Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Ермолин Н.П. Расчет коллекторных машин малой мощности

.pdf
Скачиваний:
27
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
9.48 Mб
Скачать

из двух основных: м. д. с. для воздушного зазора F6y и м. д. с. ком­ мутационной реакции якоря FKq от добавочных токов в секциях, замыкаемых накоротко поперечными щетками при замедленной коммутации тока в них. Определенное влияние на м. д. с. обмотки управления могут оказывать магнитные потери на вихревые токи в стали якоря. Однако количественный учет этого явления в ЭМУ не получил еще разработки и поэтому в данном расчете не рассмат­ ривается. Таким образом, с достаточной точностью можно написать:

Fypzz F6y-{-FKq.

32. Индукция в воздушном зазоре под полюсами

от

поля

управления

в

Ф .

• ІО4

6

Т,

 

ат2/0

где 10 берется из позиции 4; т2 — из позиции 6; а — из позиции 25.

33. М. д. с. для воздушного зазора

Ffly= l,6 B eyfte6.10‘,

где б берется из позиции 17; k&— из позиции 20; В6у — из пози­ ции 32.

34. М. д. с. коммутационной реакции якоря

При замедленной коммутации тока эту м. д. с. можно прибли­ женно определить по предлагаемой автором формуле, приведенной

 

позиции

45 гл.

1.

 

 

 

 

 

 

 

FK0 = bKAa-----------

■■10"

 

 

 

 

4

4 1,7 А

+ 1

ÖnXn

 

 

 

где A q

— линейная

нагрузка якоря от поперечного тока;

 

 

А

ЯщЧТк

 

А U щ q

Ьщ t

 

 

 

 

 

 

2/щ

Ѵк

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ѵс2Х2А

 

эквивалентная

индуктивность

секции

 

 

— средняя

 

laq

 

 

падение напряжения

в

контак­

якоря, Г;

ДUmq — переходное

тах двух

разноименных поперечных щеток, В; / щ =

Iqlp — ток

одной поперечной щетки, А; t'

= Iql2a, А, при этом р — 1; 2а =

=

2; Id берется из позиции 1; 10 — из позиции 4; т2 — из позиции

6;

Iq — из позиции 26; Ad, W&,

Ь'щ, Ьщ, ДUm , Ьк, ѵк, Я,а и б0 — из

соответствующих позиций § 5-3.

 

 

 

 

 

35.

Полная м. д. с. обмотки управления на пару полюсов

 

 

 

By — Agy -|- FKq,

 

 

 

где F6yберется из позиции 33; FKq— из позиции 34.

 

 

140

36. Число витков обмотки управления, приходящееся на один полюс

где / у берется по заданию; Fy — из позиции 35.

37. Сечение и диаметр провода обмотки управления

Так как ток управления в ЭМУ малой мощности с поперечным полем обычно незначителен, то сечение и диаметр провода обмотки управления выбираются не по условиям допустимой плотности тока, а по технологическим, соображениям и заданному сопротивлению. Диаметр провода в этом случае обычно берется не менее 0,08 — 0,10 мм.

38. Сопротивление обмотки управления

гУ

5 70у0/<Ср. у , Ом,

где 2р = 2; Wy берется из позиции 36; /ср. у — средняя длина витка

обмотки управления, определяется по эскизу расположения обмотки управления на полюсе, см; при этом таких обмоток может быть две или более.

Если

задано омическое сопротивление обмотки управления,

то в этой

позиции уточняется поперечное сечение ее провода qy.

39.Проверка коэффициента усиления ЗМУ по мощности

ь_ Pd

Ѵ у

где Pd и / у берутся по заданию; гу — из позиции 38.

