книги / Проектирование электрических машин
..pdfЗдесь |
коэффициент |
4и' прини |
||
мается по рис. |
8-26; |
|
|
|
\ , = |
1 .2 5 |
+ - £ * - , (8 -7 9 а ) |
||
|
|
О0|( |
|
Of| |
где размеры |
hx, Л2, |
Ьп — по рис. |
||
8-27; |
|
|
|
|
|
К я = bJ26a |
(8-796) |
||
bzi — по |
рис. 8-14; |
|
|
|
Рис. 8-26. К расчету результирующего ко эффициента проводимости пазового рассе яния.
бд — воздушный |
зазор |
под до |
|
полнительным полюсом, |
предвари |
||
тельно |
принимается |
6Д« 0 ,0 2 D\ |
|
Ял= |
0 ,7 5 при бандажах |
на лобо |
|
вой части обмотки якоря из магнит ной проволоки и Ял= 0 ,5 при стеклобандажах и бандажах из немаг
нитной |
проволоки; |
ширина |
|
у" |
— |
относительная |
|
щетки, |
определяющая число одно |
||
временно |
коммутируемых |
секции: |
|
V" = |
-7 М - ( 1 + |
— I |
(8-80) |
|
|
*к |
V |
Р / |
|
где tK— коллекторное |
деление. |
|||
При расчете Я'; по (8-78) — (8-80) |
||||
необходимо |
|
предварительно |
вы |
|
брать ширину щетки. Ширина щет ки принимается 6щ= (2 -ь 4 )(к при простых волновых обмотках, 6Щ= = (нп+0,5)/„ при простых петлевых обмотках и Ьщ>3/К при двухходо
вых петлевых обмотках.
Ширина щетки 6Щ определяет
ширину зоны коммутации Ь3,к, т.е.
Рис. 8-27. Расчетные размеры паза.
ширину дуги окружности поверхно сти якоря, в границах которой на ходятся коммутируемые секции:
Диаметр коллектора DK, коллек торное деление (к, а также ив вы бирают согласно § 8-4; укорочение обмотки в коллекторных делениях
е«= -^ — У\ принимается всегда со
знаком плюс. Ширина щетки долж на обеспечить ширину зоны комму тации:
К,к < ( 0 , 5 5 - 0,7) {х~ Ь р), |
(8-82) |
|||
где т — Ьр= |
511|3. |
|
|
|
Верхние |
границы |
этого |
отноше |
|
ния относятся к машинам |
с |
диа |
||
метром якоря до 0 ,2 |
м, нижние зна |
|||
чения принимаются |
при диаметрах |
|||
якоря выше 0,4 м. При отсутствии
добавочных |
полюсов |
в маши |
нах малой |
мощности |
отношение |
ba.it/ (т — Ьр) |
можно |
выбирать в |
пределах 0,8— 1,25.
Принятое значение ширины щет ки округляется до ближайшего стандартного размера Ьш (см. табл. П-34).
361
Выбор марки щеток для машин |
больше Ер, чтобы процесс коммута |
||
постоянного тока — весьма сложная |
ции протекал с некоторым ускоре |
||
задача, так как от марки щеток за |
нием. При расчете индукции в воз |
||
висят коммутация машины и срок |
душном |
зазоре под добавочными |
|
службы |
коллекторно-щеточного |
полюсами |
Ябд принимают расчет |
узла. |
|
ное значение реактивной ЭДС Е'р = |
|
На практике марку щеток опре |
= (1,05+ 1,1)£Р. |
|
|
индукция В6л |
||||||||||||||||||
деляют в соответствии с условиями |
В |
этом |
случае |
|
||||||||||||||||||
работы |
|
согласно |
табл. |
П-35, |
где |
равна, Тл: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
приведены основные |
технические |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
данные наиболее распространенных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
<8'87» |
||||||||||||
марок |
щеток |
и области |
их |
приме |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
нения. |
|
|
|
площадь |
всех |
ще |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Контактная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
ток, м2, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
2Sm = |
|
|
. 10—*, |
(8-83) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
где |
/ щ — плотность |
тока |
в |
щеточ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
ном |
контакте, |
|
А/см2 |
