86

П Р Е Д И С Л О В И Е

Предлагаемое методическое пособие предназначено для студентов специальности 140604 – Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов. Представленные в сжатой форме расчётный формуляр и необходимый минимум справочных данных достаточны для освоения основ проектирования электродвигателя постоянного тока.

Расчёт электрической машины – задача неопределённая, так как число исходных расчёт-ных уравнений меньше числа неизвестных величин. Поэтому заданные номинальные данные могут быть обеспечены при различных соотношениях размеров и электромагнитных нагру-зок машины. Таким образом, расчёт является поверочным. Тем не менее, при разумном ис-пользовании рекомендаций, выработанных на основе более чем векового опыта мирового электромашиностроения, он может рассматриваться как алгоритм, ведущий к приемлемому результату. Оптимальность такого результата для конкретного применения в значительной мере зависит от опыта проектировщика и достигается обычно при сопоставлении нескольких вариантов. При проектировании серии электрических машин задача существенно ослож-няется требованиями экономики и технологии производства. Такие разработки по силам только исследовательским центрам.

В предлагаемой методике поставлена более ограниченная цель – ознакомить студента лишь с основными принципами электромагнитных и тепловых расчётов машин постоянного тока средней мощности общепромышленного применения.

Предполагается, что студент изучил курс «Электротехнические материалы», а свойства конструкционных материалов и основные механические расчёты, как например, расчёт вала и основных креплений, выбор подшипников, освоил в курсовом проекте по деталям машин.

Методическое пособие представляет лишь сводку основных правил и ни в коей мере не заменяет учебников, в которых эти правила подробно обоснованы. Таким образом, приве-дённый в пособии объём информации достаточен для расчёта варианта электрической маши-ны, но не достаточен для защиты курсового проекта.

Некоторые рекомендации являются отражением личного опыта автора и отличаются от общепринятых. Но эти отклонения не меняют общей идеологии расчёта. И поскольку спра-вочные данные (удельные нагрузки, свойства электротехнических материалов, конструк-тивные исполнения изоляции и т. п.) в различных изданиях повторяются, а основные прин-ципы проектирования в практической электромеханике давно стали общим достоянием, ссылки на конкретные литературные источники не представляются возможными.

Приведённый ниже библиографический список содержит литературу по всем аспектам мировой практики общего электромашиностроения.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Справочник по электрическим машинам. Том 1 / Под общей редакцией И. П. Копылова и Б. К. Клокова.  М.: Энергоатомиздат. 1988. 456 с.

2. Справочник по электрическим машинам. Том 2 / Под общей редакцией И. П. Копылова и Б. К. Клокова.  М.: Энергоатомиздат. 1989. 688 с.

3. Алексеев Ю. В., Рабинович А. А.. Краново-металлургические и экскаваторные двига-тели постоянного тока: Справочник  М.: Энергоатомиздат. 1985. 168 с.

4. Тембель П. В., Геращенко А. А. Справочник по обмоточным данным электрических машин и аппаратов. – К.: Технiка. 1982. 475 с.

5. Лившиц П. С. Справочник по щеткам электрических машин. – М.: Энергоатомиздат. 1983. 216 с.

6. Проектирование электрических машин: Учеб. пособие для вузов / Под редакцией И. П. Копылова. – М.: Энергия. 1980. 496 с.

7. Проектирование электрических машин. Изд. четвёртое, переработанное и дополнен-ное / Под ред. И. П. Копылова. – М. : Высшая школа. 2005. 767 с.

8. Гольдберг О. Д., Гурин Я. С., Свириденко И. С. Проектирование электрических машин: Учебник для вузов. – М.: Высшая школа. 1984. 431 с.

9. Сергеев П. С., Виноградов Н. В., Горяинов Ф. А. Проектирование электрических машин. – М.: Энергия. 1969. 632 с.