40.Постоянные времени обмотки управления и цепи поперечных щеток

Постоянная времени обмотки управления

т _

2р\Ѵ а Фя

Г

у у

уТ~гІуГу

Постоянная времени цепи поперечных щеток

 

 

 

 

Т q

a

(aoN2 + AaPWn)°a®6a '

Сі

 

 

 

 

 

 

al

 

Гп +

Гщ)

 

 

 

 

 

 

 

 

GCQ4

^/"г +

 

=

 

где

Оу =

1,10 ч-

1,15;

 

а,

=

1,15

-

1,20;

21 q

2;

а =

1; а =

0,74 -г- 0,82; сс0 =

0,48

ч-

 

 

за­

0,52; / у и гу берутся по

данию;

N \ — из

позиции 9;

/'2 — из

позиции 11; А

—-из

по­

зиции

12;

Фа? — из позиции

15; Іч — из позиции 26; Ц7П— из по­

зиции 27; гп — из позиции 29; Ф6у — из позиции 31.

 

 

141

5-5. ПОТЕРИ И КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ЭМУ

Потери и к. п. д. ЭМУ с поперечным полем рассчитываются так же, как и в генераторах постоянного тока малой мощности, по фор­ мулам позиций 60—66 гл. 1.

Особенностью здесь является учет электрических потерь в об­ мотке якоря по формуле

P M2 = (/d + / 2,) r 2, Вт.

Переходные и механические потери должны вычисляться для двух комплектов щеток, а магнитные потери в стали якоря опре­ деляются только от основного поперечного поля якоря.

Пример расчета ЭМУ с поперечным полем

Задание

 

 

Выходная мощность Рd = 120 Вт;

 

 

выходное напряжение Ud = 60 В;

 

 

скорость вращения п = 6000 об/мин;

2000;

 

коэффициент усиления по мощности ky =

 

ток управления / у = 0,02 А;

150 Ом;

 

сопротивление обмотки управления гу =

 

число обмоток управления 2;

 

 

режим работы ЭМУ продолжительный;

 

 

исполнение ЭМУ закрытое.

 

 

О

 

 

Основные размеры ЭМУ

 

1. Э. д. с. и ток продольной цепи якоря

 

 

E d= (1,12 -S- 1,22) И(I— 1,16-60 = 70 В;

Id = f ±

= — = 2 А.

 

Ud

60

2. Расчетная мощность ЭМУ

Pad = Ed-Id = 70-2 = 140 Вт.

3.

Машинная постоянная

 

 

 

 

С =

6- ІО1

6-10*

=

6660,

 

 

0,52-0,36-48

 

 

 

 

 

где принято а 0 = 0,52;

B&q = 0,36 Т; Ad = 48 А/см.

4.

Внутренний диаметр полюсов и расчетная длина якоря:

 

 

1/ W

6660-140

 

 

Dп

! 2-6000

5,0 см;

Іо — EDni —■1»2*5,0 — 6,0 см,

где предварительно принято | = 1,2.

Окончательно по ГОСТ 6636—69 (приложение VIII) принимаем: Dnl = = 50 мм; /0 = 60 мм; б = 0,40 мм; диаметр якоря £>Н2 = ЪП 1 — 26 = 50 —

— 2-0,40 = 49,2 мм.

Материал якоря — листовая электротехническая сталь марки Э31 тол­ щиной 0,35 мм (ГОСТ 802—58, приложение IV).

142

5. Окружная скорость вращения якоря

 

 

-•10

я-4,92-6000

. л_2

1С , ,

 

•10

= 15,4 м/с.

6060

6.Полюсный шаг и расчетная полюсная дуга

 

 

 

 

nDu

я-4,92 =

7,72 см:

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

&„ =

а0т2 =

0,52-7,72 =

4,0

см.

 

7.

Частота перемагиичивания стали якоря

 

 

 

 

 

 

f _

рп _

1-6000

=

100

Гц.

 

 

 

 

3

60

60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обмотка якоря

 

 

 

8.

Полезное поперечное поле якоря в воздушном зазоре

 

Фв? =

5 б?6о/о 'I0_4 = 0,36-4,0-6,0-ІО-4

к 0,87-IO"3 Вб.

9.

Число проводников обмотки якоря

 

 

 

 

 

 

 

 

60aEd

60-1-70

 

 

 

800.

 

 

N. = -

 

 

 

 

—з

 

 

 

рпф,

1-6000-0,87-10

 

 

 

 

 

'6Ч

 

 

 

10.

