Реферат: Электродвигатель постоянного тока мощностью 400 Вт для бытовой техники

--PAGE_BREAK--3.3 Расчет геометрии зубцовой зоны
Высота паза якоря (согласно опыту построенных машин) составляет
<img width=«149» height=«25» src=«ref-1_1559196963-616.coolpic» v:shapes="_x0000_i1098">=(0,24…0,35)∙0,073 =(0,018…0,026)
Принимаем <img width=«41» height=«27» src=«ref-1_1559197579-135.coolpic» v:shapes="_x0000_i1099"> 0,020 м.

Ширина зубца по (10.11) [2].

Частота перемагничивания стали зубцов
<img width=«88» height=«69» src=«ref-1_1559197714-564.coolpic» v:shapes="_x0000_i1100">=(2/2)∙3000/60=50 Гц.
Допустимое значение индукции в стали зубца (по технологическим условиям принимается в пределах 1,3…1,5 Тл), принимаем для уменьшения потерь в стали якоря при частоте перемагничивания <img width=«33» height=«23» src=«ref-1_1559198278-113.coolpic» v:shapes="_x0000_i1101"> 50 Гц <img width=«41» height=«25» src=«ref-1_1559198391-127.coolpic» v:shapes="_x0000_i1102"> 1,3 Тл.



<img width=«98» height=«56» src=«ref-1_1559198518-302.coolpic» v:shapes="_x0000_i1103">0,44×0,0088/1,3/∙0,95=0,0031 м,
Размеры паза в штампе принимаем согласно стр. 293 [1].

Принимаем ширину шлица паза (табл.8.14) <img width=«48» height=«25» src=«ref-1_1559198820-145.coolpic» v:shapes="_x0000_i1104"> 0,002 м;

высоту шлица паза (cм. рис.3.1) <img width=«49» height=«25» src=«ref-1_1559198965-144.coolpic» v:shapes="_x0000_i1105"> 0,0005 м.

Принимаем толщину клина <img width=«40» height=«25» src=«ref-1_1559199109-133.coolpic» v:shapes="_x0000_i1106"> 0,0005 м.

Исходя из условия паралельности граней, находим:
b2=(pD-2hп)/Z1-bz1=3,14×(0,073-2×0,02)/26)-0,0031 =0,0009 м = 0,9мм;

b1=p(D-2hш1 -2hк)/ Z1-bz1=3,14(0,073-2×0,0005-2∙0,0005)/ 26-

-0,0031 = 0,0055м =5,5мм;

по (8.44)- (8-45) [1] (<img width=«19» height=«23» src=«ref-1_1559199242-200.coolpic» v:shapes="_x0000_i1107">=300)

hпк=hп-hш1 — hк=0,02-0,0005-0,0005 =0,0190 м =19мм.


<img width=«314» height=«394» src=«ref-1_1559199442-13639.coolpic» v:shapes="_x0000_i1108"> 

Рис.3.2. Паз якоря
Согласно табл. 8.12. [1] припуск по ширине паза на сборку: <img width=«52» height=«25» src=«ref-1_1559213081-150.coolpic» v:shapes="_x0000_i1109"> 0,0001 м. припуск по высоте паза на сборку <img width=«52» height=«25» src=«ref-1_1559213231-152.coolpic» v:shapes="_x0000_i1110"> 0,0001 м.

Размеры паза в свету по (8.42) [1] с учетом припусков на сборку<img width=«100» height=«25» src=«ref-1_1559213383-222.coolpic» v:shapes="_x0000_i1111">=0,0055-0,0001=0,0054 м=5,4мм;



<img width=«104» height=«25» src=«ref-1_1559213605-228.coolpic» v:shapes="_x0000_i1112">=0,0009-0,0001=0,0008 м=0,8мм;

<img width=«104» height=«25» src=«ref-1_1559213833-230.coolpic» v:shapes="_x0000_i1113">=0,0190-0,0001=0,0189 м=18,9мм.
Площадь поперечного сечения трапецеидального паза, в котором располагается обмотка, корпусная изоляция и прокладки (см. табл. 3.1.)

Высота паза без шлица по (8.44)
<img width=«100» height=«25» src=«ref-1_1559214063-226.coolpic» v:shapes="_x0000_i1114">=0,0189-0,0005=0,0184 м.


Площадь поперечного сечения трапецеидального паза, в котором располагается обмотка, корпусная изоляция и прокладки (8.43)
<img width=«123» height=«47» src=«ref-1_1559214289-445.coolpic» v:shapes="_x0000_i1115">=(0,0054+0,0008)/2·0,0184=0,0000570 м2.
Односторонняя толщина изоляции в пазу поз.1, рис.3.1 <img width=«45» height=«25» src=«ref-1_1559214734-140.coolpic» v:shapes="_x0000_i1116"> 0,00045м.

Площадь поперечного сечения корпусной изоляции по (8.42) [1] согласно рис.3.1 и табл. 3.1( поз.1 и поз.2)
<img width=«181» height=«25» src=«ref-1_1559214874-505.coolpic» v:shapes="_x0000_i1117">=0,00045∙ (2×0,0189+0,0054+0,0008)=0,00001980 м2 =19,8мм2,
Площадь поперечного сечения паза, которая остаётся свободной для размещения проводников обмотки по (8.48) [1]
<img width=«165» height=«55» src=«ref-1_1559215379-516.coolpic» v:shapes="_x0000_i1118">=(0,0054+0,0008)×0,0189/2-0,00001980=0,00003879=38,79мм2.
Коэффициент заполнения паза изолированными проводниками определяем из 10.21 [2] :
<img width=«124» height=«55» src=«ref-1_1559215895-547.coolpic» v:shapes="_x0000_i1119">(0,0003952×96×1)/38,79=0,39,
что удовлетворяет требованию технологичности изготовления обмотки, который должен находится в пределах не более 0,68...0,72 (см. стр. 147 [2]).


Таблица 3.1 Изоляция класса В обмотки статора

Позиция

Материал

Число слоёв

Односторонняя толщина изоляции

Наименование, Марка

Толщина, мм

1

Изофлекс

0,2

1

0,2

2

Клин (стеклотекстолит)

1,5

-

1,5



<img width=«187» height=«256» src=«ref-1_1559216442-16131.coolpic» v:shapes="_x0000_i1120"> 

Рис. 3.3. Изоляция класса В обмотки статора
Минимальное сечение зубцов якоря по табл.10.16 [2]
<img width=«148» height=«53» src=«ref-1_1559232573-519.coolpic» v:shapes="_x0000_i1121">(26/2)×0,72×0,0031×0,044×0,95=0,001213 м2,
<img width=«686» height=«4» src=«ref-1_1559233092-116.coolpic» v:shapes="_x0000_s1026"><img width=«244» height=«4» src=«ref-1_1559233208-96.coolpic» v:shapes="_x0000_s1027"><img width=«242» height=«3» src=«ref-1_1559233304-84.coolpic» v:shapes="_x0000_s1028"><img width=«4» height=«62» src=«ref-1_1559233388-80.coolpic» v:shapes="_x0000_s1029"><img width=«3» height=«62» src=«ref-1_1559233468-83.coolpic» v:shapes="_x0000_s1030"><img width=«4» height=«62» src=«ref-1_1559233388-80.coolpic» v:shapes="_x0000_s1031"><img width=«4» height=«62» src=«ref-1_1559233388-80.coolpic» v:shapes="_x0000_s1032"><img width=«4» height=«62» src=«ref-1_1559233711-83.coolpic» v:shapes="_x0000_s1033"><img width=«3» height=«62» src=«ref-1_1559233468-83.coolpic» v:shapes="_x0000_s1034"><img width=«42» height=«4» src=«ref-1_1559233877-78.coolpic» v:shapes="_x0000_s1035">              где <img width=«37» height=«27» src=«ref-1_1559233955-124.coolpic» v:shapes="_x0000_i1122">0,95 — коэффициент заполнения магнитопровода якоря сталью.

Для магнитопровода принимаем сталь 2013.Уточняем индукцию в сечении зубцов:
<img width=«91» height=«55» src=«ref-1_1559234079-265.coolpic» v:shapes="_x0000_i1123"> 0,00165/0,001213=1,36 Тл.