|
(см. |
табл. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
П-35). |
|
|
|
площадь |
щеток од |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Контактная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
ного бракета |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
5 щ,с = |
2 8ш/2р. |
|
(8-84) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
По |
табл. П-34 |
выбирают |
длину |
Ширина |
наконечника добавоч |
|||||||||||||||||
/щ одной щетки, определяют пло |
||||||||||||||||||||||
щадь |
щеточного |
|
контакта |
одной |
ного полюса 6д,н (рис. 8-28), м, |
|||||||||||||||||
щетки |
5 щ=6щХ/щ |
и рассчитывают |
|
Ьд.н < |
(0,55 ч- 0,75) b3iK. |
(8-88) |
||||||||||||||||
число щеток |
на |
|
один |
|
щеточный |
Длину наконечника добавочного |
||||||||||||||||
болт: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
^ 5 - = АГЩ. |
|
|
(8-85) |
полюса /д,н принимают равной дли |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
не якоря /д,н= /а. Магнитный поток |
|||||||||||||||||
|
|
|
Ощ |
|
|
|
|
|
|
добавочного |
полюса |
в |
воздушном |
|||||||||
По |
выбранным |
размерам |
щеток |
зазоре |
в зоне |
коммутации, Вб, |
||||||||||||||||
6щ, /щ и Мщ определяют фактичес |
|
|
Фад = Я о А Л . н. |
<М9) |
||||||||||||||||||
кую контактную площадь и уточня |
|
|
||||||||||||||||||||
ют плотность тока в щеточном кон |
где |
6 д Н= 6д,„+ 2бд |
— |
расчетная |
||||||||||||||||||
такте /щ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ширина |
полюсного |
наконечника до |
||||||||||
Активная |
длина |
коллектора |
при |
бавочного полюса. |
|
в |
сердечнике |
|||||||||||||||
шахматном |
расположении |
щеток |
Магнитный |
поток |
||||||||||||||||||
по длине |
коллектора, м, |
|
|
|
добавочного полюса, |
Вб, |
|
|
||||||||||||||
/„ = |
ЛГЩ(/щ + |
0,008) + |
0,01, (8-86) |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
Фд = |
ОдФлд, |
|
(8-90) |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
где /щ — длина |
щетки, |
м. |
|
|
где ад — коэффициент рассеяния до |
|||||||||||||||||
Механический |
расчет коллекто |
|||||||||||||||||||||
бавочных |
полюсов; |
огд=2,5ч-3,5 |
||||||||||||||||||||
ров приведен |
в гл. 9. |
|
|
|
|
для |
машин |
без |
|
компенсационной |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
обмотки, ад= 2 |
для |
машин |
с ком |
|||||||
8-9. РАСЧЕТ ДОБАВОЧНЫХ ПОЛЮСОВ |
|
пенсационной |
обмоткой. |
|
|
|||||||||||||||||
Магнитодвижущая |
сила |
обмот |
Ширину сердечника добавочного |
|||||||||||||||||||
полюса |
Ьл |
предварительно опреде |
||||||||||||||||||||
ки |
добавочных |
полюсов |
должна |
ляют по зависимости на рис. 8-29, а. |
||||||||||||||||||
создать в зоне коммутации магнит |
Длину |
сердечника |
добавочного по |
|||||||||||||||||||
ное поле, индуктирующее в комму |
люса /д принимают равной длине |
|||||||||||||||||||||
тируемой |
секции |
ЭДС |
коммутации |
якоря; для машин с диаметром яко |
||||||||||||||||||
£ к, направленную |
встречно |
к реак |
ря до 0,132 м длина /д короче дли |
|||||||||||||||||||
тивной |
ЭДС |
Ер. Электродвижущая |
ны полюсного наконечника |
на (5— |
||||||||||||||||||
сила |
£ к |
должна |
быть несколько |
10)•10-3 м. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
362
Расчет МДС обмотки добавочных полюсов
Ле п/п. Расчетная величина
1Магнитный поток в воздушном зазоре
2Магнитная индукция в воздушном зазоре
3Магнитное напряжение воздушного зазора
4Магнитная индукция в зубцах якоря
