|
|
|
|
Для магнитопровода принимаем сталь 2013.Уточняем индукцию в сечении зубцов:
3.4 Расчет обмотки якоря
Средняя длина лобовой части витка при =2
Средняя длина витка обмотки якоря по (10.22) [2]
Полная длина проводников обмотки якоря
Сопротивление обмотки якоря при J=20°С
312,0/(57×106× 0,000000100×(2)2)=13,68 Ом.
Сопротивление обмотки якоря при J=75°С для изоляции класса В
Масса меди обмотки якоря по (10.26) [2]
8900× 312,0× 0,000000100= 0,278 кг.
Расчет шагов обмотки:
а) шаг по коллектору и результирующий шаг
б) первый частичный шаг
в) второй частичный шаг
Практическая схема обмотки приведена на рис. 3.4.
3.5 Коллектор и щетки
Ширина нейтральной зоны по (10.76) [2]
Выбираем щетки марки ЭГ-14. Принимаем ширину щетки равной , = 0,00242 м.
По табл. П.4.1 выбираем стандартные размеры щетки:
Поверхность соприкосновения щетки с коллектором
Поверхность соприкосновения всех щеток с коллектором
Плотность тока под щетками по (8-83) [2]
Допустимая плотность тока для щетки марки ЭГ-14 .
Активная длина коллектора по оси вала согласно [4]
Полная длина коллектора по оси вала согласно [4]
0,009+5∙0,000395=0,0110 м.
3.6 Проверка коммутации
Так как в рассматриваемых машинах постоянного тока малой мощности добавочные полюсы в коммутационной зоне отсутствуют и щетки на коллекторе обычно располагаются на геометрической нейтрали, то процесс коммутации тока в короткозамкнутых секциях якоря получается замедленным из-за наличия в них реактивной э. д. с. и э. д. с. От поперечного поля реакции якоря . Обе эти э.д.с. суммируются и вызывают в цепи короткозамкнутой секции добавочный ток, способствующий увеличению плотности тока на сбегающем крае щетки. В момент размыкания цепи секции при наличии в ней указанных э. д. с. и тока между краем щетки и сбегающей коллекторной пластиной возникают небольшие электрические дуги в виде мелких искр. Интенсивность этих искр зависит от величины результирующей э. д. с. в короткозамкнутой секции.
Во избежание недопустимого искрения под щетками величина э. д. с. в секции не должна превышать определенного значения. Однако коммутация тока в секции может также ухудшиться вследствие влияния поля полюсов, если ширина коммутационной зоны будет близка к расстоянию между краями наконечников двух соседних полюсов.
Ширина зоны коммутации по (10.75) [2]
б)(0,004/ 0,00242 +2-2/2+0,0)× 0,00242 ´ ´ 0,073/0,04= 0,0117 м.
Отношение
что удовлетворяет условию [4]
<0,8.
Коэффициент магнитной проводимости паза по (10.69) [2]
a) =× 0,073×3000/60= 11,5 м/с;
б) (0,6∙2×0,02/( 0,0055+ 0,0009)
+(0,081/0,044)+0,92∙1,138)= 6,638.
Индуктивность обмотки якоря по (6.15) [4]
(12,56∙10-6∙4∙0,044∙
6,638/26)∙(2496/(2∙2∙2))2=54,938 мГн.
Реактивная ЭДС по (10.69) [2]
2×10-6× 6,638×24×0,044×11978× 11,5= 1,93 В.
ЭДС, индуктируемая в коммутируемой секции от поперечного поля реакции якоря, определяется следующим путём. Вначале определяем индукцию в зоне коммутации от действия поперечной МДС якоря [3]:
=1,25∙10-6∙11978/(1-0,72)=0,0535 Т.
Затем определяем ЭДС, индуктируемую в коммутируемой секции от поперечного поля реакции якоря
2∙24∙ 11,5∙0,044∙0,0535=1,30 В.
Среднее значение результирующей ЭДС в короткозамкнутой секции якоря
В машинах малой мощности без добавочных полюсов, если щётки расположены на геометрической нейтрали, для обеспечения удовлетворительной коммутации 2…3 В. Если 2…3 В необходимо уменьшить линейную нагрузку в п. 3.1.5 и повторить расчет.
Индуктивность цепи якоря (для расчета параметров электропривода в гл.5)
Активное сопротивление цепи якоря (для расчета параметров электропривода в гл. 5)
3.7 Определение размеров магнитной цепи
Внутренний диаметр якоря и диаметр вала для машин малой мощности
(0,18…0,24)∙ 0,073=0,013…0,018 м.
Сечение магнитной системы приведено на рис. 3.5.
Рис. 3.5. Магнитная система двигателя:
1- станина; 2 – якорь; 3 – обмотка возбуждения
В двигателях с непосредственной посадкой сердечника якоря на вал внутренний диаметр якоря равен диаметру вала. В таких двигателях с или учитывают,что часть магнитных силових потока замыкается через вал.