3.4 Расчет обмотки якоря
Средняя длина лобовой части витка при <img width=«27» height=«23» src=«ref-1_1559183736-192.coolpic» v:shapes="_x0000_i1124">=2
<img width=«180» height=«25» src=«ref-1_1559234536-626.coolpic» v:shapes="_x0000_i1125">0,115=0,081 м.
Средняя длина витка обмотки якоря по (10.22) [2]
а) <img width=«53» height=«25» src=«ref-1_1559235162-150.coolpic» v:shapes="_x0000_i1126">=0,044 м;

б)<img width=«136» height=«28» src=«ref-1_1559235312-422.coolpic» v:shapes="_x0000_i1127">2×(0,044+0,081)=0,25 м.
Полная длина проводников обмотки якоря
<img width=«115» height=«47» src=«ref-1_1559235734-354.coolpic» v:shapes="_x0000_i1128">2496×0,25=312м.
Сопротивление обмотки якоря при J=20°С
<img width=«180» height=«55» src=«ref-1_1559236088-721.coolpic» v:shapes="_x0000_i1129"> 312,0/(57×106×0,000000100×(2)2)=13,68 Ом.
Сопротивление обмотки якоря при J=75°С для изоляции класса В
<img width=«115» height=«25» src=«ref-1_1559236809-354.coolpic» v:shapes="_x0000_i1130">1,22×13,68=16,69 Ом.
Масса меди обмотки якоря по (10.26) [2]
<img width=«148» height=«27» src=«ref-1_1559237163-510.coolpic» v:shapes="_x0000_i1131">8900×312,0×0,000000100=0,278 кг.


Расчет шагов обмотки:

а) шаг по коллектору и результирующий шаг
<img width=«80» height=«25» src=«ref-1_1559237673-199.coolpic» v:shapes="_x0000_i1132">;
б) первый частичный шаг
<img width=«112» height=«53» src=«ref-1_1559237872-400.coolpic» v:shapes="_x0000_i1133">52/2-<img width=«15» height=«16» src=«ref-1_1559238272-157.coolpic» v:shapes="_x0000_i1134">=26;
в) второй частичный шаг
<img width=«107» height=«28» src=«ref-1_1559238429-326.coolpic» v:shapes="_x0000_i1135">51-26=25.
Практическая схема обмотки приведена на рис. 3.4.
3.5 Коллектор и щетки
Ширина нейтральной зоны по (10.76) [2]
<img width=«111» height=«27» src=«ref-1_1559238755-283.coolpic» v:shapes="_x0000_i1136">0,115-0,085=0,03 м.
Выбираем щетки марки ЭГ-14. Принимаем ширину щетки равной <img width=«112» height=«28» src=«ref-1_1559239038-421.coolpic» v:shapes="_x0000_i1137">, <img width=«21» height=«25» src=«ref-1_1559239459-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1138">=0,00242 м.


<img width=«359» height=«574» src=«ref-1_1559239565-46387.coolpic» v:shapes="_x0000_i1139">
По табл. П.4.1 выбираем стандартные размеры щетки:

ширина щётки <img width=«44» height=«28» src=«ref-1_1559285952-141.coolpic» v:shapes="_x0000_i1140"> 0,004 м.

длина щётки <img width=«40» height=«28» src=«ref-1_1559286093-132.coolpic» v:shapes="_x0000_i1141"> 0,005 м.

высота щётки <img width=«44» height=«28» src=«ref-1_1559286225-142.coolpic» v:shapes="_x0000_i1142"> 0,01 м.

Поверхность соприкосновения щетки с коллектором
<img width=«114» height=«31» src=«ref-1_1559286367-421.coolpic» v:shapes="_x0000_i1143">0,004×0,005=0,000020 м2.
Поверхность соприкосновения всех щеток с коллектором


<img width=«123» height=«28» src=«ref-1_1559286788-380.coolpic» v:shapes="_x0000_i1144">2×0,000020=0,00004 м2.
Плотность тока под щетками по (8-83) [2]
<img width=«104» height=«59» src=«ref-1_1559287168-524.coolpic» v:shapes="_x0000_i1145">2×2,6/0,00004=130000 А/м2.
Допустимая плотность тока для щетки марки ЭГ-14 <img width=«145» height=«31» src=«ref-1_1559287692-448.coolpic» v:shapes="_x0000_i1146">.

Активная длина коллектора по оси вала согласно [4]
<img width=«128» height=«28» src=«ref-1_1559288140-481.coolpic» v:shapes="_x0000_i1147">1,8 ×0,005=0,009 м.
Принимаем <img width=«36» height=«25» src=«ref-1_1559288621-128.coolpic» v:shapes="_x0000_i1148"> 0,009 м.

Полная длина коллектора по оси вала согласно [4]
<img width=«151» height=«25» src=«ref-1_1559288749-481.coolpic» v:shapes="_x0000_i1149">0,009+5∙0,000395=0,0110м.
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. <img width=«23» height=«25» src=«ref-1_1559289230-107.coolpic» v:shapes="_x0000_i1150"> и э. д. с. От поперечного поля реакции якоря <img width=«24» height=«28» src=«ref-1_1559289337-112.coolpic» v:shapes="_x0000_i1151">. 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 <img width=«28» height=«25» src=«ref-1_1559289449-123.coolpic» v:shapes="_x0000_i1152"> будет близка к расстоянию между краями наконечников двух соседних полюсов.

Ширина зоны коммутации по (10.75) [2]
а)<img width=«100» height=«53» src=«ref-1_1559289572-394.coolpic» v:shapes="_x0000_i1153">=52/2-26=0,0;

б)<img width=«273» height=«57» src=«ref-1_1559289966-944.coolpic» v:shapes="_x0000_i1154">(0,004/0,00242 +2-2/2+0,0)× 0,00242 ´´0,073/0,04=0,0117 м.
Отношение
<img width=«116» height=«27» src=«ref-1_1559290910-412.coolpic» v:shapes="_x0000_i1155"> 0,0117/(0,115-0,085)=0,39,
что удовлетворяет условию [4]
<img width=«65» height=«53» src=«ref-1_1559291322-384.coolpic» v:shapes="_x0000_i1156"><0,8.
Коэффициент магнитной проводимости паза по (10.69) [2]
a) <img width=«109» height=«48» src=«ref-1_1559291706-451.coolpic» v:shapes="_x0000_i1157">=<img width=«17» height=«16» src=«ref-1_1559185773-165.coolpic» v:shapes="_x0000_i1158">×0,073×3000/60=11,5 м/с;

<img width=«99» height=«52» src=«ref-1_1559292322-493.coolpic» v:shapes="_x0000_i1159">=∙lg(13,816)=1,138

б) <img width=«293» height=«52» src=«ref-1_1559292815-1114.coolpic» v:shapes="_x0000_i1160">(0,6∙2×0,02/(0,0055+0,0009)

+(0,081/0,044)+0,92∙1,138)=6,638.
Индуктивность обмотки якоря<img width=«21» height=«25» src=«ref-1_1559293929-103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1161"> по (6.15) [4]
<img width=«233» height=«59» src=«ref-1_1559294032-949.coolpic» v:shapes="_x0000_i1162">(12,56∙10-6∙4∙0,044∙ 

6,638/26)∙(2496/(2∙2∙2))2=54,938 мГн.
Реактивная ЭДС по (10.69) [2]
<img width=«205» height=«28» src=«ref-1_1559294981-598.coolpic» v:shapes="_x0000_i1163">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]:
<img width=«155» height=«52» src=«ref-1_1559295579-601.coolpic» v:shapes="_x0000_i1164">=1,25∙10-6∙11978/(1-0,72)=0,0535 Т.
Затем определяем ЭДС, индуктируемую в коммутируемой секции от поперечного поля реакции якоря
<img width=«143» height=«28» src=«ref-1_1559296180-375.coolpic» v:shapes="_x0000_i1165">2∙24∙11,5∙0,044∙0,0535=1,30 В.


Среднее значение результирующей ЭДС в короткозамкнутой секции якоря
<img width=«93» height=«28» src=«ref-1_1559296555-201.coolpic» v:shapes="_x0000_i1166">=1,93+1,30=3,23 В.
В машинах малой мощности без добавочных полюсов, если щётки расположены на геометрической нейтрали, для обеспечения удовлетворительной коммутации <img width=«28» height=«19» src=«ref-1_1559296756-174.coolpic» v:shapes="_x0000_i1167">2…3 В. Если <img width=«33» height=«19» src=«ref-1_1559296930-179.coolpic» v:shapes="_x0000_i1168">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)
<img width=«77» height=«25» src=«ref-1_1559297109-157.coolpic» v:shapes="_x0000_i1169">54,938=54,94 мГн
Активное сопротивление цепи якоря (для расчета параметров электропривода в гл. 5)
<img width=«68» height=«25» src=«ref-1_1559297266-142.coolpic» v:shapes="_x0000_i1170">13,68=13,68 Ом.
    продолжение
--PAGE_BREAK--3.7 Определение размеров магнитной цепи
Внутренний диаметр якоря и диаметр вала для машин малой мощности
<img width=«164» height=«25» src=«ref-1_1559297408-628.coolpic» v:shapes="_x0000_i1171">(0,18…0,24)∙  0,073=0,013…0,018м.
Принимаем <img width=«41» height=«25» src=«ref-1_1559298036-129.coolpic» v:shapes="_x0000_i1172"> 0,015 м.