10. Гурин Я. С., Курочкин М. Н. Проектирование машин постоянного тока. – М., Л.: ГЭИ. 1961. 351 с.

11. Рабинович И. Н., Шубов И. Г. Проектирование машин постоянного тока. – Л.: Энергия. 1967. 504 с.

12. Шуйский В. П. Расчет электрических машин. – Л.: Энергия. 732 с.

13. Борисенко А. И., Данько В. Г., Яковлев А. И. Аэродинамика и теплопередача в электрических машинах.  М.: Энергия. 1974.

14. Виноградов В. И. Вентиляторы электрических машин. – Л.: Энергоиздат. 1981. 200 с.

15. Ермолин Н. П. Расчет коллекторных машин малой мощности. – Л.: Энергия. 216 с.

16. Терзян А. А. Автоматизированное проектирование электрических машин. – М.: Энергоатомиздат. 1983. 256 с.

17. Автоматизированное проектирование электрических машин / Под редакцией Ю. Б. Бородулина. – М.: Высшая школа. 1989. 280 с.

18. Жерве Г. К. Обмотки электрических машин. – Л.: Энергоатомиздат. 1989. 400 с.

19. Кучера Ярослав, Гапл Йозеф. Обмотки электрических вращательных машин. – Издательство Чехословацкой Академии наук. Прага. 1963. 981 с.

20. Видеман Е., Келленбергер В. Конструкции электрических машин. – Л.: Энергия. 1972. 520 с.

21. Алексеев А. Е. Конструкция электрических машин. – М.; Л.: ГЭИ. 1958. 427 с.

22. Гурин Я. С., Кузнецов Б. И. Проектирование серий электрических машин. – М.: Энергия. 1978. 479. с.

23. Александров К. К., Кузьмина Е. Г. Электротехнические чертежи и схемы. – М.: Энергоатомиздат. 1990. 285 с.

24. Александров К. К., Кузьмина Е. Г. Электротехнические чертежи и схемы. Второе издание, исправленное и дополненное. – М.: Издательство МЭИ. 2004.

25. Электротехнический справочник. Том 1 / Под общ. Ред. П. Г. Грудинского и др. – М.: Энергия. 1974. 776 с.

26. Петров Г. Н. Электрические машины. Часть третья. – М.: Энергия. 1968. 224 с.

27. Битюцкий И. Б. Новые методы расчёта и наладки коммутации машин постоянного тока. – Новочеркасск.: Изв. вузов. Электромеханика. 2003. 225 с.

28. Битюцкий И. Б., Калинин М. С. TCoRV, Расчёт реактивной ЭДС коммутации при тангенциальном расположении секций обмотки в пазах якоря / Свидетельство об официаль-ной регистрации программы для ЭВМ № 2003610294. РОСПАТЕНТ. 31.01.2003 г. Бюл. 2003, № 2.

29. Антонов М. В., Герасимова Л. С. Технология производства электрических машин. – М.: Энергоиздат. 1982. 511 с.

30. Осьмаков А. А. Технология и оборудование производства электрических машин. – М.: Высшая школа. 1980. 312 с.

31. Виноградов Н. В. Производство электрических машин. – М.: Энергия. 1970. 288 с.

СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ПРОЕКТА

Проект состоит из расчётной и графической частей. Расчётная часть должна быть оформлена в виде пояснительной записки на листах нелинованной бумаги формата А4. Поля следует оставлять по всем четырём сторонам листа. Размер левого поля – 25 мм, правого – 15 мм, верхнего и нижнего – по 20 мм. Допускается компьютерная разметка рабочей части страницы в клеточку с размером стороны ячейки – 5 мм, а также заключение текста в рамку. Нумерация страниц – в правом верхнем углу листа, причём, титульный лист считается первым, а номер на нём пропускается. Образец – бланк титульного листа показан в прило-жении 1. За титульным листом следует формулировка задания на проект; бланк задания по-казан в приложении 2. Этот бланк заполняется в соответствии с номером варианта, выдан-ного студенту преподавателем, по таблице, приведённой в приложении 3. За формулировкой задания следует оглавление, которое, в соответствии с одинаковым содержанием всех про-ектов, должно состоять из следующих разделов:

1. Электромагнитный расчёт двигателя.

