейтрали.

а) напряженность магнитного поля и индукции в рабочей точке магнита на сбегающем краю полюса

где

б) напряженность магнитного поля и индукции в рабочей точке магнита на набегающем краю полюса

1.8.18 Удельная магнитная энергия участков магнитной цепи переходного слоя под сбегающим и набегающим краями полюса

где

где

где

где

где

где

1.8.19 Магнитная энергия переходного слоя магнитной цепи при размагничивающем действии поля якоря

1.8.20 Увеличение магнитной энергии переходного слоя от действия поля якоря

1.8.21 Требуемый объем магнита, обеспечивающий заданный магнитный поток при нагрузке

1.8.22 Уточненное значение длины магнита

Отличие размера составляет или 2,941%, что допустимо.

1.9 Потери и коэффициент полезного действия

1.9.1 Электрические потери в обмотки якоря

1.9.2 Электрические потери в щетках

1.9.3 Масса стали ярма якоря

1.9.4 Масса стали зубцов якоря

1.9.5 Магнитные потери в ярме якоря

где

в=1,3-1,5

1.9.6 Магнитные потери в зубцах якоря

где

1.9.7 Потери в стали якоря

1.9.8 Механические потери в электродвигателе

а) потери на трение щеток о коллектор

где

Н/м2

б) потери в подшипниках

Вт

где

в) вентиляционные потери

Вт

Полные механические потери в машине

Вт

1.9.9 Добавочные потери

1.9.10 Сумма потерь

1.9.11 Потребляемая электродвигателем мощность

обмотка якорь электродвигатель магнитный

1.9.12 Полезная мощность на валу электродвигателя

1.9.13 Коэффициент полезного действия

1.9.14 Рабочие характеристики электродвигателя

Магнитный поток и магнитная индукция в воздушном зазоре при расчете рабочих характеристик по величине принимаются постоянными т.к.

Тл

то есть размагничивающее действие реакции якоря при номинальной нагрузке незначительное.

Результаты расчета рабочих характеристик электродвигателя приведены в таблице 1.1.

В режиме холостого хода

об/мин; А; Вт.

Таблица 1 - Расчет рабочих характеристик

Расчетная величина

Ед.из физ.вел

0.25

0.5

0.75

0.9

1

1.11

1.2

I

A

0,195

0,391

0,586

0,703

0,781

0,836

0,937

ДUщ

В

0,65

1,3

1,95

2,34

2,6

2,782

3,12

ДU=I·R+ДUщ

В

7,811

15,622

23,433

28,119

31,243

33,431

37,492

Е=Uном- ДU

В

102,189

94,378

86,567

81,881

78,757

76,569

72,508

Вд

Тл

0.22

0.22

0.22

0.22

0.22

0.22

0.22

Фд

Тл

6,285•10-4

6,285•10-4

6,285•10-4

6,285•10-4

6,285•10-4

6,285•10-4

6,285•10-4

об/мин

3209,174

2963,879

2718,584

2571,407

2473,29

2404,507

2277,054

f2

Гц

53,486

49,398

45,31

42,857

41,221

40,077

37,951

Va

м/с

8,066

7,449

6,833

6,463

6,216

6,043

5,723

Vk

м/с

7,805

7,208

6,612

6,254

6,015

5,848

5,538

Pэа

Вт

1,399

5,594

12,587

18,126

22,378

25,62

32,224

Рэщ

Вт

0,127

0,508

1,143

1,645

2,031

2,326

2,925

Рс

Вт

1,828

1,622

1,425

1,311

1,237

1,185

1,092

Рмх

Вт

9,015

8,268

7,534

7,101

6,814

6,614

6,246

Рд

Вт

0,215

0,43

0,645

0,773

0,859

0,92

1,031

Вт

12,583

16,422

23,334

28,956

33,319

36,665

43,518

Р1=Uном·I

Вт

21,484

42,969

64,453

77,344

85,937

91,953

103,125

Р2=Р1-?Р

Вт

8,901

26,547

41,119

48,388

52,619

55,288

59,607

Н·м

0,027

0,086

0,145

0,18

0,204

0,22

0,251

%

41,432

61,782

63,797

62,562

61,229

60,126

57,801

По данным, приведенным в таблице 1, строим при U=Uном рабочие характеристики, которой приведены на рисунке 4 и для заданного значения полезной номинальной мощности Рном=100 Вт определяем номинальные значения

А; Н·м; об/мин;

1.9.15 Кратность пускового момента

где

1.9.16 Электромеханическая постоянная времени электродвигателя

с

где кг·м2

1.10 Тепловой расчет электродвигателя

1.10.1 Превышение температуры якоря над температурой окружающей среды при кратковременном режиме работы

°С

Где

м

м

с

с

Условие выполняется, т.к. 50,516<51,728°С

Таким образом , превышение температуры обмотки якоря ниже предельного допустимого значения температуры для класса изоляции «В».

Заключение

В данном курсовом проекте спроектирован коллекторный двигатель постоянного тока малой мощности с возбуждением постоянными магнитами, имеющий следующие номинальные данные: Рном = 55 Вт, Iном = 0,836 А, nном = 2404 об/мин, Мном = 0,22 H.м, зном = 60,126 %. Возбуждение от феррит бариевого магнита марки 16БА190 ГОСТ 24063-80.

