3 Предварительный расчет

Алгоритм предварительного расчета базируется на общих положениях теории проектирования электрических машин малой мощности с включением ряда допущений, максимально упрощающих определение главных размеров объекта проектирования.

3.1 Расчет главных размеров электродвигателя

3.1.1 Частота вращения при холостом ходе

 (1+G), (3.1)

где ₀ – частота вращения при холостом ходе, рад/с;

– номинальная частота вращения, рад/с

, (3.2)

где – номинальная частота вращения, об/мин;

G – коэффициент жесткости механической характеристики (определяется в соответствии с рисунком 3.1)

. (3.3)

3.1.2 Момент холостого хода и электромагнитный момент

Момент холостого хода определяется из условия максимума КПД, когда потери холостого хода равны электрическим потерям в якоре ( )

, (3.4)

где - момент холостого хода, Нм;

– номинальный вращательный момент, Нм;

– коэффициент нагрузки ( );



₀

_н

М₀ М_2н М₂

Рисунок 3.1 – Механическая характеристика электродвигателя постоянного тока

G – коэффициент жесткости механической характеристики двигателя;

– номинальная частота вращения, рад/с;

– частота вращения при холостом ходе, рад/с;

– падение напряжения в щеточно-коллекторном

контакте, В;

– номинальное напряжение, В.

Электромагнитный момент машины уравновешивается в установившемся режиме моментом холостого хода М_хх и номинальным моментом нагрузки на валу электродвигателя

М = М_хх + М_2н. (3.5)

Максимальный вращающий момент возникает при пуске электродвигателя или его реверсе, если машина реверсивная.

3.1.3 Сопротивление якоря

, (3.6)

где _н - номинальная частота вращения, рад/c;

М - электромагнитный момент электродвигателя, Нм;

U_н - номинальное напряжение;

U_щ - падение напряжения в щеточно-коллекторном

контакте, В.

3.1.4 ЭДС якоря

. (3.7)

3.1.5 Номинальный ток двигателя

. (3.8)

Ток двигателя при пуске

, (3.9)

где – номинальное напряжение электродвигателя, В;

– допустимое изменение источника питания, В;

– сопротивление якоря, Ом.

Ток двигателя при реверсе под номинальной нагрузкой

. (3.10)

Максимальный момент на валу двигателя

, (3.11)

где – максимальный ток двигателя равный пусковому току или току реверса, А.

3.1.6 Диаметр выходного конца вала

, (3.12)

где  - напряжение, определяемое пределом усталости материала вала, Па.

После определения диаметра d необходимо выбрать ближайший нормализованный диаметр выходного конца вала.

3.1.7 Диаметр проводников обмотки якоря