Высота спинки якоря:
а) действительная высота спинки якоря по (8.126)
=( 0,073-0,015)/2-0,02= 0,0090 м=9 мм;
б) расчетная высота спинки якоря по (8.124) для четырёхполюсних машин при , а также для двухполюсных машин
( 0,75·(0,5· 0,073-0,02)=0,012<0,015 м)
(2+1)/(3,2·1)·( 0,073/2-0,02)= 0,0155 м;
в противном случае
( 0,073-0,015)/2-0,02=0,009 м.
Принимаем расчетную высоту спинки якоря 0,0155 м.
Принимаем для сердечников главных полюсов сталь марки 2013 толщиной 0,5 мм: коэффициент магнитного рассеяния для малых машин =1,08…1,12 принимаем 1,1, длина сердечника 0,044 м, коэффициент заполнения сталью 0,95.
Высота сердечника полюса малых машин предварительно может быть принята:
=(0,12…0,4)∙ 0,073=0,009...0,029 м.
Ширина сердечника главного полюса определяется следующим путём.
Принимается индукция в сердечнике полюса. В машинах для продолжительного режима работы принимается в пределах
Принимаем 1,2 Т.
Определяется поперечное сечение сердечника полюса:
=1,1∙ 0,00165/ (1,2∙0,95)=0,0015921 м2,
где - минимальная ширина сердечника главного полюса
0,0015921/0,044=0,036 м.
Индукция в сердечнике по табл.10.17 [2]
1,1× 0,00165/(0,95×0,036×0,044)= 1,21 Тл.
Индукция в станине в машинах для продолжительного режима работы принимается в пределах не более
Принимаем 1,2 Т.
Сечение станины предварительно
1,1× 0,00165/(2×1,2∙0,95)=0,0007961 м2,
Длина станины по (10/52) [2]
Высота станины предварительно, табл.10.17 [2]
Принимаем высоту станины 0,0181 м.
Сечение станины окончательно
Воздушный зазор для двигателей продолжительного режима [4]
0,25∙0,115∙11978∙10-6/0,45= 0,00077 м. 0,00077 м.
Наружный размер станины с пямоугольным сечением по вертикали
0,073+2∙(0,00077 +0,029+0,0181)=0,169 м.
Внутренний размер станины по вертикали с прямоугольным сечением
Наружный размер станины по горизонтали с прямоугольным сечением выбираем на 10% больше
1,1∙0,169=0,186 м.
Внутренний размер по горизонтали станины с прямоугольным сечением
3.8 Расчетные сечения магнитной цепи
Сечение воздушного зазора, табл. 10.17 [2],
Длина стали якоря
Минимальное сечение зубцов якоря, табл. 10.16 [2], Sz= 0,001213 м2.
Расчетное сечение спинки якоря, табл. 10.16 [2],
Сечение сердечника главного полюса, табл. 10.16 [2],
Сечение станины (см. п. 3.5.6) 0,000796 м2.
3.9 Средние длины магнитных линий
Воздушный зазор для двигателей продолжительного режима из 3.5.10 =0,00077 м.
Коэффициент воздушного зазора, учитывающий наличие пазов на якоре, по (10.50б) [2]
=( 0,0088+10×0,00077)/( 0,0088-0,002+10×0,00077)= 1,14 м.
Расчетная длина воздушного зазора
Длина магнитной линии в зубцах якоря
Длина магнитной линии в спинке якоря
×(0,015+0,009)/2×2+0,009/2=0,023 м.
Длина магнитной линии в сердечнике главного полюса
Длина магнитной линии в станине
(0,169+0,186-2∙0,0181)/(2)+0,0181/2=0,1775 м,
3.10 Индукция в расчетных сечениях магнитной цепи
Индукция в воздушном зазоре, табл. 10.16 [2],
Расчетная индукция в сечении зубцов якоря, табл. 10.16 [2],
Индукция в зубцах якоря принимается до 1,3…1,5 Т.
Индукция в спинке якоря, табл. 10.16 [2],
0,00165/(2× 0,000651)= 1,27 Тл.
Максимальная индукция допускается до 1,3…1,5 Т.
Индукция в сердечнике главного полюса, табл. 10.16 [2],
1,1× 0,00165/ 0,00150=1,21 Тл.
Индукция в сердечнике главного полюса в машинах для продолжительного режима работы допускается до 1,0…1,5 Т.
Индукция в станине, табл. 10.16 [2],
1,1× 0,00165/(2× 0,000796)= 1,14 Тл.
Индукция в станине в машинах для продолжительного режима работы допускается в пределах до 1,0…1,4 Т.
3.11 Магнитные напряжения отдельных участков магнитной цепи
Магнитное напряжение воздушного зазора на два полюса
0,8× 0,44× 0,000878∙106= 309,1 А.