Сечение магнитной системы приведено на рис. 3.5.


<img width=«470» height=«455» src=«ref-1_1559298165-47279.coolpic» v:shapes="_x0000_i1173">

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 <img width=«55» height=«23» src=«ref-1_1559345444-244.coolpic» v:shapes="_x0000_i1174"> или <img width=«55» height=«23» src=«ref-1_1559345688-241.coolpic» v:shapes="_x0000_i1175"> учитывают, что часть магнитных силових потока замыкается через вал.

Высота спинки якоря:

а) действительная высота спинки якоря по (8.126)
<img width=«129» height=«47» src=«ref-1_1559345929-389.coolpic» v:shapes="_x0000_i1176"> =(0,073-0,015)/2-0,02=0,0090 м=9 мм;
б) расчетная высота спинки якоря по (8.124) для четырёхполюсних машин при <img width=«167» height=«25» src=«ref-1_1559346318-618.coolpic» v:shapes="_x0000_i1177">, а также для двухполюсных машин


(<img width=«144» height=«25» src=«ref-1_1559346936-568.coolpic» v:shapes="_x0000_i1178"> 0,75·(0,5·0,073-0,02)=0,012<0,015 м)

<img width=«75» height=«47» src=«ref-1_1559347504-316.coolpic» v:shapes="_x0000_i1179">2/2=1

<img width=«164» height=«51» src=«ref-1_1559347820-686.coolpic» v:shapes="_x0000_i1180">(2+1)/(3,2·1)·(0,073/2-0,02)=0,0155 м;
в противном случае
<img width=«151» height=«47» src=«ref-1_1559348506-417.coolpic» v:shapes="_x0000_i1181">(0,073-0,015)/2-0,02=0,009 м.
Принимаем расчетную высоту спинки якоря <img width=«37» height=«28» src=«ref-1_1559348923-159.coolpic» v:shapes="_x0000_i1182"> 0,0155 м.

Принимаем для сердечников главных полюсов сталь марки 2013 толщиной 0,5 мм: коэффициент магнитного рассеяния для малых машин <img width=«27» height=«25» src=«ref-1_1559349082-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1183">=1,08…1,12 принимаем <img width=«44» height=«25» src=«ref-1_1559349188-116.coolpic» v:shapes="_x0000_i1184">1,1, длина сердечника <img width=«69» height=«27» src=«ref-1_1559349304-159.coolpic» v:shapes="_x0000_i1185">0,044 м, коэффициент заполнения сталью <img width=«37» height=«27» src=«ref-1_1559233955-124.coolpic» v:shapes="_x0000_i1186">0,95.

Высота сердечника полюса малых машин предварительно может быть принята:
<img width=«137» height=«25» src=«ref-1_1559349587-552.coolpic» v:shapes="_x0000_i1187">=(0,12…0,4)∙  0,073=0,009...0,029м.
Принимаем <img width=«40» height=«25» src=«ref-1_1559350139-128.coolpic» v:shapes="_x0000_i1188"> 0,029 м.

Ширина сердечника главного полюса определяется следующим путём.

Принимается индукция в сердечнике полюса. В машинах для продолжительного режима работы принимается в пределах <img width=«129» height=«25» src=«ref-1_1559350267-494.coolpic» v:shapes="_x0000_i1189">

Принимаем <img width=«43» height=«25» src=«ref-1_1559350761-128.coolpic» v:shapes="_x0000_i1190"> 1,2 Т.

Определяется поперечное сечение сердечника полюса:


<img width=«99» height=«52» src=«ref-1_1559350889-462.coolpic» v:shapes="_x0000_i1191">=1,1∙0,00165/ (1,2∙0,95)=0,0015921 м2,
где <img width=«25» height=«25» src=«ref-1_1559351351-111.coolpic» v:shapes="_x0000_i1192">- минимальная ширина сердечника главного полюса
<img width=«83» height=«52» src=«ref-1_1559351462-237.coolpic» v:shapes="_x0000_i1193">0,0015921/0,044=0,036 м.
Принимаем <img width=«39» height=«25» src=«ref-1_1559351699-125.coolpic» v:shapes="_x0000_i1194"> 0,036 м.

Индукция в сердечнике по табл.10.17 [2]
<img width=«111» height=«52» src=«ref-1_1559351824-435.coolpic» v:shapes="_x0000_i1195">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 <img width=«129» height=«25» src=«ref-1_1559352259-483.coolpic» v:shapes="_x0000_i1196">

Принимаем <img width=«43» height=«25» src=«ref-1_1559352742-128.coolpic» v:shapes="_x0000_i1197"> 1,2 Т.

Сечение станины предварительно
<img width=«112» height=«52» src=«ref-1_1559352870-471.coolpic» v:shapes="_x0000_i1198">1,1×0,00165/(2×1,2∙0,95)=0,0007961 м2,
Длина станины по (10/52) [2]
<img width=«76» height=«28» src=«ref-1_1559353341-177.coolpic» v:shapes="_x0000_i1199">0,0440 м.
Высота станины предварительно, табл.10.17 [2]       


<img width=«61» height=«55» src=«ref-1_1559353518-216.coolpic» v:shapes="_x0000_i1200">=0,0007961/0,0440=0,0181м.
Принимаем высоту станины <img width=«39» height=«25» src=«ref-1_1559353734-131.coolpic» v:shapes="_x0000_i1201"> 0,0181 м.

Сечение станины окончательно
<img width=«85» height=«27» src=«ref-1_1559353865-210.coolpic» v:shapes="_x0000_i1202">=0,0181×0,0440=0,000796 м
Воздушный зазор для двигателей продолжительного режима [4]
<img width=«115» height=«52» src=«ref-1_1559354075-529.coolpic» v:shapes="_x0000_i1203">0,25∙0,115∙11978∙10-6/0,45=0,00077 м.<img width=«31» height=«20» src=«ref-1_1559354604-191.coolpic» v:shapes="_x0000_i1204"> 0,00077 м.
Наружный размер станины с пямоугольным сечением по вертикали
<img width=«217» height=«25» src=«ref-1_1559354795-539.coolpic» v:shapes="_x0000_i1205"> 0,073+2∙(0,00077 +0,029+0,0181)=0,169 м.
Внутренний размер станины по вертикали с прямоугольным сечением
<img width=«141» height=«25» src=«ref-1_1559355334-338.coolpic» v:shapes="_x0000_i1206">0,169-2×0,0181=0,133 м.
Наружный размер станины по горизонтали с прямоугольным сечением выбираем на 10% больше
<img width=«48» height=«25» src=«ref-1_1559355672-138.coolpic» v:shapes="_x0000_i1207">1,1∙0,169=0,186 м.
Принимаем <img width=«52» height=«25» src=«ref-1_1559355810-145.coolpic» v:shapes="_x0000_i1208"> 0,186 м.

Внутренний размер по горизонтали станины с прямоугольным сечением
<img width=«145» height=«25» src=«ref-1_1559355955-344.coolpic» v:shapes="_x0000_i1209">0,186 -2×0,0181=0,150 м.
3.8 Расчетные сечения магнитной цепи
Сечение воздушного зазора, табл. 10.17 [2],
<img width=«76» height=«31» src=«ref-1_1559192491-203.coolpic» v:shapes="_x0000_i1210">=0,085×0,044=0,00374 м2.
Длина стали якоря
<img width=«93» height=«27» src=«ref-1_1559356502-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1211">0,044×0,95=0,042 м.
Минимальное сечение зубцов якоря, табл. 10.16 [2], Sz=0,001213 м2.

Расчетное сечение спинки якоря, табл. 10.16 [2],
<img width=«95» height=«28» src=«ref-1_1559356704-245.coolpic» v:shapes="_x0000_i1212">0,042×0,0155=0,000651 м2.
Сечение сердечника главного полюса, табл. 10.16 [2],
<img width=«111» height=«27» src=«ref-1_1559356949-232.coolpic» v:shapes="_x0000_i1213">0,95×0,044×0,036=0,00150 м2.
Сечение станины (см. п. 3.5.6) <img width=«40» height=«27» src=«ref-1_1559357181-129.coolpic» v:shapes="_x0000_i1214"> 0,000796 м2.