Число

пазов

якоря

 

 

 

 

 

 

 

 

г2 =

(3 =

4) DH2 = (3 -г- 4)-4,92

 

15 -ь- 19;

принимаем z2 =

18.

 

 

 

 

 

 

 

 

11.Число коллекторных пластин

К= 2г2 = 2-18 = 36.

12.Число витков в секции обмотки якоря

N t

792

П.

wc2 = -

2-36

где окончательно принято Na = 792, тогда Значения индукции и полезного поля в воздушном зазоре будут:

 

0 Л = 0,36-—

=

0,365 Т;

 

792

 

 

 

Фо

= 0,87-10_ 3 - -

= 0,88-10_3 Вб.

öq

792

 

 

 

13. Число проводников в пазу якоря

 

 

 

ЛЛ,П= ^ = ^

= 44.

 

 

 

га

18

 

 

14. Шаги обмотки якоря по секциям и коллектору

 

Уі =

К

36

0 =

18;

 

--------е = —

 

 

2р

2

 

 

1/2 =

1/1— 1=

18— 1=

17;

у =

1; ук = 1.

После этого вычерчивается в развернутом виде схема обмотки якоря.

143

15. Окончательная величина линейной нагрузки якоря от .продольного

тока

Nald

= 792-2

51 А/см.

2лОна

2л-4,92

 

Размеры зубцов, пазов и проводов обмотки якоря

16. Предварительный выбор плотности тока в обмотке якоря.

Удельная тепловая загрузка

боковой поверхности якоря при продол­

жительном режиме работы ЭМУ в наземных условиях при нормальном дав­ лении воздуха

q =

ДЭт а ' (1 + 0,l-o2) =

65-0,0016(1 +0,1-15,4) a 0,26 вт/см2,

где Д6т

=

65° С; а ' =

0,0016

Вт/(см2-град).

 

Допустимая плотность тока в обмотке якоря в среднем

 

 

 

1400? _

1400-0,26

=7,1 А/мм2.

 

 

h — Ad

 

51

 

 

17.

Сечение и диаметр провода обмотки

якоря

 

 

 

U

 

 

• 0,141 мм2.

 

 

 

Я2 =

 

2-7,1

 

 

 

2Іо

 

 

 

 

 

 

 

 

По ГОСТ 7262—54 (приложение I) окончательно принимаем:

 

 

q2=

0,132 мм2;

djdan = 0,41/0,47 мм;

марка провода ПЭВ-2.

плотность тока в обмотке якоря

18.

Окончательная

 

 

Id

 

2

а: 7,6 А/мм2.

 

 

2<72

2-0,132

 

 

 

 

 

19.

Площадь сечения паза якоря:

 

 

Площадь паза, занимаемая изолированными проводниками,

 

 

 

^2п^2и 44-0,472

13,5 мм2,

 

 

Qn. п

fa

 

0,72

 

 

 

 

 

 

площадь паза, занимаемая пазовой изоляцией,

Qn. и = 6ИЯ = 0,3-29 а 9 мм5;

где периметр паза П = 0,6 DH2 = 0,6-49,2 я 29 мм.

Толщина пазовой изоляции би = 0,30 мм состоит из лакоткани ЛШС — 0,10 мм (ГОСТ 2214—60, приложение И) и электрокартона ЭВ — 0,20 мм (ГОСТ 2824—60, приложение III);

площадь паза, занимаемая клином,

Qn. к — Ь кл'кцл — 3-0,8 а 2,5 мм2,

где принято 6КЛ = 3 мм;

/ікл =

0,8 мм;

общая требуемая площадь паза якоря

Qn = Qn. п +

Qn. н +

Qn. к = 13,5 + 9 + 2,5 = 25 мм2.

144

20.

Коэффициент заполнения паза изолированным проводом

 

 

kn. и =

Л'2П<72„

44

0,173 = 0,30,

 

 

 

 

Qn

25

 

 

 

что вполне допустимо.

 

 

 

 

 

 

 

21.

Размеры паза и зубца якоря.

