5 Расчет щеток, определение рабочей длины коллектора, расчет реактивной э.Д.С.

Длина рабочей части коллектора определяется числом и размерами щеток в одном щеткодержателе, а также поверхностью коллектора, необходимой для его охлаждения. В тяговых двигателях число щеткодержателей обычно равно числу полюсов .

Контактная поверхность щеток одного щеткодержателя, согласно [1, с. 86]:

(5.1)

где - плотность тока под щеткой, согласно [1, с. 87] . Принимаем .

см².

Установим максимально допустимую ширину щетки, согласно [1, с. 87]:

где - укорочение обмотки,

Принимаем

Общая длина щеток:

мм.

Намеченная длина щетки:

где - число щеток в щеткодержателе, .

мм.

Выбираем , так как только при такой длине щетки рабочая длина

коллектора удовлетворяет условию нагрева.

Выбираем щетки по размеру .

Уточняем плотность тока под щетками:

А/см².

Рабочая длина коллектора:

Рабочая длина коллектора оценивается по условию нагрева, [1, с. 88]:

, то есть условие выполняется.

Определяем щеточное перекрытие, согласно [1, с. 87] :

Ширину коммутационной зоны по якорю:

где - ширина проводников в пазу.

Ширина наконечника дополнительного полюса:

Число витков дополнительного полюса:

где - степень компенсации якоря,

Принимаем число витков дополнительного полюса .

Уточняем степень компенсации:

Определение реактивной э.д.с.

Реактивную э.д.с. определяем по формуле Иоффе. Определяем пазовую проводимость:

где - магнитная проницаемость воздуха, ;

- коэффициент, учитывающий увеличение магнитной проводимости от наличия бандажей, ;

- высота участка от верха паза до меди верхнего проводника,

где - коэффициент, учитывающий возникновение вихревых токов в толщах отдельных проводников, оказывающих экранирующие влияние и определяемый в зависимости от приведенной высоты проводника;

- высота паза, занятая медью,

Коэффициент проводимости путей потока рассеяния для лобовых частей:

Коэффициент проводимости потока рассеяния по коронкам зубцов, определяем согласно [1, с. 104]:

где - воздушный зазор между якорем и добавочным полюсом;

- коэффициент воздушного зазора, согласно [1, с. 122].

Расчетная дуга добавочного полюса:

Определяем общую проводимость потока рассеяния:

Определяем реактивную э.д.с:

В.

6 Расчет дополнительных полюсов

В тяговых условиях (реверсивных машин) щетки устанавливаются на условной геометрической нейтрали, т.е. в таком месте на коллекторе, где находятся коллекторные пластины, к которым присоединены концы секций, активные стороны которых находятся на геометрических нейтралях. В этом случае имеет место только поперечная реакция якоря, которая, во-первых, производит перераспределение индукции в воздушном зазоре машины, во-вторых, участвует в формировании магнитного поля в зоне коммутации, и, в-третьих, из-за насыщенности зубцов якоря уменьшает магнитный поток главных полюсов.

Необходимая средняя индукция в воздушном зазоре под дополнительным полюсом, согласно [1, с. 121]:

где - длина наконечника дополнительного полюса, равная длине шихтованной части его сердечника и равной длине пакета якоря,

Полезный (коммутирующий) поток дополнительного полюса:

Магнитное напряжение первого воздушного зазора (между якорем и дополнительным полюсом), определяем согласно [1, с. 121]:

где - коэффициент, оценивающий возможное увеличение воздушного зазора, вследствие производственных допусков.

При намечающемся значении можно принять .

Намагничивающая сила якоря в коммутационной зоне с учетом уменьшения тока в коммутируемых секциях:

Поток рассеяния определяем по вероятной картине поля рассеяния:

где - коэффициент удельной проводимости рассеяния между добавочным полюсом и главным полюсом;

0,82- коэффициент, учитывающий непостоянство потока рассеяния по высоте полюса.

Коэффициент удельной проводимости рассеяния между добавочным и главным полюсом, определяем по формуле согласно [1, с. 124]:

где - площадь воздушного зазора между дополнительными и главными полюсами, предварительно принимаем,

Суммарный магнитный поток в сердечнике дополнительного полюса:

Коэффициент рассеяния дополнительного полюса:

Сечение сердечника дополнительного полюса:

Магнитная индукция в сердечнике дополнительного полюса:

Тл.

Магнитное напряжение «второго зазора», находим согласно [1, с. 123]: 748,2 А.

С другой стороны, согласно [1, с. 123]:

Решая это уравнение относительно , получим:

Принимаем «второй зазор» равным 17 мм.

Плотность тока дополнительных полюсов, рассчитываем согласно [1, с. 126]:

А/мм.

Средняя длина витка катушки дополнительного полюса на стадии расчета может быть найдена по формуле, согласно [1, с. 127]:

где - общая ширина катушки добавочного полюса с распушением .

Сопротивление обмотки дополнительных полюсов при :

Массу меди дополнительных полюсов, определяем согласно [1, с. 127]:

Для обмотки добавочных полюсов выбираем медный проводник 3,53х35 мм, сечением .

Размеры катушки дополнительных полюсов:

Ширина:

Медь 3,53x4 = 14,12 мм

Межвитковая изоляция 0,05х3 = 0,15 мм

Корпусная изоляция 0,05х 2х2х 4 = 0,8 мм

Покровная изоляция 0,1х2х 1 = 0,2 мм

Общая ширина катушки мм

Общая ширина катушки с распушением мм

Высота:

Медь 35xl = 35 мм

Корпусная изоляция 0,05х2х2х4 = 0,8 мм

Покровная изоляция 0,1х 2х1 = 0,2 мм

Общая высота в катушке = 36 мм.