3.9 Средние длины магнитных линий
Воздушный зазор для двигателей продолжительного режима из 3.5.10 <img width=«16» height=«20» src=«ref-1_1559357310-175.coolpic» v:shapes="_x0000_i1215">=0,00077 м.

Коэффициент воздушного зазора, учитывающий наличие пазов на якоре, по (10.50б) [2]
<img width=«148» height=«52» src=«ref-1_1559357485-659.coolpic» v:shapes="_x0000_i1216">=(0,0088+10×0,00077)/(0,0088-0,002+10×0,00077)=1,14 м.
Расчетная длина воздушного зазора
<img width=«87» height=«25» src=«ref-1_1559358144-189.coolpic» v:shapes="_x0000_i1217"> 1,14×0,00077=0,000878 м.
Длина магнитной линии в зубцах якоря
<img width=«77» height=«25» src=«ref-1_1559358333-173.coolpic» v:shapes="_x0000_i1218">0,02=0,02 м.
Длина магнитной линии в спинке якоря
<img width=«187» height=«53» src=«ref-1_1559358506-689.coolpic» v:shapes="_x0000_i1219"><img width=«17» height=«16» src=«ref-1_1559185773-165.coolpic» v:shapes="_x0000_i1220">×(0,015+0,009)/2×2+0,009/2=0,023 м.
Длина магнитной линии в сердечнике главного полюса
<img width=«80» height=«27» src=«ref-1_1559359360-173.coolpic» v:shapes="_x0000_i1221">0,029 м.
Длина магнитной линии в станине


<img width=«198» height=«46» src=«ref-1_1559359533-486.coolpic» v:shapes="_x0000_i1222">(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],
<img width=«96» height=«55» src=«ref-1_1559192694-277.coolpic» v:shapes="_x0000_i1223"> 0,00165/0,00374=0,44 Тл.
Расчетная индукция в сечении зубцов якоря, табл. 10.16 [2],
<img width=«116» height=«52» src=«ref-1_1559360296-304.coolpic» v:shapes="_x0000_i1224"> 0,00165/0,001213=1,360Тл.
Индукция в зубцах якоря принимается до 1,3…1,5 Т.

Индукция в спинке якоря, табл. 10.16 [2],
<img width=«93» height=«55» src=«ref-1_1559360600-366.coolpic» v:shapes="_x0000_i1225"> 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],
<img width=«90» height=«44» src=«ref-1_1559360966-346.coolpic» v:shapes="_x0000_i1226">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],


<img width=«112» height=«55» src=«ref-1_1559361312-457.coolpic» v:shapes="_x0000_i1227">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
<img width=«156» height=«28» src=«ref-1_1559361769-492.coolpic» v:shapes="_x0000_i1228">0,8×0,44×0,000878∙106=309,1 А.
Коэффициент вытеснения потока
<img width=«92» height=«55» src=«ref-1_1559362261-279.coolpic» v:shapes="_x0000_i1229"> 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 <img width=«77» height=«24» src=«ref-1_1559362540-315.coolpic» v:shapes="_x0000_i1230">,
<img width=«104» height=«27» src=«ref-1_1559362855-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1231">196×0,023=4,5 А.
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 <img width=«29» height=«25» src=«ref-1_1559363061-117.coolpic» v:shapes="_x0000_i1232"> изложена в гл.4 [1], согласно которой в табл..3.1 заложена программа расчета <img width=«29» height=«25» src=«ref-1_1559363061-117.coolpic» v:shapes="_x0000_i1233"> при значениях как больше 1,8 Т, так и меньше 1,8 Т… Путём подбора значения <img width=«29» height=«25» src=«ref-1_1559363061-117.coolpic» v:shapes="_x0000_i1234"> в левой колонке табл..3.1 и последующего автоматического пересчёта добиваються равенства значений <img width=«29» height=«25» src=«ref-1_1559363061-117.coolpic» v:shapes="_x0000_i1235"> в левой и правой колонках табл. 3.2. Значение <img width=«29» height=«25» src=«ref-1_1559363061-117.coolpic» v:shapes="_x0000_i1236"> в левом столбце используется программой в дальнейших расчетах.

Определяем среднюю ширину паза, п. 8.8 [2]
<img width=«107» height=«47» src=«ref-1_1559363646-370.coolpic» v:shapes="_x0000_i1237">=(0,0055+0,0009)/2=0,0032 м.
Коэффициент, определяющий отношение площадей поперечных сечений паза и зубца на половине высоты зубца,
<img width=«135» height=«52» src=«ref-1_1559364016-403.coolpic» v:shapes="_x0000_i1238">=0,0032·0,044/(0,0031·0,044·0,95)=1,09.
Определяем по (4.32) [2]
Таблица 3.2.

<img width=«29» height=«25» src=«ref-1_1559364419-117.coolpic» v:shapes="_x0000_i1239">

=

<img width=«141» height=«28» src=«ref-1_1559364536-400.coolpic» v:shapes="_x0000_i1240">=1,360-1,256∙10-6∙ 268 ∙1,09=

1,36



=1,36



По значению <img width=«29» height=«25» src=«ref-1_1559363061-117.coolpic» v:shapes="_x0000_i1241"> программа вычисляет <img width=«101» height=«25» src=«ref-1_1559365053-357.coolpic» v:shapes="_x0000_i1242"> по кривой намагничивания для стали 2013, а затем вычисляем МДС
<img width=«104» height=«25» src=«ref-1_1559365410-204.coolpic» v:shapes="_x0000_i1243">268×0,02=5,4 А.      


Магнитное напряжение сердечника главного полюса (сталь 2013), Hг определяется по табл. П.1.5 аналогично:
<img width=«108» height=«27» src=«ref-1_1559365614-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1244">148×0,029=4,29 А.
Магнитное напряжение станины (шихтованная сталь 2013), Hc определяется по табл. П.1.5
<img width=«105» height=«27» src=«ref-1_1559365820-213.coolpic» v:shapes="_x0000_i1245">132,24×0,1775= 23,5 А.
Суммарная МДС на полюс
<img width=«233» height=«26» src=«ref-1_1559366033-349.coolpic» v:shapes="_x0000_i1246"> 309,1+5,4+4,5+4,29+23,5=347 А.
МДС переходного слоя
<img width=«165» height=«27» src=«ref-1_1559366382-279.coolpic» v:shapes="_x0000_i1247"> 309,1+5,4+4,5=319 А.
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 <img width=«28» height=«25» src=«ref-1_1559366661-118.coolpic» v:shapes="_x0000_i1248">, которые мы можем изменять при необходимости. Программа выполняет расчет для тех относительных значений <img width=«28» height=«25» src=«ref-1_1559366661-118.coolpic» v:shapes="_x0000_i1249">, 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

<img width=«37» height=«19» src=«ref-1_1559366897-155.coolpic» v:shapes="_x0000_i1250">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

1,7

2,6

3,1

4,5

142,8

5 750,0

 


Фг

х10-2Вб

0,091

0,136

0,164

0,182

0,254

0,336

 


Вг

Тл

0,61

0,91

1,09

1,21

1,69

2,24

 


<img width=«17» height=«15» src=«ref-1_1559367052-118.coolpic» v:shapes="_x0000_i1251">

А/м

71

106

126

148

3230

162000

 


Fг

А

2,1

3,1

3,7

4,3

93,7

4 698,0

 


Всп

Тл

 0,61

 0,91

1,09

 1,21

1,69

2,24

 


Fсп

А

0

0

0

0

0

0

 


Bc

Тл

0,57

0,86

1,03

1,14

1,25

1,31

 


Hc

А/м

66

100

119

132

180

228

 


Fc

А

12

18

21

23

32

40

 


Fсум

А

172

257

309

346

706

11121

 
 

Fперех

А

158

236

284

319

580

6383

 
22

еуд

В/об//мин

0,034

0,052

0,062

0,069

 0,096

0,127

 
23

Вб

Тл

0,220

0,330

0,396

0,440

0,616

0,814

 


Строим характеристику холостого хода (намагничивания) – зависимость удельной ЭДС <img width=«25» height=«28» src=«ref-1_1559367170-114.coolpic» v:shapes="_x0000_i1252">от суммарной МДС на один полюс <img width=«23» height=«25» src=«ref-1_1559367284-107.coolpic» v:shapes="_x0000_i1253"> и переходную характеристику – зависимость индукции в воздушном зазоре <img width=«24» height=«25» src=«ref-1_1559367391-109.coolpic» v:shapes="_x0000_i1254"> от МДС переходного слоя на один полюс<img width=«33» height=«25» src=«ref-1_1559367500-128.coolpic» v:shapes="_x0000_i1255"> (черт. РР1).
    продолжение
--PAGE_BREAK--

3.12 Расчет обмоток возбуждения
Размагничивающее действие реакции якоря определяем по переходной характеристике (черт. РР1) по методике п.10.5 [2].