 

 

 

 

Принимаем трапецеидальные пазы с одинаковой толщиной зубца по его

высоте (рис. 1.3, б). Минимальная толщина зубца

 

 

 

 

B(jqt2 _ 0,365-0,86

: 0,26 СМ,

 

 

 

ьз2 — 5,93 В32 ~

0,93-1,3

 

 

 

где зубцовый шаг якоря

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t,-.

я£>Н2

я-4,92 = 0,86 см.

 

 

 

 

z2

18

 

 

 

 

После вычерчивания паза

в масштабе, согласно рис. 1.9,

размеры его

 

 

/гПо= 12 мм;

йп2 =

5,4

мм;

б"9 =

2,2 мм.

 

Ширина прорези паза

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Яп2 =

3,0d2n =

3,0-0,47 =

1,4 мм;

 

размеры

зубца

(рис. 1.3, б)

 

 

 

 

 

 

 

ь3' 2

= /2 — а„о =

0,86 — 0,14 =

0,72 см;

6з2 = 0,26 см.

22.

Средняя длина одного проводника обмотки якоря

 

 

 

/ср2 = /0+

1,2 £>„2 =

6 ,0 + 1,2-4,92 Ä 12,0 см.

 

23. Сопротивление обмотки якоря в нагретом состоянии

при 11= 75° С

 

л,= 1,22 ЛУсра _ I

Qn

7 9 2 - 1 2 , U

; 3,8 Ом.

 

 

 

5700-472

5700-4-0,132

 

 

24.Падение напряжения в обмотке якоря

Д£/2 = І(іг2= 2-3,8 = 7,6 В,

что составляет

^ •1 0 0 а 13%. 60

Коллектор и щетки

25.Предварительная величина диаметра коллектора

£>к = (0,5 -г- 0,9) £>Н2 = 0,7-49,2 а 34 мм.

26.Ширина коллекторной пластины

,^ яРк ^ я -34

кК 36 Ä з,о ым>

примем рк = 2,6 мм; ß„ = 0,6 мм; тогда окончательное коллекторное деление

*к = Рк + Р і. = 2,6 + 0,6 = 3,2 мм.

6 Заказ

Ѣ

1-195

145

 

 

27.

Окончательный диаметр коллектора

и его окружная скорость вра­

щения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дк —

 

 

36-0,32

3,7 см;

 

 

к

 

п

 

 

 

 

 

 

 

“к

лДкn J Q — 2

п-З,7-6000

10

2 = П ,6 м/с.

 

60

 

 

60

 

 

 

 

 

 

28.

Сорт щеток и плотность тока под щетками.

Принимаем щетки марки ЭГ-8;

тогда

согласно табл. 1.1 данные этих

щеток:

 

 

 

 

 

 

 

 

/щ,/ = 10 А/см2;

Д/7щ/ = 2,4В;

р = 0,25;

 

 

Рщг/ = 2,45

Н/см2 (0,25 кг/см2).

29.

Площадь

сечения щетки

п

ее размеры

 

 

 

5 Щ(У

и

 

-2— =

0,20 см2;

 

 

Piux.il

 

 

 

МО

 

 

примем по ГОСТ

12232—71 (табл. 1.2):

 

 

 

6Щ= (1 -н 3) рк = 1,54-2,6 = 4 мм;

ащ= 5 мм; Лщ=8мм;

тогда окончательно

Suxd = 0,4-0,5 = 0,20 см2.

Такие же размеры имеют и поперечные щетки ЭМУ. 30. Длина коллектора

= (1,5 = 2,0)ащ = 2 -5 = 10 мм;

Ік = l'K-f (3 -г 5) d, = 10 + 5-0,41 Ä 12 мм.

31. Проверка коммутации. Ширина коммутационной зоны

Ьк Ьіи+

'

К

а "

=

 

ик 4- ------- Уі

--

 

 

2Р

Р .

 

 

 

=

0,532-

2 -г

ш\

2

ОО т

1‘ ■0,425 = 0,957 см;

1.