1.1. Выбор главных размеров и электромагнитных нагрузок.

1.2. Выбор типа обмотки и расчёт зубцового слоя якоря.

1.3. Выбор размеров коллектора и щёток.

1.4. Расчёт главной магнитной цепи.

1.5. Расчёт магнитной цепи коммутирующих полюсов.

2. Тепловой расчёт двигателя.

2.1. Расчёт потерь и коэффициента полезного действия в номинальном режиме.

2.2.Выбор конструкции и приближённый расчёт вентилятора.

2.3. Расчёт нагрева якоря и коллектора.

2.4. Расчёт нагрева обмоток возбуждения главных полюсов.

2.5. Расчёт нагрева обмоток коммутирующих полюсов.

3. Расчёт и построение рабочих характеристик.

4. Расчёт параметров, определяющих характер переходных процессов.

5. Краткое обоснование и описание принятых технических решений.

6. Библиографический список, содержащий лишь те литературные источники, которые использованы в работе над проектом.

За оглавлением следует основное содержание расчётно-пояснительной записки.

Графическая часть проекта выполняется на стандартном листе чертёжной бумаги фор-мата А1 и должна содержать продольный и поперечный разрезы спроектированного двига-теля. На чертеже обязательно должны быть указаны размеры габаритные, установочные, диаметра и длины якоря, а также величины воздушных зазоров под главными и коммути-рующими полюсами. Все остальные чертежи, эскизы, графики вычерчиваются на масштаб-но-координатной бумаге и вносятся в пояснительную записку в логической последователь-ности. К их числу относятся схема обмотки якоря, чертёж зубцового деления якоря с запол-нением паза, коллекторная пластина, эскиз квадранта магнитной цепи, разрезы главного и коммутирующего (добавочного, дополнительного) полюсов с обмотками. Такие страницы не нумеруются, но учитываются.

Во всём неоговоренном при оформлении проекта следует пользоваться стандартами ЛГТУ (В.С. Зайцев. 2002 г. , № 200 в библиотечном списке методических изданий).

Выполнив вычисления и удалив из текста справочный материал, после соответствую-щей корректировки расположения строк и нумерации страниц можно получить готовый расчётный формуляр двигателя.

Общее представление об одном из вариантов конструкции двигателя и о графической части проекта даёт приведённый выше рисунок.

Перечень основополагающих стандартов в электромашиностроении, а также в общей электротехнике, приведён в приложениях 4 и 5.

ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ ГРАФИК ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОЕКТА

1. Выбор главных размеров и электромагнитных нагрузок, выбор типа и элементов схемы обмотки, расчёт зубцового слоя якоря, выполнение чертежа зубцового деления якоря с конструктивным исполнением изоляции, выбор основных размеров коллектора и щёток – первая, вторая, третья и четвёртая недели со дня выдачи задания.

2. Расчёт магнитной цепи главных полюсов с учётом реакции якоря – пятая и шестая недели.

3. Расчёт магнитной цепи коммутирующих полюсов – седьмая неделя.

4. Вентиляционный и тепловой расчёты – восьмая и девятая недели.

5. Построение характеристик и расчёт величин, определяющих характер переходных процессов – десятая неделя.

6. Разработка конструкции, выполнение чертежей, оформление расчётно-пояснительной записки – одиннадцатая, двенадцатая, тринадцатая и четырнадцатая недели.