При нагрузке под действием поля поперечной реакции якоря <img width=«99» height=«49» src=«ref-1_1559367628-347.coolpic» v:shapes="_x0000_i1256"> магнитное поле в воздушном зазоре искажается: под одним краем полюса индукция индукция уменьшается, под другим возрастает. При значительной поперечной реакции якоря может произойти опрокидывание поля под одним краем полюса и индукция примет отрицательное значение. Минимальное значение намагничивающей силы под сбегающим краем полюса (для режима двигателя) определится:
<img width=«153» height=«49» src=«ref-1_1559367975-428.coolpic» v:shapes="_x0000_i1257">=319-11978×0,085/2=-190 A,
Из переходной характеристики определяем (автоматически программой) минимальное значение магнитной индукции в воздушном зазоре под сбегающим краем полюса <img width=«43» height=«25» src=«ref-1_1559368403-144.coolpic» v:shapes="_x0000_i1258">=-0,26.

Тому що поле реакції якоря замикається по контуру: зубці якоря, спинка якоря, повітряний зазор, полюсний наконечник, то повітряний зазор вибирають таким, щоб індукція <img width=«27» height=«25» src=«ref-1_1559368547-118.coolpic» v:shapes="_x0000_i1259"> протягом усієї полюсної дуги не змінювала свого напрямку. Якщо <img width=«55» height=«25» src=«ref-1_1559368665-160.coolpic» v:shapes="_x0000_i1260"><0 необхідно збільшити повітряний зазор <img width=«16» height=«20» src=«ref-1_1559357310-175.coolpic» v:shapes="_x0000_i1261"> у п.3.7.10, а потім повторити розрахунок, починаючи з п.3.7.10.

Максимальное значение намагничивающей силы под набегающим краем полюса:
<img width=«153» height=«49» src=«ref-1_1559369000-435.coolpic» v:shapes="_x0000_i1262">=319+11978×0,085/2=828 A,


Из переходной характеристики определяем максимальное значение магнитной индукции в воздушном зазоре под набегающим краем полюса <img width=«44» height=«25» src=«ref-1_1559369435-146.coolpic» v:shapes="_x0000_i1263">= 0,624

Из (10.35) [2] определяем среднее значение индукции в воздушном зазоре под нагрузкой:
<img width=«213» height=«49» src=«ref-1_1559369581-579.coolpic» v:shapes="_x0000_i1264">=(-0,26+4×0,44+0,624 )/6=0,354 Тл,
где <img width=«31» height=«25» src=«ref-1_1559370160-127.coolpic» v:shapes="_x0000_i1265">- номинальное значение индукции в воздушном зазоре в режиме холостого хода

Из переходной характеристики определяем (автоматически программой):<img width=«27» height=«28» src=«ref-1_1559370287-120.coolpic» v:shapes="_x0000_i1266">= 253 А.

Определяем МДС поперечной реакции якоря:     
<img width=«120» height=«28» src=«ref-1_1559370407-233.coolpic» v:shapes="_x0000_i1267">=319-253 =66 А
Продольная коммутационная МДС якоря в машинах малой мощности возникает в результате смещения нейтральной точки обмотки с геометрической нейтрали при замедленной коммутации тока в короткозамкнутых секциях. В машинах без добавочных полюсов и положении щёток на геометрической нейтрали процесс коммутации в короткозамкнутых секциях якоря получается замедленным. В этом случае коммутационная МДС якоря у двигателей усиливает поле полюсов. Её величина определяется следующим путём.

Переходное падение напряжения в щёточном контакте на пару щёток марки ЭГ-14 по табл. П4.2 [2] <img width=«40» height=«28» src=«ref-1_1559370640-234.coolpic» v:shapes="_x0000_i1268">=2,5 В, составляющие переходного падения напряжения в контакте щёток <img width=«20» height=«21» src=«ref-1_1559370874-97.coolpic» v:shapes="_x0000_i1269">=2,1 В, <img width=«19» height=«21» src=«ref-1_1559370971-98.coolpic» v:shapes="_x0000_i1270">=0,4 В по [4].

Сопротивление щёточного контакта
<img width=«108» height=«55» src=«ref-1_1559371069-480.coolpic» v:shapes="_x0000_i1271">=2∙2,5/(4∙2,21)=0,566 Ом.
Период коммутации
<img width=«81» height=«55» src=«ref-1_1559371549-237.coolpic» v:shapes="_x0000_i1272">0,004/6,28=0,000637 с.
Средняя длина силовой линии поперечного поля якоря в междуполюсном пространстве двигателя
<img width=«104» height=«47» src=«ref-1_1559371786-392.coolpic» v:shapes="_x0000_i1273">(0,115-0,085)/2=0,015 м.
Средняя эквивалентная индуктивность секции якоря
<img width=«185» height=«55» src=«ref-1_1559372178-629.coolpic» v:shapes="_x0000_i1274">2∙24∙6,638∙10-6∙11978∙0,044∙0,004∙0,073/ (2,21∙0,04)=0,000084 Гн.
Коэффициенты определяются:
<img width=«105» height=«55» src=«ref-1_1559372807-285.coolpic» v:shapes="_x0000_i1275">0,566∙0,000637/0,000084=4,29;

<img width=«113» height=«53» src=«ref-1_1559373092-506.coolpic» v:shapes="_x0000_i1276">1,7∙2,1∙4,29/2,5=6,126;

<img width=«112» height=«53» src=«ref-1_1559373598-509.coolpic» v:shapes="_x0000_i1277">1,7∙0,4∙4,29/2,5=1,167.
Коммутационная МДС якоря на один полюс
<img width=«225» height=«57» src=«ref-1_1559374107-1156.coolpic» v:shapes="_x0000_i1278"> 0,0117∙11978/(6,126+1,167+1))∙ (1+0,2∙3,14∙0,115/(0,015∙6,638))=15 А.
Для устойчивой работы двигателя при изменении нагрузки на валу применим стабилизирующую последовательную обмотку. Без стабилизирующей обмотки возбуждения с увеличением нагрузки на валу двигателя увеличивается ток якоря и увеличивается размагничивающее действие реакции якоря на основной магнитний поток главных полюсов. При достаточно большом значении реакции якоря зависимость частоты вращения якоря от мощности на валу двигателя имеет не падающий, а возрастающий характер, что приводит к неустойчивому режиму работы двигателя. МДС последовательной стабилизирующей обмотки возбуждения должна компенсировать МДС реакции якоря. Поэтому принимаем МДС стабилизирующей обмотки равной МДС поперечной реакции якоря (направлены навстречу друг другу) <img width=«27» height=«25» src=«ref-1_1559375263-114.coolpic» v:shapes="_x0000_i1279">=<img width=«23» height=«28» src=«ref-1_1559375377-108.coolpic» v:shapes="_x0000_i1280">=66 А.

Число витков стабилизирующей обмотки на один полюс
<img width=«92» height=«52» src=«ref-1_1559375485-259.coolpic» v:shapes="_x0000_i1281">66/2,21=29,86
Принимаем <img width=«29» height=«25» src=«ref-1_1559375744-125.coolpic» v:shapes="_x0000_i1282">=30 витков.

Уточняем МДС стабилизирующей обмотки при номинальном режиме работы


<img width=«115» height=«25» src=«ref-1_1559375869-229.coolpic» v:shapes="_x0000_i1283">30∙2,21=66,3 А.
Сечение и диаметр провода последовательной обмотки возбуждения. Плотность тока в обмотке предварительно выбираем для машин со степенью защиты IP22 по п.10.7: <img width=«41» height=«25» src=«ref-1_1559376098-122.coolpic» v:shapes="_x0000_i1284"> 5000000 А/м2.

Расчетное сечение провода предварительно
<img width=«75» height=«52» src=«ref-1_1559376220-273.coolpic» v:shapes="_x0000_i1285">=2,21/5000000=0,000000442 м2.
Принимаем по табл. 10.18 [2] круглый провод ПСД: по табл. П.3.1 [2] диаметр голого провода dГСО=0,00075 м, диаметр изолированного провода <img width=«45» height=«25» src=«ref-1_1559376493-154.coolpic» v:shapes="_x0000_i1286">= 0,000815 м; <img width=«45» height=«25» src=«ref-1_1559376493-154.coolpic» v:shapes="_x0000_i1287">= 0,000915 м,

сечение провода <img width=«37» height=«25» src=«ref-1_1559376801-132.coolpic» v:shapes="_x0000_i1288">= 0,000000442 м2.