что вполне допустимо, так как

 

 

 

 

6к < 0,8 (т2 — Ьй) =

0,8 (7,72 — 4,0) =

3,0 см;

при этом

 

 

 

 

 

=

=

0,4 ^

=

0,532

см;

 

и к

0,1

 

 

 

t' =

tK^ü 2 =

0,32

=

0,425

см.

 

Дк

3,7

 

 

 

146

Удельная магнитная проводимость для полей рассеяния обмотки якоря

Хо =

0,6

 

2/іП2

------ Г

Vf V*

lu ë

I —

10“ 8 =

 

 

 

" і”

 

 

 

 

------------ --

JLl

+

0,92 log

UЛП2

 

 

 

 

Ь,я + Ьп2

Iо

 

 

 

 

 

■I0“ 8 =

 

 

 

0,6 , , 2- | '2„„; + i

^

- 2 +

0.92 log ^ - ° '86

 

 

 

0,54 + 0,22

 

6,0

\

0,14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 4,05-10~8 Вб/(А-см).

 

Среднее значение реактивной э. д. с. в короткозамкнутой секции якоря

 

gp =

2w'c2kAdl0v2- ІО2 = 2.11 -4,05-10_ 8 -51 • 6,0-15,4- ІО2 = 0,42 В.

 

Э. д. с. в этой секции от поля якоря

 

 

еа = '

0,4лю'2Ацт2/0ц2-10_6

0,4л-11 -51 • 7,72-6,0-15,4-10_6

 

б„

 

 

 

 

 

1,8

 

0,28 В,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т2 — 60

 

7,72 — 4,0

см.

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

1,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Результирующая э. д. с. в короткозамкнутой секции якоря

е = ер + еа = 0,42 + 0,28 = 0,70 В, что допустимо, так как е < 1,5 В.

Компенсационная обмотка и добавочные полюсы продольной цепи ЭМУ

32. Число витков компенсационной обмотки, приходящееся на полюс,

/Ѵ„

792

117,. = (1,08 = 1,10)—2 =

1,09 — = 108.

38

33.Число витков обмотки добавочных полюсов,приходящееся на полюс,

 

0,SX2A ,ÄG6-108

0,8-4,05-10_ 8 -51 -1,3-0,04-10S _

л

д —

------------------------------------- —

------------------------------------------------------------------------------------ ^

4 »

 

и

2

 

где принято ftß Ä 1,30.

Ширину вершины зубца добавочного полюса в малых ЭМУ принимают

Ь31 я Ьк я 1,0 см.

34. Число пазов на половине дуги полюсного наконечника (рис. 5.1). Примем пазовое деление на статоре

tx = 0,95-/2 = 0,95-0,86 = 0,82 см.

Число пазов на одной половине полюса для размещения компенсацией ной обмотки

Ьп — 2L

=

6,3 — 2 0,82

2Кя -2-------

--------------2-0,82

2<і

 

где Ьп = ат2 = 0,82-7,72 = 6,3.

6*

147

35. Число проводников компенсационном обмотки в пазу статора

Л'к

Zu

36. Сечение и диаметр провода компенсационной обмотки и добавочног полюса

 

q' = — *= — — 0,67 мм2.

 

ь

ік.

3

 

 

 

По ГОСТ 7262—>54

(приложение 1) окончательно принимаем; qK=?

= 0,636 мма; dK/dKl lt =

0,90/0,99 мм; марка провода ПЭВ-2.

37.Площадь и размеры пазов статора.

Согласно позиции 34 на каждой половине полюсного наконечника ста» тора располагается по 3 паза; из них один большой и два малых. В большой паз укладываются проводники обмоток добавочного полюса, компенсацион­ ной и подмагничивающей. Подмагничивающая обмотка обычно занимает около 30—40% площади большого паза.

Площадь большого паза, занимаемая проводниками обмоток добавоч­ ного полюса и компенсационной;

площадь паза, занимаемая изолированными проводниками этих обмоток,

(NK+ W A) d l K _ (36 + 4)-0,993

54 мма;

/о ~ 0,72

площадь паза, занимаемая пазовой изоляцией,

Qn.ui = 0*п ' = О.3’36 ~ 11 мм2.

