4.3 Определение параметров катушек главных полюсов

Число витков катушки главного полюса:

, где β_n=0,96 – коэффициент насыщения.

Сечение провода обмотки возбуждения:

мм², где j_в=4,9 А/мм – плотность тока при часовом режиме для изоляции класса F.

По [1, таблица 3.1] выбираем размеры меди: а_в=2,1 мм, b_в=65 мм.

Длина провода одной катушки:

м

Масса меди катушек:

кг, где q_в – в мм².

Сопротивление катушек при температуре 20ºС:

Ом.

5 Расчёт коммутации

5.1 Определение реактивной эдс

Воспользуемся методом А.Б. Иоффе. Сначала необходимо посчитать ряд величин, влияющих на реактивную ЭДС.

Ширина зоны коммутации:

мм, где γ=2 – число пластин, перекрытых щёткой;

ε_к=0.5u_к=2,5.

Коэффициент индуктивности:

. (5.1) Опишем составляющие этой формулы.

Магнитная проводимость пути потока рассеяния для части паза над медью:

Гн/м, где k_банд=2 при магнитных бандажах крепления обмотки;

h₁=44 мм – размер из эскиза паза (рисунок 3.2) в соответствии с [1, рисунок 5.2];

b_п=11 мм – ширина паза.

Проводимость части паза, занятой медью:

Гн/м, где k_i=0,85 при данной высоте проводников;

h₂=39 мм – размер из эскиза паза (рисунок 3.2) в соответствии с [1, рисунок 5.2].

Проводимость по коронкам зубцов:

, (5.2) где b_д – ширина наконечника главного полюса, мм;

δ_д1=δ=8,8 мм – зазор между дополнительным полюсом и якорем;

k_δд1 – коэффициент воздушного зазора.

мм;

, где b_z=17,2 мм – ширина зубца по формуле (3.4).

Подставим в формулу (5.2) все полученные числа:

Гн/м.

Проводимость лобовых частей обмотки якоря:

Гн/м, где τ=387 мм – полюсное деление;

l_a=325 мм – длина якоря;

h_z=44 мм – высота паза.

Вернёмся к формуле (5.1). Коэффициент индуктивности:

Гн/м.

Окружная скорость на поверхности коллектора:

мм/с.

Определим реактивную ЭДС:

В, где А – ток в параллельной ветви;

w_c=1 – число витков секции;

t_к=0.005 м – коллекторное деление.

Реактивная ЭДС не превышает допустимого значения 4 В.

5.2 Выбор конструкции дополнительных полюсов

Индукция в зоне коммутации:

Тл, где v_кол=24,3 м/с.

Магнитодвижущая сила дополнительного полюса:

А, где τ=387 мм – полюсное деление;

А_ч=33,9 А/мм – линейная часовая токовая нагрузка по формуле (1.2).

Число витков обмотки дополнительного полюса:

.

Сечение проводника катушки:

мм², где j_дп=4,7 а/мм² – допустимая плотность тока в обмотке.

Выбираем размеры проводника. Толщина a_дп=3,5 мм, высота b_дп=40 мм.

Размеры катушки складываются из меди и изоляции между витками. Высота катушки:

мм, где h_издп=1,76 мм – толщина изоляции[1, таблица 5.1];

Ширина катушки:

мм.

Длина меди одного витка:

мм.

Сопротивление обмоток при 20ºС:

Ом.

Масса меди обмоток дополнительных полюсов:

кг

6 Расчёт элементов узла токосъёма

Площадь контактной поверхности щёток:

см², где j_щ=10 А/см² – ориентировочная плотность тока под щётками.

Ориентировочная ширина щётки:

мм, где γ=4 – щёточное перекрытие;

t_к=5 мм – коллекторное деление.

Принимаем стандартную ширину щётки 1,6 см.

Общая длина щёток одного щёткодержателя:

см.

Поскольку используется одна щётка (n_щ=1), её длина будет соответствовать общей длине. Сразу округлим это число до стандартного значения: см.

Уточним плотность тока под щёткой:

А/см.

Плотность тока не превышает допустимого значения 20 А/см.

Определим минимально допустимую длину коллектора по условию нагрева:

см, где D_к=59,2 см – диаметр коллектора.

Фактическая длина коллектора:

см.

Фактическая длина больше минимально допустимой.

Уточняем щёточное перекрытие:

.