Окончательная плотность тока в проводнике стабилизирующей обмотки возбуждения
<img width=«97» height=«52» src=«ref-1_1559376933-293.coolpic» v:shapes="_x0000_i1289">=2,21/0,000000442=5000000 А/м2.
Средняя длина витка стабилизирующей обмотки
<img width=«133» height=«24» src=«ref-1_1559377226-403.coolpic» v:shapes="_x0000_i1290">=2×(0,044+0,036= 0,160 м.
Полная длина обмотки
<img width=«155» height=«25» src=«ref-1_1559377629-380.coolpic» v:shapes="_x0000_i1291">2×0,160×30=9,60 м.


Сопротивление стабилизирующей обмотки возбуждения при <img width=«53» height=«20» src=«ref-1_1559378009-294.coolpic» v:shapes="_x0000_i1292">°С
<img width=«152» height=«52» src=«ref-1_1559378303-575.coolpic» v:shapes="_x0000_i1293">=9,60/(57×106×0,000000442)=0,38 Ом.
Сопротивление стабилизирующей обмотки возбуждения при <img width=«53» height=«20» src=«ref-1_1559378878-274.coolpic» v:shapes="_x0000_i1294"> °С
<img width=«153» height=«25» src=«ref-1_1559379152-419.coolpic» v:shapes="_x0000_i1295">1,22×0,38 =0,46 Ом.
Масса меди стабилизирующей обмотки
<img width=«227» height=«25» src=«ref-1_1559379571-624.coolpic» v:shapes="_x0000_i1296">8900×9,60×0,000000442=0,0378 кг.
Выбираем изоляцию обмоток: изоляция сердечника: эпоксидная смола, толщина <metricconverter productid=«1 мм» w:st=«on»>1 мм.

Потребная площадь окна для размещения стабилизирующей обмотки возбуждения на полюсе
<img width=«160» height=«55» src=«ref-1_1559380195-465.coolpic» v:shapes="_x0000_i1297">30∙0,0009152∙106/0,84=30 мм2,
где <img width=«23» height=«25» src=«ref-1_1559380660-112.coolpic» v:shapes="_x0000_i1298">=0,82...0,88 – коэффициент, учитывающий возможные неточности намотки рядов провода в катушке. Фактическая площадь окна для размещения обмотки возбуждения на полюсе
<img width=«168» height=«25» src=«ref-1_1559380772-516.coolpic» v:shapes="_x0000_i1299">1,2∙30=36 мм2.


Продольная составляющая МДС якоря <img width=«24» height=«28» src=«ref-1_1559381288-114.coolpic» v:shapes="_x0000_i1300"> на один полюс возникает вследствие самопрозвольного сдвига щёток с геометрической нейтрали по механическим причинам и неточности установки и в малых машинах незначительна:
<img width=«79» height=«28» src=«ref-1_1559381402-201.coolpic» v:shapes="_x0000_i1301">=0,00025∙10-2∙11978=3,0 А.
Необходимая МДС шунтовой обмотки возбуждения на один полюс
<img width=«233» height=«28» src=«ref-1_1559381603-345.coolpic» v:shapes="_x0000_i1302">347+66-66,3-15-3,0=328,7 А.
Вначале принимаем значение <img width=«24» height=«22» src=«ref-1_1559381948-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1303"> согласно полученному по формуле. Затем выполняем расчет по пп..3.11.5-3.13.12. При несовпадении значения частоты вращения в номинальном режиме (при расчете рабочих характеристик в п.3.13.12 ) корректируем <img width=«24» height=«22» src=«ref-1_1559381948-106.coolpic» v:shapes="_x0000_i1304">. После корректировки принимаем <img width=«41» height=«23» src=«ref-1_1559382160-122.coolpic» v:shapes="_x0000_i1305"> 329 А.

Принимаем предварительно ширину катушки параллельной обмотки
<img width=«133» height=«47» src=«ref-1_1559382282-394.coolpic» v:shapes="_x0000_i1306">0,5∙(0,083-0,036)=0,024 м,
толщину изоляции обмотки возбуждения (изоляция сердечника полюса- эпоксидная смола толщиной <metricconverter productid=«1 мм» w:st=«on»>1 мм) <img width=«49» height=«23» src=«ref-1_1559382676-136.coolpic» v:shapes="_x0000_i1307"> 0,001 м. тогда средняя длина витка обмотки по (10.57) [2]
<img width=«273» height=«24» src=«ref-1_1559382812-641.coolpic» v:shapes="_x0000_i1308">2×(0,044+0,036)+<img width=«17» height=«16» src=«ref-1_1559185773-165.coolpic» v:shapes="_x0000_i1309">×(0,024+0,001)=

=0,239 м.


Расчетное сечение меди параллельной обмотки при последовательном соединении катушек полюсов по (10.58) [2]
<img width=«218» height=«50» src=«ref-1_1559383618-574.coolpic» v:shapes="_x0000_i1310">1,1×2×329×0,239/(220×57×106)=

=0,00000001379 м2,
где <img width=«65» height=«25» src=«ref-1_1559384192-244.coolpic» v:shapes="_x0000_i1311">  — коэффициент запаса.

Принимаем по табл. 10.18 [2] круглый провод ПСД: по табл. П.3.1 [2] диаметр голого провода <img width=«75» height=«27» src=«ref-1_1559384436-383.coolpic» v:shapes="_x0000_i1312"> м, диаметр изолированного провода <img width=«31» height=«25» src=«ref-1_1559384819-126.coolpic» v:shapes="_x0000_i1313">= 0,0001 м; сечение провода <img width=«37» height=«25» src=«ref-1_1559376801-132.coolpic» v:shapes="_x0000_i1314">= 0,00000000502 м2.

Номинальную плотность тока принимаем для машин со степенью защиты IP22 по п.10.7:
<img width=«41» height=«25» src=«ref-1_1559376098-122.coolpic» v:shapes="_x0000_i1315">3500000 А/м2.
Число витков на полюс по (10.64) [2] с учетом выбранного сечения провода
<img width=«112» height=«54» src=«ref-1_1559385199-383.coolpic» v:shapes="_x0000_i1316">329∙0,00000000502/(3500000×0,000000013792)=2481.
Потребная площадь окна для размещения обмотки возбуждения на полюсе
<img width=«123» height=«55» src=«ref-1_1559385582-395.coolpic» v:shapes="_x0000_i1317">2481∙0,00012∙106/0,84=30 мм2,


где <img width=«23» height=«25» src=«ref-1_1559380660-112.coolpic» v:shapes="_x0000_i1318">=0,82...0,88 – коэффициент, учитывающий возможные неточности намотки рядов провода в катушке. 3.12.20. Фактическая площадь окна для размещения обмотки возбуждения на полюсе
<img width=«152» height=«25» src=«ref-1_1559386089-487.coolpic» v:shapes="_x0000_i1319">1,2∙30=36 мм2.
На основании <img width=«25» height=«25» src=«ref-1_1559386576-119.coolpic» v:shapes="_x0000_i1320"> производится размещение обмотки возбуждения и уточнение высоты сердечника полюса.

Определяем номинальный ток возбуждения:
<img width=«95» height=«55» src=«ref-1_1559386695-267.coolpic» v:shapes="_x0000_i1321">329/2481=0,13 А.
Полная длина обмотки
<img width=«133» height=«27» src=«ref-1_1559386962-353.coolpic» v:shapes="_x0000_i1322">2×0,239×2481=1186 м.
Сопротивление обмотки возбуждения при <img width=«53» height=«20» src=«ref-1_1559378009-294.coolpic» v:shapes="_x0000_i1323"> °С
<img width=«123» height=«55» src=«ref-1_1559387609-515.coolpic» v:shapes="_x0000_i1324">=1186/(57×106×0,00000000502)=4145 Ом.
Сопротивление обмотки возбуждения при <img width=«53» height=«20» src=«ref-1_1559378878-274.coolpic» v:shapes="_x0000_i1325"> °С
<img width=«124» height=«25» src=«ref-1_1559388398-375.coolpic» v:shapes="_x0000_i1326">1,22×4145=5057 Ом.
Масса меди параллельной обмотки