Коэффициент вытеснения потока
0,0088×0,044/( 0,0031×0,042)= 2,97.
Магнитное напряжение ярма якоря Hj для стали 2013 определяется по основной кривой намагничивания табл. П.1.5 [2] , значения которой введены в программу для автоматического определения ,
Магнитное напряжение зубцов якоря определяется для стали 2013 с учетом ответвления магнитного потока в паз. Если индукция в каком либо сечении зубца окажется более 1,8 Т, то необходимо учесть отвлетвление части потока зубцового деления в паз. При этом действительная индукция в зубце уменьшается ло сравнению с рассчитанной в п 3.10.2. Методика определения действительной индукции в зубце изложена в гл.4 [1],согласно которой в табл..3.1 заложена программа расчета при значениях как больше 1,8 Т, так и меньше 1,8 Т.. Путём подбора значения в левой колонке табл..3.1 и последующего автоматического пересчёта добиваються равенства значений в левой и правой колонках табл. 3.2. Значение в левом столбце используется программой в дальнейших расчетах.
Определяем среднюю ширину паза, п. 8.8 [2]
=( 0,0055+ 0,0009)/2= 0,0032 м.
Коэффициент, определяющий отношение площадей поперечных сечений паза и зубца на половине высоты зубца,
= 0,0032·0,044/( 0,0031·0,044·0,95)= 1,09.
Определяем по (4.32) [2]
Таблица 3.2.
|
= |
= 1,360-1,256∙10-6∙ 268 ∙ 1,09= |
|
|
1,36 |
|
По значению программа вычисляет по кривой намагничивания для стали 2013, а затем вычисляем МДС
Магнитное напряжение сердечника главного полюса (сталь 2013), Hг определяется по табл. П.1.5 аналогично:
Магнитное напряжение станины (шихтованная сталь 2013), Hc определяется по табл. П.1.5
Суммарная МДС на полюс
309,1+ 5,4+4,5+ 4,29+ 23,5=347 А.
МДС переходного слоя
Аналогичным образом производим расчет для потоков, отличных от номинального значения (например, 0,5; 0,75; 1,0; 1,4 и т.д.) . Результаты расчета сведены в табл.3.2. В верхней строке таблицы приведены относительные значения потока , которые мы можем изменять при необходимости. Программа выполняет расчет для тех относительных значений , которые мы укажем в верхней строке. Магнитное напряжение зубцов якоря в таблице для двух последних значений магнитного потока рассчитывается для стали 2013 с учетом ответвления магнитного потока в паз аналогично п. 3.11.4. Для этого справа рядом с таблицей приведена строка, в которую вставлена программа.
Таблица 3.2 Расчет характеристик намагничивания
|
№ п/п |
Вели чина |
Ед. изм. |
0,5 |
0,75 |
0,9 |
1 |
1,4 |
1,85 |
|
|||
|
|
Е |
В |
103 |
154,5 |
185 |
206 |
288 |
381,1 |
|
|||
|
|
Фб |
Вб |
0,083 |
0,124 |
0,149 |
0,165 |
0,231 |
0,305 |
|
|||
|
|
Вб |
Тл |
0,220 |
0,330 |
0,396 |
0,440 |
0,616 |
0,814 |
|
|||
|
|
Fб |
А |
154,6 |
231,8 |
278,2 |
309,1 |
432,7 |
571,8 |
|
|||
|
|
Bz |
Тл |
0,680 |
1,020 |
1,224 |
1,360 |
1,904 |
2,516 |
1,27 |
1,90 |
1,68 |
2,51 |
|
|
Hz |
А/м |
79 |
118 |
159 |
268 |
196 |
3060 |
|
|||
|
|
Fz |
А |
2 |
2 |
3 |
5 |
4 |
61 |
|
|||
|
|
BJ |
Тл |
0,635 |
0,953 |
1,143 |
1,270 |
1,778 |
2,350 |
|
|||
|
|
HJ |
А/м |
74 |
111 |
133 |
196 |
6208 |
250000 |
|
|||
|
|
FJ |
А |
|
|||||||||
|
|
Фг |
х10-2Вб |
|
|||||||||
|
|
Вг |
Тл |
|
|||||||||
|
|
А/м |
71 |
106 |
126 |
148 |
3230 |
162000 |
|
||||
|
|
Fг |
А |
|
|||||||||
|
|
Всп |
Тл |
|
|||||||||
|
|
Fсп |
А |
|
|||||||||
|
|
Bc |
Тл |
|
|||||||||
|
|
Hc |
А/м |
66 |
100 |
119 |
132 |
180 |
|
||||
|
|
Fc |
А |
|
|||||||||
|
|
Fсум |
А |
|
|||||||||
|
|
Fперех |
А |
|
|||||||||
|
22 |
еуд |
В/об//мин |
|
|||||||||
|
23 |
Вб |
Тл |
|
При использовании материалов активная ссылка на источник обязательна.