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И РАЗМЕРНОСТИ

Терминология и единицы измерения соответствуют СИ с допускаемыми десятичными кратными и дольными значениями. Исключение составляет лишь термин «частота вращения, n [об/мин]», принятый в отечественной практике. В предлагаемом пособии он используется лишь в формулировке задания, а в расчётах осуществлён переход к соответствующей угло-вой скорости – Ω [рад/с]. В электромагнитных и тепловых расчётах все линейные размеры принято измерять в сантиметрах, а размеры элементов конструкции – в миллиметрах.

Расчётные параметры перечисляются в очерёдности, соответствующей первому упоми-нанию в тексте. Рекомендуется этот список использовать для записи и оперативного уточне-ния данных по мере продвижения расчёта, а сводку конечных результатов представить в конце пояснительной записки, упомянув в оглавлении.

[кВт] – номинальная мощность …………………………………………………………...

[B] – номинальное напряжение …………………………………………………………...

[об/мин] – номинальная частота вращения ………………………………………………

[мм] – высота оси вращения ………………………………………………………………

[мм] – диаметр свободного конца вала …………………………………………………….

[мм] – длина свободного конца вала ……………………………………………………….

[рад/с] – номинальная угловая скорость ………………………………………………….

[д. е.] – номинальный коэффициент полезного действия ………………………………

[кВт] – расчётная мощность ……………………………………………………………….

[см] – диаметр якоря ………………………………………………………………………

[д. е.] – коэффициент полюсной дуги ……………………………………………………...

– число пар полюсов ………………………………………………………………………...

[А/см] – линейная нагрузка якоря …………………………………………………………

[Тл] – индукция в воздушном зазоре под главным полюсом …………………………….

L [см] – длина сердечника якоря ………………………………………………………………

[см] – полюсное деление …………………………………………………………………….

[д. е.] – соотношение размеров якоря .……………………………………………………

[Гц] – частота перемагничивания якоря в номинальном режиме ………………………..

[B] – номинальная ЭДС якоря ……………………………………………………………...

– расчётное значение тока якоря …………………………………………………………..

– число пар параллельных ветвей обмотки якоря ………………………………………..

– число коллекторных делений на паз ..…………………………………………………..

– число пазов якоря ………………………………………………………………………..

– шаг обмотки якоря по коллектору ..……………………………………………………..

i [А]– ток параллельной ветви обмотки якоря ……………………………………………….

– полное число эффективных проводников обмотки якоря …………………………..

[см] – зубцовое деление якоря …………………………………………………………….

– число эффективных проводников на паз ………………………………………….

– число витков в секции …………………………………………………………………...

– полное число коллекторных делений ………………………………………………….

– первый частичный шаг обмотки якоря ……………………………………………….

[д. е.] – укорочение шага …………………………………………………………………

[см] – ширина паза якоря ………………………………………………………………...

[см] – глубина паза якоря …………………………………………………………………

[см] – ширина зубца якоря у основания …………………………………………………

– коэффициент заполнения шихтованного якоря электротехнической сталью ………

[Тл] – индукция в основании зубца якоря ………………………………………………

– фактор нагрева обмотки якоря …………………………………………

[A/мм²] – плотность тока в обмотке якоря ….……………………………………………

[мм²] – площадь поперечного сечения эффективного проводника обмотки якоря ..….

[мм] – двухсторонняя толщина изоляции провода …………………………………….

b [мм] – ширина неизолированного провода ………………………………………………

h [мм] – высота неизолированного провода .………………………………………………

[мм] – двухсторонняя толщина изоляции катушки обмотки якоря ………………….

[мм] – толщина корпусной изоляции по ширине паза якоря ………………………

[мм] – толщина корпусной изоляции по высоте паза якоря …………………………..

[мм] – толщина изоляционной прокладки в пазу якоря ………………………………….

[мм] – толщина пазового клина ……………………………………………………………

[см] – зубцовое деление на глубине паза ………………………………………………….

[Вб] – номинальный магнитный поток в воздушном зазоре ..…………………………

[см] – коллекторное деление ……………………………………………………………….

[см] – диаметр коллектора ………………………………………………………………..