<img width=«173» height=«27» src=«ref-1_1559388773-559.coolpic» v:shapes="_x0000_i1327">8900×1186×0,00000000502=0,05 кг.
Выбираем изоляцию обмоток: изоляция сердечника: эпоксидная смола, толщина <metricconverter productid=«1 мм» w:st=«on»>1 мм.
3.13 Потери и КПД
Электрические потери в обмотке якоря по п. 10.10 [2]
<img width=«107» height=«28» src=«ref-1_1559389332-222.coolpic» v:shapes="_x0000_i1328"> 2,212×16,69=81,5 Вт.
Электрические потери в обмотке возбуждения <img width=«27» height=«25» src=«ref-1_1559389554-118.coolpic» v:shapes="_x0000_i1329">:
<img width=«116» height=«28» src=«ref-1_1559389672-416.coolpic» v:shapes="_x0000_i1330">220×0,13= 28,6 Вт.
Электрические потери в переходном контакте щеток на коллекторе
<img width=«121» height=«28» src=«ref-1_1559390088-338.coolpic» v:shapes="_x0000_i1331">2,5×2,21=5,5 Вт.
Потери на трение щеток о коллектор
<img width=«159» height=«29» src=«ref-1_1559390426-455.coolpic» v:shapes="_x0000_i1332">0,00004×30000×0,2×6,28=1,5 Вт,
где <img width=«29» height=«28» src=«ref-1_1559390881-124.coolpic» v:shapes="_x0000_i1333">- давление на щетку; для щетки марки ЭГ — 14 <img width=«93» height=«31» src=«ref-1_1559391005-349.coolpic» v:shapes="_x0000_i1334"> Па.

f = 0,2 — коэффициент трения щетки.

Потери в подшипниках определяются следующим путём [4].

Масса якоря с обмоткой и валом (стр. 232) [2]


<img width=«160» height=«31» src=«ref-1_1559391354-494.coolpic» v:shapes="_x0000_i1335">6500∙0,0732∙0,044=1,5 кг.
Масса коллектора с валом (стр. 232) [2]
<img width=«160» height=«28» src=«ref-1_1559391848-485.coolpic» v:shapes="_x0000_i1336">6100∙0,042∙0,009=0,1 кг.
Потери в подшипниках
<img width=«245» height=«28» src=«ref-1_1559392333-721.coolpic» v:shapes="_x0000_i1337">1,5∙(1,5+1,5)∙ 300010-3=7,2 Вт.
Потери на трение якоря о воздух при скорости вращения до 12000 об/мин
<img width=«167» height=«28» src=«ref-1_1559393054-484.coolpic» v:shapes="_x0000_i1338">2∙0,0733∙30003∙0,044∙10-6=0,92 Вт.
Масса стали спинки ярма якоря по (10.103) [2]
<img width=«299» height=«53» src=«ref-1_1559393538-1067.coolpic» v:shapes="_x0000_i1339">7800×<img width=«17» height=«16» src=«ref-1_1559185773-165.coolpic» v:shapes="_x0000_i1340">×((0,073-2×0,02)2-0,0152)×0,044 ×0,95/4=0,22 кг
Условная масса стали зубцов якоря по (10.101) [2]
<img width=«179» height=«25» src=«ref-1_1559394770-552.coolpic» v:shapes="_x0000_i1341">7800×26×0,0031 ∙0,02×0,044×0,95=0,53 кг
Магнитные потери в ярме якоря


a)<img width=«19» height=«25» src=«ref-1_1559395322-99.coolpic» v:shapes="_x0000_i1342">= <img width=«48» height=«49» src=«ref-1_1559395421-328.coolpic» v:shapes="_x0000_i1343">=2/2×3000/60=50 Гц;

б)<img width=«223» height=«57» src=«ref-1_1559395749-884.coolpic» v:shapes="_x0000_i1344"> 2,3×1,75×(50/50)1,4×1,272×0,22=1,43 Вт,
где p1,0/50=1,75 Вт/кг, <img width=«63» height=«25» src=«ref-1_1559396633-305.coolpic» v:shapes="_x0000_i1345">по табл 6-24 [2] для стали 2312.

Магнитные потери в зубцах якоря
<img width=«227» height=«58» src=«ref-1_1559396938-878.coolpic» v:shapes="_x0000_i1346"> 2,3×1,75×(50/50)1,4×1,362×0,53=3,95 Вт,
Добавочные потери
<img width=«179» height=«27» src=«ref-1_1559397816-545.coolpic» v:shapes="_x0000_i1347">220×2,6=5,72 Вт.
Сумма потерь
<img width=«416» height=«27» src=«ref-1_1559398361-622.coolpic» v:shapes="_x0000_i1348">81,5+28,6+5,5+1,5+7,2+0,92+3,95+1,43+5,72 =136 Вт.
Потребляемая мощность
<img width=«108» height=«25» src=«ref-1_1559398983-217.coolpic» v:shapes="_x0000_i1349">=400+136=536Вт.
Коэффициент полезного действия по (8-97) [2]
<img width=«155» height=«56» src=«ref-1_1559399200-646.coolpic» v:shapes="_x0000_i1350">400/(400+136)=0,746.
    продолжение
--PAGE_BREAK--

3.14 Рабочие характеристики
Для построения рабочих характеристик двигателя <img width=«164» height=«27» src=«ref-1_1559399846-565.coolpic» v:shapes="_x0000_i1351"> при номинальном напряжении и токе возбуждения <img width=«67» height=«25» src=«ref-1_1559400411-165.coolpic» v:shapes="_x0000_i1352"> принимаем, что потери холостого хода с нагрузкой практически не изменяются и составляют:
<img width=«245» height=«29» src=«ref-1_1559400576-402.coolpic» v:shapes="_x0000_i1353">1,5+7,2+0,92+3,95+1,43=15,00 Вт.
МДС поперечной реакции якоря <img width=«28» height=«28» src=«ref-1_1559400978-124.coolpic» v:shapes="_x0000_i1354"> для нескольких значений тока якоря позволяют представим зависимостью <img width=«28» height=«28» src=«ref-1_1559400978-124.coolpic» v:shapes="_x0000_i1355"> от тока I в виде (п.12-14 [3]):
<img width=«101» height=«52» src=«ref-1_1559401226-280.coolpic» v:shapes="_x0000_i1356">=66×<img width=«27» height=«25» src=«ref-1_1559401506-115.coolpic» v:shapes="_x0000_i1357">/2,21А.
МДС стабилизирующей обмотки возбуждения <img width=«27» height=«25» src=«ref-1_1559375263-114.coolpic» v:shapes="_x0000_i1358"> для нескольких значений тока якоря представим зависимостью <img width=«27» height=«25» src=«ref-1_1559375263-114.coolpic» v:shapes="_x0000_i1359"> от тока I в виде :
<img width=«84» height=«40» src=«ref-1_1559401849-337.coolpic» v:shapes="_x0000_i1360">=66,3×<img width=«27» height=«25» src=«ref-1_1559401506-115.coolpic» v:shapes="_x0000_i1361">/2,21А.
Продольная коммутационная МДС якоря на один полюс представим зависимостью от тока I
<img width=«307» height=«70» src=«ref-1_1559402301-1185.coolpic» v:shapes="_x0000_i1362">0,5∙11978∙(<img width=«27» height=«25» src=«ref-1_1559401506-115.coolpic» v:shapes="_x0000_i1363">/2,21)3∙0,0117/((6,126+(1,167+1) <img width=«27» height=«25» src=«ref-1_1559401506-115.coolpic» v:shapes="_x0000_i1364">/2,21))∙(1+0,2∙3,14∙0,115/(0,015∙6,638))=11,20∙<img width=«27» height=«28» src=«ref-1_1559403716-123.coolpic» v:shapes="_x0000_i1365">/(6,126+0,98<img width=«27» height=«25» src=«ref-1_1559401506-115.coolpic» v:shapes="_x0000_i1366">) .


