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

459

53.Сечение и диаметр провода подмагничивающей обмотки

Принятая предварительно в позиции 37 дополнительная площадь большого паза для размещения подмагничивающей обмотки равна

151

59. AL д. с. коммутационной реакции якоря

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

Fy = F6y + ^ , = 24 + 5.5 * 30.

61. Число витков обмотки управления на полюс

Ц7 = JjL . = — • = 750.

2/у 2-0,02

62.Сечение и диаметр провода обмотки управления

152

68.Механические потери в ЭМУ

Ga = ^4№ o + -D?;/K) v l O - 3 =

153

ГЛАВА ШЕСТАЯ

РАСЧЕТ ОДНОЯКОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ МАЛОЙ МОЩНОСТИ

Одноякорные преобразователи постоянного тока мощностью от нескольких десятков до сотен ватт служат для преобразования постоянного тока низкого напряжения в постоянный ток высокого напряжения. Они применяются для питания анодных и сеточных

генераторной. Источниками энергии для приведения в действие преобразователей малой мощности служат или аккумуляторные батареи соответствующего напряжения, или же низковольтные ге­ нераторы постоянного тока.

Диапазон мощностей этих преобразователей составляет от 10 до 500 Вт, при этом низшее напряжение Un равно 6,12 и 24 В, выс­

шее UB — 220, 450, 750, 1000 и 1500 В; скорость вращения 4000—

10 000 об/мин.

Эти преобразователи имеют закрытое исполнение и двухили четырехполюсную магнитную систему с одной обмоткой возбужде­ ния, питаемой от источника со стороны коллектора низшего напря­ жения. Так как магнитное поле возбуждения в этих преобразова­ телях является общим для двигательной и генераторной обмоток якоря, то соотношение между их э. д, с, определяется отношением

154

чисел проводников отдельных обмоток:

(6- 1)

но э. д. с. якоря

Ен = UH — ^гн/'он — А1/щ- н,

( 6- 2)

Ев — Uв + /гв/'гв + А£/щ. в,

тогда напряжение на зажимах высоковольтной генераторной об­ мотки на основании уравнений (6-1) и (6-2) будет

следовательно, оно зависит от напряжения источника питания пре­

и г2В — сопротивления их, Ом; А^/щН и ААщВ — переходные

падения напряжения в контактах соответствующей пары щеток низшего и высшего напряжения, В.

Так как токи в двигательной и генераторной обмотках якоря протекают в противоположных направлениях, то поперечные со­ ставляющие м. д. с. их в значительной мере взаимно компенси­ руются. Разность между ними определяется только током холостого хода преобразователя, обусловленного механическими и магнит­ ными потерями якоря. Это позволяет уменьшить воздушный зазор и снизить расход меди и потери на возбуждение.

6-1. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Основой для расчета одноякорных преобразователей постоян­ ного тока малой мощности являются следующие данные:

выходная мощность P ß, Вт;

напряжения UH и UB, В;

скорость вращения п, об/мин; возбуждение параллельное от низшего напряжения;

режим работы продолжительный, кратковременный; исполнение преобразователя закрытое, защищенное.

6-2. ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Определение диаметра и длины якоря преобразователя, как и в случае проектирования электродвигателей и генераторов постоян­ ного тока малой мощности, является также важнейшим этапом рас­ чета.

155

1. Расчетная мощность преобразователя

Расчетная мощность одноякорного преобразователя Р а пред­ ставляет собой произведение э. д. с. двигательной обмотки на ток якоря при нагрузке. Если приближенно положить, что потери в об­ мотках и контактах щеток преобразователей малой мощности со­ ставляют в среднем две трети общих потерь в них, то эта мощность

Рис. 6.2. Кривые к. п. д. малых одноякорных преобразова­ телен постоянного тока в зависимости от полезной мощности генераторной обмотки

может быть определена по следующей формуле:

Р а = £ н 4 н = — Зті— Р в , Вт,

где Р в — номинальная мощность генераторной обмотки якоря по

заданию, Вт; ^ — к. п. д. преобразователя, предварительно выби­ раемый по кривой рис. 6.2.

2. Токи и э. д. с. якоря при нагрузке

Величины токов и э. д. с. якоря при нагрузке преобразователя малой мощности предварительно можно определить по следующим

формулам:

156

где UH и Ув — номинальные напряжения машины по заданию, В; Рв — номинальная мощность генераторной обмотки якоря по за­

данию, Вт; т) — берется из позиции 1.

При этом величина тока возбуждения / Б малых преобразовате­ лей обычно составляет 6—12% от величины нагрузочного тока низ­ ковольтной стороны / н .

3. Машинная постоянная

где В6 — индукция в воздушном зазоре под полюсом при нагрузке, выбираемая по кривым рис. 1.2 для соответствующего режима ра­ боты в зависимости от отношения Рв!п\ А н — линейная нагрузка

якоря, выбираемая для малых преобразователей продолжительного и кратковременного режима работы на 30—40% меньше, чем соот­ ветствующее значение ее по кривым рис. 1.2 определяемое в зави­ симости от отношения Рв/п\ а — 0,60 ч- 0,70.