Выбран зубцовый якорь диаметром D = 0,048м. ГОСТ 6636-69 с овальной формой пазов. Скос пазов - 0,991, примерно одно зубцовое деление. Пазовая изоляция - изидофлекс толщиной 0,35·10-3 м. Обмотка якоря петлевая, выполненная из круглого провода марки ПЭТВ ОСТ 160.505.001-74, диаметр неизолированного провода d = 0,25·10-3 м. В пазы якоря обмотка укладывается автоматизированным способом. Сердечник якоря шихтованный, из листов электротехнической стали 2013 ГОСТ 21427.2-83 толщиной 0,5 м.

Коллектор набран из пластин твердотянутой меди, изолированных друг от друга и от вала якоря пластмассой. Используется щеткодержатель с щеткой марки ЭГ2A ГОСТ 2332-63. Щетки установлены на геометрической нейтрале.

Магнитная система выполнена в виде сплошной станины из Ст 3.

Постоянные магниты имеют форму скоб с радиальной намагниченностью, изготовлены без полюсных наконечников. Крепление к ярму осуществляется за счет пружинных скоб.

Спроектированная машина закрытая, с диаметром корпуса Dкорп = 0,07 м, выполнена по степени защиты IP 44 ГОСТ 14254-80, что предотвращает проникновение внутрь брызг, проволоки и твердых тел, размером более 1 мм. Применяется естественный способ охлаждения без внешнего вентилятора IC 0040.

Двигатель постоянного тока рассчитан на кратковременный режим работы (S2), при котором периоды неизменной нагрузки чередуются с периодами отключения машины. Длительность периода работы в данном режиме - 30 мин.

Машина работает в допустимом тепловом режиме, так как превышение температуры обмотки якоря °С ниже предельно допустимого значения температуры для класса изоляции «В», на который и был рассчитан двигатель.

Список использованных источников

1. Ермолин Н.П. Расчет коллекторных машин малой мощности. Изд. 2-е. - Л.: Энергия, 1973. - 213 с.

2. Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов. - В 2-х кн.: Кн.2/ И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев: Под ред. И.П. Копылова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1993. - 384 с.

3. Ерунов В.П. Расчет двигателя постоянного тока малой мощности с возбуждением постоянными магнитам: Учебное пособие. - Оренбург: ОГУ, 2000. - 70 с.

4. Проектирование электрических машин: Учеб. для вузов. - В 2-х кн.: Кн.1/ И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин, Б.Ф. Токарев: Под ред. И.П. Копылова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1993. - 464 с.

5. Постоянные магниты. Справочник/ Под ред. Ю.М. Пятина. - 2-е изд. - М.: Энергия, 1980. - 480 с.

6. Жерве К.Г. Обмотки электрических машин. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. Отделение, 1989. - 400 с.

7. Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины. М. - Л., изд. - М.: Энергия, 1964. - 544 с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Аналитический расчет коллекторного двигателя постоянного тока с возбуждением от феррит бариевых постоянных магнитов. Определение размеров двигателя. Подбор обмотки якоря. Расчет параметров коллекторов и щетки. Потери и коэффициент полезного действия.

    курсовая работа [241,5 K], добавлен 31.05.2010

  • Основные размеры электродвигателя постоянного тока. Расчет обмоток якоря и возбуждения. Размеры зубцов, пазов, проводов и электрические параметры якоря. Коллектор, щеткодержатели и щетки. Магнитная система и рабочие характеристики электродвигателя.

    курсовая работа [367,2 K], добавлен 13.10.2014

  • Расчет двигателя постоянного тока: главные размеры машины; параметры обмотки якоря, коллектор и щеточный аппарат; геометрия зубцовой зоны. Магнитная система машины: расчет параллельной обмотки возбуждения; потери и коэффициент полезного действия.

    курсовая работа [2,7 M], добавлен 06.09.2012

  • Основные размеры электродвигателя. Размеры зубцов, пазов, проводов и электрические параметры якоря. Тепловой расчет микродвигателя постоянного тока. Мощность потерь и коэффициент полезного действия. Поперечное сечение рассчитанного электродвигателя.

    курсовая работа [864,4 K], добавлен 11.03.2015

  • 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

  • Выбор размеров и расчет параметров якоря. Магнитная система машин постоянного тока. Расчет системы возбуждения. Оценка коммутационных параметров. Потери мощности и рабочие характеристики. Определение размагничивающего действия поперечной реакции якоря.

    курсовая работа [2,3 M], добавлен 13.09.2014

  • Выбор главных размеров и расчет параметров якоря. Магнитная система машин постоянного тока. Определение размагничивающего действия поперечной реакции якоря. Расчет системы возбуждения и определение потерь мощности. Тепловой и вентиляционный расчет.

    курсовая работа [538,3 K], добавлен 30.04.2012

  • Конструкция двигателя постоянного тока. Сердечник главных плюсов, тип и шаг обмотки якоря. Количество витков обмотки, коллекторных пластин, пазов. Характеристика намагничивания двигателя. Масса проводов обмотки якоря и основные динамические показатели.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 21.05.2012

  • Расчеты главных размеров двигателя. Выбор и определение параметров обмотки якоря. Проверка магнитной цепи машины, также расчет параллельной обмотки возбуждения, щеточно-коллекторного узла и добавочных полюсов. Конструкция двигателя постоянного тока.

    курсовая работа [852,4 K], добавлен 30.03.2011

  • Разработка конструкции двигателя постоянного тока. Число эффективных проводников в пазу. Плотность тока в обмотке якоря. Индукция в расчётных сечениях магнитной цепи. Магнитное напряжение воздушного зазора. Расчёт характеристики намагничивания машины.

    курсовая работа [333,5 K], добавлен 30.04.2009

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.