Задаваясь током якоря IТ, определяем ЭДС обмотки якоря:
б)<img width=«207» height=«29» src=«ref-1_1559403954-454.coolpic» v:shapes="_x0000_i1367">220-<img width=«27» height=«25» src=«ref-1_1559401506-115.coolpic» v:shapes="_x0000_i1368">×16,69-2,5, В.
Вычисляем результирующую МДС возбуждения:
<img width=«225» height=«25» src=«ref-1_1559404523-335.coolpic» v:shapes="_x0000_i1369">329-66×<img width=«27» height=«25» src=«ref-1_1559401506-115.coolpic» v:shapes="_x0000_i1370">/2,21+66,3×<img width=«27» height=«25» src=«ref-1_1559401506-115.coolpic» v:shapes="_x0000_i1371">/2,21+11,20∙<img width=«27» height=«27» src=«ref-1_1559405088-119.coolpic» v:shapes="_x0000_i1372">/(6,126+0,98 <img width=«27» height=«25» src=«ref-1_1559401506-115.coolpic» v:shapes="_x0000_i1373">), А.
По значению <img width=«32» height=«27» src=«ref-1_1559405322-122.coolpic» v:shapes="_x0000_i1374"> программа автоматически находит из кривой холостого хода черт. РР1 удельную ЭДС якоря:
<img width=«65» height=«49» src=«ref-1_1559405444-209.coolpic» v:shapes="_x0000_i1375">, <img width=«65» height=«49» src=«ref-1_1559405653-255.coolpic» v:shapes="_x0000_i1376"> .
Определяем скорость вращения якоря
<img width=«68» height=«55» src=«ref-1_1559405908-225.coolpic» v:shapes="_x0000_i1377">, об/мин.
Ток якоря при холостом ходе
<img width=«75» height=«55» src=«ref-1_1559406133-245.coolpic» v:shapes="_x0000_i1378">=15,00/220=0,07, A.
Вычисляем ток двигателя:
<img width=«135» height=«27» src=«ref-1_1559406378-243.coolpic» v:shapes="_x0000_i1379">IТ+0,13 A.


Потребляемая мощность двигателя
<img width=«104» height=«29» src=«ref-1_1559406621-224.coolpic» v:shapes="_x0000_i1380">220×(IТ+0,13) Вт.
Полезная мощность на валу двигателя
<img width=«197» height=«52» src=«ref-1_1559406845-614.coolpic» v:shapes="_x0000_i1381">(220-<img width=«27» height=«25» src=«ref-1_1559401506-115.coolpic» v:shapes="_x0000_i1382">×16,69-2,5) <img width=«27» height=«25» src=«ref-1_1559401506-115.coolpic» v:shapes="_x0000_i1383">-15,00-5,72×(2,6/ /<img width=«27» height=«25» src=«ref-1_1559401506-115.coolpic» v:shapes="_x0000_i1384">+0,13)2, Вт.
Коэффициент полезного действия
<img width=«56» height=«55» src=«ref-1_1559407804-302.coolpic» v:shapes="_x0000_i1385">.
Вращающий момент
<img width=«111» height=«55» src=«ref-1_1559408106-480.coolpic» v:shapes="_x0000_i1386">, Н×м.
Результаты расчетов, по пп.15.1-15.12 для ряда значений тока якоря IТ, сведены в табл. 3.4, рабочие характеристики двигателя приведены на черт РР1.
Таблица 3.4 Рабочие характеристики двигателя

<img width=«29» height=«25» src=«ref-1_1559408586-118.coolpic» v:shapes="_x0000_i1387">,

<img width=«17» height=«19» src=«ref-1_1559408704-96.coolpic» v:shapes="_x0000_i1388">

<img width=«32» height=«21» src=«ref-1_1559408800-116.coolpic» v:shapes="_x0000_i1389">

<img width=«30» height=«44» src=«ref-1_1559408916-149.coolpic» v:shapes="_x0000_i1390">

<img width=«29» height=«45» src=«ref-1_1559409065-147.coolpic» v:shapes="_x0000_i1391">

<img width=«28» height=«25» src=«ref-1_1559409212-166.coolpic» v:shapes="_x0000_i1392"><img width=«41» height=«52» src=«ref-1_1559409378-166.coolpic» v:shapes="_x0000_i1393">

n,

<img width=«40» height=«48» src=«ref-1_1559409544-195.coolpic» v:shapes="_x0000_i1394">

<img width=«19» height=«47» src=«ref-1_1559409739-184.coolpic» v:shapes="_x0000_i1395">

<img width=«31» height=«49» src=«ref-1_1559409923-226.coolpic» v:shapes="_x0000_i1396">

<img width=«32» height=«49» src=«ref-1_1559410149-233.coolpic» v:shapes="_x0000_i1397">

h

<img width=«31» height=«47» src=«ref-1_1559410382-240.coolpic» v:shapes="_x0000_i1398">

0,13

0,07

216,3

329

0,0658

3287

0,07

44



0,000

0,000

 0,13

0,5

208,9

329

0,066

3165

0,50

139

89

0,640

0,269

0,13

0,7

205,5

329

0,0658

3123

0,70

183

128

0,699

0,392

0,13

0,8

203,8

329

0,0658

3097

0,80

205

147

0,717

0,454

0,13

0,9

202,1

329

0,0658

3071

0,90

227

166

0,731

0,517

0,13

1

200,4

329

0,0658

3046

1,00

 249

184

0,739

0,578

0,13

1,1

198,6

329

0,0658

3018

1,10

 271

 202

0,745

0,641

0,13

1,15

197,8

329

0,0658

3006

1,15

282

211

0,748

0,672

0,13

1,24

196,2

329

 0,0658

2982

1,24

301

226

0,751

0,725



В результате расчета и построения рабочих характеристик двигателя установлены номинальные значения:
<img width=«24» height=«27» src=«ref-1_1559410622-112.coolpic» v:shapes="_x0000_i1399">=400 Вт; <img width=«27» height=«27» src=«ref-1_1559410734-118.coolpic» v:shapes="_x0000_i1400">=1,24 А; <img width=«24» height=«27» src=«ref-1_1559410852-112.coolpic» v:shapes="_x0000_i1401">=3000 об/мин; <img width=«25» height=«19» src=«ref-1_1559410964-111.coolpic» v:shapes="_x0000_i1402">=0,725 Hм;

<img width=«28» height=«27» src=«ref-1_1559411075-121.coolpic» v:shapes="_x0000_i1403">= 0,13 А; <img width=«24» height=«27» src=«ref-1_1559411196-201.coolpic» v:shapes="_x0000_i1404">=0,751; <img width=«27» height=«27» src=«ref-1_1559411397-118.coolpic» v:shapes="_x0000_i1405">= 1,24 A;
В табл..3.5 приведены рабочие характеристики двигателя (некоторые из них рассчитаны в относительных единицах) для автоматизированного построения на рис.3.8 при помощи редактора Exel. За базовые величины приняты номинальные значения, приведенные выше.
Таблица 3.5 Рабочие характеристики двигателя в относительных единицах

<img width=«29» height=«25» src=«ref-1_1559408586-118.coolpic» v:shapes="_x0000_i1406">,

<img width=«17» height=«19» src=«ref-1_1559408704-96.coolpic» v:shapes="_x0000_i1407">

<img width=«32» height=«21» src=«ref-1_1559408800-116.coolpic» v:shapes="_x0000_i1408">

<img width=«30» height=«44» src=«ref-1_1559408916-149.coolpic» v:shapes="_x0000_i1409">

<img width=«29» height=«45» src=«ref-1_1559409065-147.coolpic» v:shapes="_x0000_i1410">

<img width=«28» height=«25» src=«ref-1_1559409212-166.coolpic» v:shapes="_x0000_i1411"><img width=«41» height=«52» src=«ref-1_1559409378-166.coolpic» v:shapes="_x0000_i1412">

n,

<img width=«29» height=«34» src=«ref-1_1559412473-146.coolpic» v:shapes="_x0000_i1413">

<img width=«19» height=«47» src=«ref-1_1559409739-184.coolpic» v:shapes="_x0000_i1414">

<img width=«22» height=«35» src=«ref-1_1559412803-135.coolpic» v:shapes="_x0000_i1415">

<img width=«28» height=«43» src=«ref-1_1559412938-157.coolpic» v:shapes="_x0000_i1416">

h

<img width=«28» height=«43» src=«ref-1_1559413095-164.coolpic» v:shapes="_x0000_i1417">

0,13

0,07

216,3

329

0,0658

1,102

0,06

0,149



0,0

0,0

0,13

0,5

208,9

329

0,066

1,061

0,40

0,458

0,395

0,64

0,371034

0,13

0,7

205,5

329

0,0658

1,047

0,56

0,603

0,568

0,699

0,54069

0,13

0,8

203,8

329

0,0658

1,039

0,65

0,684

0,652

0,717

0,626207

0,13

0,9

202,1

329

0,0658

1,030

0,73

0,757

0,734

0,731

0,713103

0,13

1

200,4

329

0,0658

1,021

0,81

 0,829

0,815

0,739

0,797241

0,13

1,1

198,6

329

0,0658

1,012

0,89

 0,902

0,894

0,745

0,884138

0,13

1,15

197,8

329

0,0658

1,008

0,93

0,938

0,933

0,748

0,926897

0,13

1,24

196,2

329

 0,0658

1,000

1,00

1,001

1,010

0,751

1,00




    продолжение
--PAGE_BREAK--