[В] – среднее напряжение между смежными коллекторными пластинами ..……….

[см] – тангенциальный размер щётки ……………………………………………………

[см] – аксиальный размер щётки ………………………………………………………….

[см] – радиальный размер щётки …………………………………………………………

[д. е.] – щёточное перекрытие ………………………………………………………………

[см] – ширина расчётной нейтральной зоны на окружности якоря ……………………

[см] – ширина зоны коммутации …………………………………………………………

[А/см²] – плотность тока под щёткой ……………………………………………………

[см²] – площадь контактной поверхности комплекта щёток на одном пальце ………

[см] – суммарная длина контактной поверхности щёток на одном пальце .………...

– число щёток на одном пальце ……………………………………………………….

[см] – длина рабочей поверхности коллектора ………………………………………….

[см] – длина коллекторной пластины .…………………………………………………..

[см] – диаметр коллектора по петушкам ..……………………………………………...

[Тл] – индукция в сердечнике главного полюса …………………………………………

[д. е.] – коэффициент рассеяния магнитного потока ………………………………….

[см] – ширина сердечника главного полюса …….……………………………………...

[см] – высота сердечника главного полюса ………………………………………………

[см] – расчётная полюсная дуга ……….…………………………………………………

[см] – воздушный зазор под центром главного полюса ………………………………….

[см] – толщина выступа полюсного наконечника в наименьшем сечении …………….

[см] – ширина выступа полюсного наконечника ……………………………………….

[А/см] – расчётная напряжённость магнитного поля в сердечнике полюса …………

[А] – магнитное напряжение сердечников пары главных полюсов …………………….

[д. е.] – коэффициент воздушного зазора под главным полюсом ……………………….

[А] – магнитное напряжение воздушного зазора на пару полюсов …………………….

[см] – зубцовое деление якоря на середине высоты зубца ………………………………

[см] – зубцовое деление якоря у основания зубца ……………………………………….

[см] – ширина зубца на поверхности якоря ……………………………………………..

[см] – ширина зубца на середине его высоты …………………………………………..

[см²] – площадь расчётного сечения зубцового слоя на поверхности якоря ………….

[см²] – площадь расчётного сечения зубцового слоя на середине высоты …………...

[см²] – площадь расчётного сечения зубцового слоя у основания ……………………

[Тл] – индукция в расчётном сечении зубцового слоя на поверхности якоря ………..

[Тл] – индукция в расчётном сечении на середине высоты зубцового слоя …………

[Тл] – индукция в расчетном сечении у основания зубцового слоя …………………

[д. е.] – зубцовый коэффициент для поверхности якоря . ………………………………

[д. е.] – зубцовый коэффициент для середины высоты зубцового слоя ………………

[д. е.] – зубцовый коэффициент для основания зубцового слоя ……………………...

[А/см] – расчётная напряженность магнитного поля в зубцах якоря ……………...

[А] – магнитное напряжение зубцового слоя якоря на пару полюсов ……………..

[см] – расчётное значение внутреннего диаметра сердечника якоря ………………..

[см] – диаметр вентиляционного канала ………………………………………………...

– число аксиальных вентиляционных каналов …………………………………………

– число рядов вентиляционных каналов ……………………………………………….

[см] – расчётная высота спинки якоря …………………………….…………………….

[см²] − расчётная площадь поперечного сечения спинки якоря ……………………...

[см] – длина средней линии индукции в спинке якоря ..………………………………

[Тл] – индукция в спинке якоря …………………………………….……………………

[А/м] – напряжённость магнитного поля в спинке якоря …………………………….

[А] – магнитное напряжение спинки якоря …………………………………………….

[Тл] – индукция в ярме станины ………………………………………………………….

[см²] – площадь сечения ярма станины ………………………………………………….

[см] – аксиальная длина станины ………………………………………………………..

