3 Выбор параметров якоря

3.1 Построение эскиза секции обмотки

Ранее было доказано, что в данном двигателе нужно применять петлевую обмотку якоря. У такой обмотки шаг по коллектору у_к=1.

Первый шаг по реальным пазам:

где Z – число пазов.

Второй шаг по реальным пазам (используется в эскизе, см. рисунок 3.1):

Принимаем ряд других размеров:

a=35 мм, b=15 мм, с=5 мм.

, (3.1) где r=5мм – внутренний радиус изгиба головки;

h_кат – высота катушки.

Высота катушки равна половине высоты паза. Высота паза, в свою очередь, предварительно определяется в соответствии с [1, рисунок 3.5]. Принимаем высоту паза h_z=44 мм, тогда высота катушки составит 22 мм. Подставим значения в (3.1):

мм.

Определим вылеты косых частей лобовых соединений.

Передняя:

, (3.2) где t’ – наименьший диаметр укладки лобовых частей (см. ниже);

α – угол наклона лобовых соединений.

мм;

рад, где b_к=4.5 – толщина катушки в пазовой части (толщина паза за вычетом изоляции);

δ=0.3 мм – зазор между соседними катушками в наиболее тесном месте.

Вылет передней лобовой части (3.2):

мм.

Вылет задней лобовой части:

мм.

Передняя и задняя наклонные части лобовых соединений:

мм;

мм.

По этим данным строим эскиз секции обмотки якоря (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 – Эскиз секции обмотки якоря

3.2 Определение параметров паза

Высоту паза, в соответствии с [1, рисунок 3.5], принимаем h_z=50 мм, ширину паза предварительно определяем из простого соотношения:

мм.

Магнитный поток в машине:

Вб.

Активная длина якоря:

, (3.3) где =2.15 Тл – индукция в сечении зуба на высоте 1/3 от основания;

– ширина зубца на высоте 1/3 от основания;

α_δ=0.665 – коэффициент перекрытия.

мм. (3.4) Подставим числа в выражение (3.3):

м = 325 мм.

Длина полувитка обмотки якоря:

мм, где а, b, c, d – размеры из эскиза секции (п. 3.1), мм.

Сечение меди проводников:

мм², где

Аja=3740 – фактор нагрева.

Масса меди обмотки якоря:

кг.

Сопротивление обмотки якоря при 20ºС:

Ом.

Выбираем размеры меди из [1, таблица 3.1]. Ширина: а_м=0,9 мм, высота:

мм.

Выберем изоляцию для якорной обмотки, воспользовавшись [1, таблицы 3.2, 3.3]. Класс изоляции по заданию – F.

Витковая изоляция: 0.1 мм, корпусная изоляция 0.3 мм, изоляция пакета 1.04 мм.

Число коллекторных пластин, приходящихся на один паз:

, где K=360 – число коллекторных пластин по формуле (1.1);

Z=72 – число пазов по [1, рисунок 1.4].

Число проводников в пазу:

.

Эскиз паза, выполненный по найденным размерам, показан на рисунке 3.2.

3.3 Расчёт уравнительных соединений

Уравнительные соединения связывают равнопотенциальные точки петлевой обмотки якоря, чтобы уменьшить влияние асимметричности магнитной системы на коммутацию.

Шаг уравнительных соединений в коллекторных делениях:

.

Сечение уравнителя:

мм².

Рисунок 3.2 – Эскиз паза

4 Расчёт магнитной системы

4.1 Построение эскиза магнитной системы

Магнитная система включает пять участков – сердечник и зубчатый слой якоря, воздушный зазор, сердечник главного полюса и ярмо остова.

Эскиз магнитной системы показан на рисунке 4.1. Определим его основные размеры.

Активная высота сечения якоря:

, (4.1) где B_a– индукция в активном сечении;

Ф, l_a – см. п. 3.

k_c – коэффициент заполнения сердечника якоря сталью, принимаем k_c=0.95;

d_к=25 мм = 0,025 м – диаметр вентиляционных каналов;

n_к=3 – число рядов вентиляционных каналов.

l_a=0,325 м.

Индукция в активном сечении якоря определяется по [1, рисунок 4.2] и зависит от номинальной частоты вращения якоря:

Гц.

Принимаем B_a=1,25 Тл, подстановка всех чисел в (4.1):

м = 160 мм.

Внутренний диаметр сердечника якоря:

мм = 0,33 м.

Диаметр средней части вала якоря:

мм, где P_н=550 кВт (по заданию).

Воздушный зазор в машине принимаем ориентировочно:

мм.

Следующий участок магнитной цепи – главный полюс. Определим его размеры.

Площадь сердечника полюса:

м², (4.2) где σ=1,15 – коэффициент рассеяния.

B_пол=1,4 Тл – индукция в сердечнике полюса (выбирается из ряда).

Ширина сердечника полюса:

м, где l_пол=l_a=0,325 м – длина сердечника полюса;

- коэффициент заполнения сердечника полюса сталью;

k_ср=0,915 – коэффициент подрезов сердечника.

Выступ полюсного наконечника:

м

Высоту сердечника полюса принимаем:

мм,

где τ=387 мм – полюсное деление.

Диаметр внутренней поверхности остова:

мм.

Радиальная толщина остова:

мм = 0,09 м.

Диаметр внешней окружности остова:

мм.

Проверим уместность полученных диаметров:

; .

Отношения находятся в пределах допустимых значений ([1, c. 56]).

Расчётная длина остова:

м.

Сечение остова:

м².

Рисунок 4.1 – Эскиз магнитной системы