где периметр паза принят П' л 36 мм.

Общую площадь большого паза статора примем

<?П. = 1.3 К .„ I -г Qn.nl) = 1.3 (54 + 11) * 85 ММ».

Площадь малого паза, занимаемая изолированными проводниками ком­ пенсационной обмотки н пазовой изоляцией,

Л.

w

«-d l n зо-о.ээ»

П! _

 

То

=

0J2~ = 49 мм2;

<3''.п1 =

6ИЯ" =

0,3-30 = 9 мм2,

где принято Я" я 30 мм.

паза

статора

Общая площадь малого

Qni = Qn.nl + Qn.nl — 49 + 9 = 58 мм2.

Форму сечения большого и малых пазов статора примем трапецеидаль­ ной с одинаковой толщиной зубца по высоте. После вычерчивания пазов в масштабе размеры их получаются следующими;

большой паз н зубец;

/гп1 =

15 мм;

бп1 =

4

мм;

бп1 = 8,0

мм;

 

Ь31 =

6,0 мм;

 

 

 

 

 

малый паз и зубец:

h'n{ —

12 мм;

6^ =

4

мм;

ЬпѴ — 7,0

мм;

 

Ьа1 =

4,0 мм;

ап1 =

1,8 мм.

 

148

38. Сопротивление компенсационной обмотки и добавочных полюсов при » = 75^0

гк + лд =

і Ѵ ( ^ + *Ц'срх= 1 |22. 2 (108 4) 33 2,5 Ом.

 

5700-qK

5700-0,636

где /ср1 = 2 (/0 +

1,4 т2) = 2 (6 ,0 +

1,4-7,72) я 33 см.

Магнитная система ЭМУ

Как указывалось, магнитная система ЭМУ выполняется шихтованной (рис. 5.1).

Магнитная система второй ступени усиления

39. Э. д. с. продольной цепи якоря при нагрузке окончательно

£ (і = £/(і + 7 (і (г2 + /'|і + /'д) + Л = 6 0 + 2 (3,8 + 2,5)+ 2,4 = /5 В.

40. Полезное поперечное поле в воздушном зазоре при нагрузке

Фво

m E d

60-1-75

0,945ІО“ 3 Вб.

рпЫг

1-6000-792

 

 

41. Окончательное значение индукции поперечного поля под краем по­ люсного наконечника (рис. 5.3)

В&„ Фбт Ю4_

0,945ІО"3■ІО4 = 0,39 Т.

bJo

4-6,0

42.Длина воздушного зазора

б0,43^1+к г 4 : 0 ,4 ™ 1 - 1 0 - 4 : 0,04 см;

Böq 0,39

примем б = 0,04 см (позиция 4). 43. Высота сердечника якоря

 

А с а — Дн2—(2АП + dDJi)

4,92 — (2-1,2+ 1,0)

: 0,76 СМ,

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

где

dBJ1 я 0,20-4,92

я

1,0 см.

 

 

 

 

 

 

 

 

44. Размеры статора ЭМУ

 

 

 

 

 

 

 

Dh1 = Dh2 + 2Ö +

2fi'nl+ 2 h cl =

4,92 + 2 -0 ,0 4 + 2-1,5 + 2 - 1 = 10,0

см,

где высота сердечника статора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фб+ ю

0,945-ІО“ 3-10

=

1,0

см,

 

 

 

 

2-0,93-

2-0,93-0,85-6,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при этом принято ВС1 = 0,85 Т.

 

 

 

100 мм соответствует

 

Полученное значение наружного диаметра DH1 =

ГОСТ 6636—69 (приложение VIII).

 

 

 

 

 

 

 

45. М. д. с. для воздушного зазора.

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент воздушного зазора

 

 

 

 

 

 

k

А + Юб

 

А +106

 

 

 

 

 

 

 

®

А — önj + Ю6

А — Опі +106

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,86+ 10-0,04

0,82+10-0,04

=

1,32.

 

 

 

0.86 — 0,14 + 10-0,04

0 ,8 2 -0 ,1 8 + 10-0,04

 

 

 

 

 

149

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