[см] – толщина ярма станины ……………………………………………………………

[А/см] – напряжённость магнитного поля в ярме станины ….…………………………

[см] – наружный диаметр станины ………………………………………………………

[см] – расчётная длина средней линии индукции в станине …………………………….

[см] – магнитное напряжение станины ……………………………………………........

[см] – расчётный технологический зазор на стыке ……………………………….......

[А] – магнитное напряжение стыка ……………………………………………………

[А] – намагничивающая сила пары полюсов при холостом ходе .……………….......

[А] – магнитное напряжение контура потока якоря ..…………………………………

[А] – размагничивающее действие поперечной реакции якоря ………………….......

[А] – намагничивающая сила последовательной обмотки возбуждения ……………..

– число параллельных ветвей последовательной обмотки …………………………..

– число витков последовательной обмотки на полюс ………………………………..

[А] – намагничивающая сила параллельной обмотки возбуждения ………………..

[кВт] – мощность, потребляемая параллельной обмоткой возбуждения …………..

[А] – расчётный ток параллельной обмотки ..…………………………………………

– число витков параллельной обмотки на полюс ..……………………………………

[А/мм²] – плотность тока в параллельной обмотке ……………………………….......

[мм²] – площадь поперечного сечения провода параллельной обмотки ...…………...

[мм] – диаметр изолированного провода параллельной обмотки .………………….

- коэффициент укладки рядовой обмотки ……………………………………………...

[см²] – полная площадь поперечного сечения параллельной обмотки в окне между главным и коммутирующим (добавочным, дополнительным) полюсами ……………….. …

[А/мм²] – плотность тока в последовательной обмотке .……………………………..

[мм²] – площадь поперечного сечения провода последовательной обмотки .……….

[мм] – ширина проводника последовательной обмотки ………………………………

[мм] высота проводника последовательной обмотки ………………………………….

[см²] – площадь поперечного сечения катушки последовательной обмотки в окне между главным и коммутирующим полюсами …………………………………………………

[см] – длина лобовых частей полусекции обмотки якоря ……………………………..

[Гн/см] – удельная магнитная проводимость для потоков рассеяния …………………

[В] – усреднённое значение реактивной ЭДС ..………………………………………...

[Тл] – индукция в воздушном зазоре под коммутирующим полюсом ………………

[Вб] – магнитный поток под коммутирующим полюсом …………………………...

– коэффициент рассеяния потока коммутирующих полюсов ……………………….

[Вб] – магнитный поток в сердечнике коммутирующего полюса ……………………

[см] – воздушный зазор под коммутирующим полюсом ……………………………..

[см] – ширина наконечника коммутирующего полюса ………………………………

[см] – расчётная длина сердечника коммутирующего полюса ……………………….

[Тл] – индукция в сердечнике коммутирующего полюса …………………………….

[Тл] – наибольшее значение индукции в станине …………………………………..

– коэффициент воздушного зазора для коммутирующих полюсов …………………

[А] – магнитное напряжение зазора на пару коммутирующих полюсов .…..……….

[А] – намагничивающая сила пары коммутирующих полюсов ……………………….

– число витков катушки коммутирующего полюса ..…………………………………

[см²] – площадь поперечного сечения катушки коммутирующего полюса в между-полюсном окне …………………………………………………………………………………….

[Ом] – сопротивление обмотки якоря .………………………………………………….

[Вт] – потери в обмотке якоря .………………………………………………………….

[см] – средняя длина витка параллельной обмотки возбуждения …………………...

[Ом] – сопротивление параллельной обмотки возбуждения .………………………...

[Вт] – потери в параллельной обмотке возбуждения ………………………………..

[см] – средняя длина витка последовательной обмотки возбуждения ………………

[Ом] – сопротивление последовательной обмотки возбуждения .……………………

[Вт] – потери в последовательной обмотке ……………………………………………

[см] – средняя длина витка обмотки коммутирующих полюсов. ………………………

[Ом] – сопротивление обмотки коммутирующих полюсов ……………………………

[Вт] – потери в обмотке коммутирующих полюсов …………………………………..