4. Диаметр и расчетная длина якоря

В преобразователях постоянного тока малой мощности отноше­ ние расчетной длины пакета якоря /0 к его диаметру или внутрен­ нему диаметру полюсов Dnl обычно находится в следующих пре­ делах:

1 = 1JD „1= 0,8-*- 1,2.

Внутренний диаметр полюсов и расчетная длина пакета якоря из формулы машинной постоянной будут

где п берется по заданию; Ра — из позиции 1; С — из позиции 3. Расчетные значения внутреннего диаметра полюсов £)п1 и длина пакета якоря /0 обычно округляются до ближайших стандартных чисел согласно ГОСТ 6636—69 (приложение VIII), при этом окон­

чательный диаметр якоря будет

А .2 = А іі—26, см,

где 6 — длина воздушного зазора между полюсами и якорем по позиции 10.

157

S. Окружная скорость якоря

Ѵ-х 1x0,12,1-ІО“ 2, м/с,

60

где п берется по заданию; Dn2 — из позиции 4.

6. Полюсный шаг и расчетная полюсная дуга

т, = — — , Ь0= ат,, см,

2р

где число полюсов машины принимается: 2р — 2 при мощностях до 200—300 Вт; 2р = 4 при мощностях свыше 300 Вт;

а берется из позиции 3; Dn2 — из позиции 4.

7. Частота перемагничиванпя стали якоря

U ^ , Гц.

60

е-З. ОБМ ОТКА ЯКОРЯ

В преобразователях постоянного тока малой мощности при двухполюсном исполнении применяется простая петлевая обмотка, а при четырехполюсном — простая волновая обмотка якоря.

Расчет этой обмотки производится так же, как и для двух кол­ лекторного генератора постоянного тока, по формулам позиций 8—15 гл. 1, в которых значения отдельных величин берутся: £ н и Ев — из позиции 2; В6 — из позиции 3, D(|9 и lQ— из позиции 4

и Ь0 — из позиции 6; остальные величины определяются по ходу расчета.

8. Размеры зубцов, пазов и проводов обмотки якоря

Все изложенное в гл. 1 относительно размеров пазов и проводов обмотки якоря для малых электродвигателей и генераторов по­ стоянного тока целиком может быть отнесено и к рассматриваемым здесь преобразователям, поэтому расчет их для преобразователей производится, так же как и для двухколлекторного генератора по­ стоянного тока, по формулам позиций 16—24 гл. 1, в которых зна­ чения отдельных величин берутся: / 2Н и / 2В — из позиции 2; В6 —

из позиции 3; £)н2 и /0 — из позиции 4 и 2р — из позиции 6; осталь­ ные величины берутся из соответствующих последующих позиций гл. 6.

9. Коллектор, щеткодержатели и щетки

Конструктивное оформление коллектора и щеточного аппарата

иих расчет для малых преобразователей производится, так лее как

идля двухколлекторного генератора постоянного тока, по форму-

158

лам позиций 25—32 гл. 1, в которых значения отдельных величин берутся: / 2Н и / 2В — из позиции 2; £>н2 и lQ— из позиции 4 и ѵ2 —

из позиции 5; остальные величины берутся из соответствующих последующих позиций гл. 6.

6-4. МАГНИТНАЯ СИСТЕМА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Магнитная система преобразователей постоянного тока малоймощности обычно выполняется в виде сплошного стального корпуса с отъемными цельными или шихтованными полюсами (рис. 1.13, а).

10. Расчет магнитной системы преобразователя

Расчет этой системы производится, так же как и рассмотренных в первом разделе малых машин постоянного тока, по формулам по­ зиций 33—46 гл. 1 со следующим видоизменением некоторых из этих позиций.

Как указывалось выше, благодаря значительной взаимной ком­ пенсации поперечных составляющих м. д. с. двигательной и гене­ раторной обмоток якоря преобразователя воздушный зазор под его полюсами можно допускать меньше, чем в генераторе соответст­ вующей мощности. Поэтому формула для длины воздушного зазора в позиции 33 гл. 1 для преобразователя имеет вид:

: 0,8 Т2(Л//----— • 10- '1, см,

в 6

где В6 — берется из позиции 3; т9 — из позиции 6; А н и А в — ли­

нейные нагрузки низковольтной и высоковольтной обмоток якоря, полученные в соответствующих позициях настоящей главы.

При определении результирующей м. д. с. якоря преобразова­ теля FR по позиции 35 в последнюю нужно внести следующие из­

менения:

а) поперечная м. д. с. якоря Fq определяется по переходной характеристике рис. 1.14 путем перемещения вправо прямоуголь­ ника abed с основанием Ь0 [Ан—Л в);

б) продольная и коммутационная м. д. с. якоря F^ и FKопреде­ ляются отдельно для низковольтной и высоковольтной обмоток якоря:

где Ь{. н и Ьк в —• ширины коммутационных зон низковольтной и высоковольтной обмоток якоря, вычисляемые по формуле пози-

159