[Вт] – электрические потери в скользящем контакте ………………………………...

[кг] – масса стали зубцового слоя якоря ……………………………………………..

[Вт/кг] – фактор магнитных потерь в стали марки 2013 .…………………………..

[Вт] – потери в стали зубцов якоря .………………………………………………….

[кг] – масса спинки якоря ………………………………………………………………

[Вт] − потери в стали спинки якоря ……………………………………………………..

[см²] – суммарная площадь контактной поверхности щёток …………………………

[см/с] – окружная скорость коллектора ………………………………………………...

[Вт] – потери на трение в скользящем контакте ………………………………………

[Вт] – механические потери ……………………………………………………………

[Вт] – добавочные потери .……………………………………………………………..

[Вт] - сумма всех потерь .………………………………………………………………

[д. е.] – расчётный коэффициент полезного действия ………………………………..

[см] – наружный диаметр колеса вентилятора .……………………………………….

[см] – внутренний диаметр колеса вентилятора .………………………………….….

[см] – осевая длина лопатки вентилятора ………………………………………………

– число лопаток вентилятора .…………………………………………………………..

[м/с] – окружная скорость по наружному диаметру вентилятора …………………….

[м/с] – окружная скорость по внутреннему диаметру …………………………………

[ºС] – подогрев воздуха в машине ………………………………………………………

[Дж/м³·ºС] – теплоёмкость воздуха ……………………………………………………..

[м³/с] – необходимое количество охлаждающего воздуха …………………………….

[Па∙с²/м⁶]– аэродинамическое сопротивление воздухопровода ……………………….

[Па] – необходимый рабочий напор вентилятора .…………………………………….

[Па]– напор вентилятора при закрытых входных отверстиях .………………………

[м²] – площадь окна для прохода воздуха на внешнем диаметре вентилятора …….

[м/с] – максимальная скорость воздуха, обеспечиваемая вентилятором .…….......

[м/с] – скорость охлаждающего воздуха по оси машины. ……………………………….

[см] – периметр изоляции паза якоря .…………………………………………………...

[ºС] – перепад температуры в пазовой изоляции обмотки якоря .…………………….

[Вт/см²] – удельный тепловой поток поверхности сердечника якоря ……………….

[м/с] – окружная скорость якоря ………………………………………………………...

[м/с] – расчётная скорость воздуха, охлаждающего поверхность якоря ……………..

[Вт/см²·ºС] – коэффициент теплоотдачи поверхности сердечника якоря ..…….........

[ºС] – превышение температуры сердечника якоря .…………………………………..

[Вт/см] – удельный тепловой поток поверхности лобовых частей обмотки .……….

[Вт/см²·ºС] – коэффициент теплоотдачи поверхности лобовых частей ..……………

[ºС] – превышение температуры лобовых частей обмотки якоря ……………………

[ºС] – среднее превышение температуры обмотки якоря ……………………………

[Вт/см²] – удельный тепловой поток поверхности коллектора .………………………

[ºС] – превышение температуры коллектора .………………………………………….

[см] – периметр обдуваемой поверхности катушек обмотки возбуждения …………

[см²] – площадь обдуваемой поверхности катушек обмотки возбуждения ………….

[Вт/см²] – удельный тепловой поток с поверхности обмотки возбуждения …………

[Вт/см²·ºС] – коэффициент теплоотдачи поверхности обмоток возбуждения ………

[ºС] – превышение температуры поверхности обмоток возбуждения ………………

[Вт/см∙ºС] – коэффициент теплопроводности по ширине катушки. ……………………..

[ºС] – перепад температуры внутри катушки ………………………………………….

[ºС] – перепад температуры в наружной изоляции катушки ………………………….

[ºС] – превышение температуры наиболее нагретых областей катушек ……………..

[см] – периметр обдуваемой поверхности катушки коммутирующего полюса ……

[см²] – площадь обдуваемой поверхности катушек коммутирующих полюсов ……

[Вт/см²] – удельный тепловой поток с поверхности катушек ком. полюсов …………

[Вт/см²·ºС] – коэффициент теплоотдачи неизолированной поверхности катушек

коммутирующих полюсов ………………………………………………………………………..

[ºС] – превышение температуры обмотки, намотанной голым проводом ……….......

[Вт/см²·ºС] – коэффициент теплоотдачи изолированной поверхности катушек ком-мутирующих полюсов …………………………………………………………………………….

[ºС] – превышение температуры поверхности изолированных катушек ……………

[Вт/см∙ºС] – коэффициент теплопроводности по ширине катушки коммутирующего полюса …………………………………………………………………………………………….

[ºС] – перепад температуры внутри катушки коммутирующего полюса ……………

[ºС] – перепад температуры в наружной изоляции катушки ………………………...

[ºС] – превышение температуры наиболее нагретых областей катушек обмотки ком-мутирующих полюсов …………………………………………………………………………….

[Н∙м] – вращающий момент двигателя …………………………………………………

[кг∙м²] – динамический момент инерции ротора …………………………………….....

[с] – электромеханическая постоянная времени ……………………………………….

[Гн] – индуктивность цепи якоря ………………………………………………………

− постоянная времени цепи якоря ……………………………………………………

– индуктивность параллельной обмотки возбуждения ………………………...

[Ом] – сопротивление цепи возбуждения в номинальном режиме ……………………

[с] – ориентировочная постоянная времени цепи возбуждения ……………………….

1. Электромагнитный расчёт двигателя

1.1. Выбор главных размеров и электромагнитных нагрузок

Номинальная угловая скорость якоря –

. (1)

Рис. 1

Ориентировочное значение коэффициента полезного действия двигателя в номиналь-ном режиме (по графику на рис. 1) –

. (2)

Расчётная мощность двигателя –

. (3)

Внешний диаметр якоря:

а) ориентировочный –

. (4)

Таблица 1

Отрезок ряда рекомендуемых значений диаметра якоря

D [см]

19,5

21

22,8

24,5

26,1

29,4

32,7

36,8

42,3

49,3

б) ближайшее большее значение, выбранное из стандартного ряда (по таблице 1) –

. (5)

Коэффициент полюсной дуги (по рис. 2) –

. (6)

Рис. 2

Предварительное значение линейной нагрузки якоря (по рис. 3, где диапазон допусти-мых значений ограничен красными линиями) –

. (7)

Предварительное значение индукции в воздушном зазоре под главным полюсом (по рис. 4, где диапазон допустимых значений ограничен красными линиями) –

. (8)

Расчётная длина сердечника якоря (при см принимается однопакетное, т. е. без радиальных вентиляционных каналов, исполнение сердечника) –

. (9)

Р ис. 3

Рис. 4

Число полюсов двигателя выбирают в зависимости от диаметра якоря: 2р = 2 при D < 20 см, 2р = 4 при 20 см < D < 35 см , 2р = 6 при 35 см < D < 70 см.

Принятое число полюсов –

2р = … . (10)

Полюсное деление –

. (11)

Соотношение размеров сердечника якоря –

. (12)

Если не выполняется условие , то следует изменить р.

Частота перемагничивания якоря в номинальном режиме –

. (13)

Теперь следует принять ближайшее меньшее нормализованное значение D и повторить расчёт. Результаты этого раздела следует свести в таблицу, выбрать лучший из первых двух вариантов и принять его для дальнейшего расчёта машины.

Варианты главных размеров и электромагнитных нагрузок якоря

№	D	α			L	2p	τ	λ
	см	д. е.	А/см	Тл	см	-	см	д. е.	Гц
1
2

Для дальнейших расчётов принят вариант … .