5Напряженности магнитного поля в зубцах якоря по табл. П-20
6 Средняя напряженность поля в зубцах
7Магнитное напряжение зубцов
8Магнитная индукция в спинке
ярма:
на участке согласного на правления главного пото ка и потока добавочных полюсов па участке встречного на
правления главного потока и потока добавочных по
люсов 9 Напряженность магнитного
поля:
на участке с индукцией
на участке с индукцией
Bj2
средняя напряженность магнитного поля в ярме
10 Магнитное напряжение ярма якоря
11Магнитный поток добавочного полюса
12Магнитная индукция в сердеч
нике добавочного полюса
13Напряженность магнитного по ля в сердечнике добавочного
полюса
14Магнитное напряжение в сер дечнике добавочного полюса
15Магнитное напряжение воз душного зазора между ста
ниной н добавочным полю
сом 16 Магнитная индукция в ста
нине:
на участке согласного на правления магнитных по токов глаппого и добавоч ного полюсов на участке встречного на
правления магнитных по токов главного и доба вочного полюсов
Расчетная формула
|
фвд |
|
|
я |
ф вд |
В0д = Т ~ Г |
||
|
|
ед ‘Л |
'?6д = |
0,8бд АвдВвд.10« |
|
Bzl = |
*zlfl6A |
|
Вг2 = кг2ВЙД |
||
Bz3 = |
*23 Ввд |
|
|
Нп |
|
|
Нгг |
|
|
н 23 |
|
|
Н21 + 4Нг2 + Н2Я |
|
“ |
|
6 |
Fz = Lz Нгср |
||
|
ф 6 + фбд |
|
Bjl = |
2Sj |
|
|
ф в ~ ф бд |
|
J- |
= ------- ~ ------ |
|
|
2Sj |
|
|
"и |
|
|
И}2 |
|
|
- |
Н и - И » |
« jc p |
2 |
|
|
F] — Hjcp F) |
|
|
Фд = °дФвд |
|
Br „ - |
- ф д |
|
°с.д |
j, i |
|
|
|
In |
|
Нс.п |
|
Fс,д — Hс.л Лл |
||
|
|
ф . + фл |
|
“ “ |
2SC |
|
|
<IV - Ф д |
Bci~ |
2Sa |
|
Т а б л и ц а 8-21
Единица величины ное значе
ние
Вб
Тл
А
Тл
Тл
Тл
А/м
А/м
А/м
А/м
А/м
Тл
Тл
А/м
А/м
А/м
А
Вб
Тл
Тл
А
А
Тл
Тл
1
363
Продолжение табл. 8-21
№ п/п. |
|
Расчетная |
величина |
|
Расчетная формула |
Единица |
Численное |
||
|
|
ООЛН'ШПЫ |
|
||||||
17 |
Напряженность магнитного по- |
|
|
|
|
|
|||
|
ля в станине: |
с |
индукцией |
|
|
н С1 |
А/м |
|
|
|
на |
участке |
|
|
|
||||
|
Bci |
участке |
с |
индукцией |
|
|
Ис2 |
А/м |
|
|
на |
|
|
|
|||||
18 |
Вс2 |
|
|
|
.j |
|
п С1— НС2 |
|
|
Средняя |
напряженность маг |
с.ср |
А/м |
|
|||||
|
2 |
|
|||||||
|
нитного поля |
в |
станине |
|
|
|
А |
|
|
19 |
Магнитное напряжение участка |
|
Fc = Wc.cp Ц |
|
|||||
20 |
станины |
|
напряжений |
^ |
= ^ - 1 - Ft + Fj + |
А |
|
||
Сумма магнитных |
|
||||||||
|
всех участков |
|
|
+ Р С.Д + F6a! + Fc |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||
21 |
МДС обмотки добавочного по |
|
Гд = |
Fav -I- - J - |
А |
|
|||
|
люса |
|
|
|
|
|
|
|
|
Индукция в сердечнике добавоч ного полюса, Тл,
(8-91)
М д
Она не должна превышать 1,6 Тл.
Сердечники добавочных полюсов выполняют из СтЗ при диаметрах якоря до 0,16 м, при больших диа метрах — из листов электротехни ческой стали марки 3411 толщиной 1,0 мм. В зависимости от отношения ширины полюсного наконечника к ширине сердечника форма по перечного сечения дополнительного полюса может быть прямоугольной (рис. 8-28) и прямоугольной со скошенным наконечником при
Ьд,«<Ьд.
Для расчета МДС обмотки до бавочных полюсов необходимо оп ределить магнитные напряжения отдельных участков и полную МДС магнитной цепи на один полюс в соответствии с табл. 8-21.
Распределение магнитных пото ков главных полюсов ФР и добавоч ных полюсов Фд в магнитной систе ме машины показано на рис. 8-29,6.
Магнитодвижущая сила обмотки добавочных полюсов для машин постоянного тока без компенсаци онной обмотки находится в преде лах
Гд = (1.2 1,4) |
. (8-92) |
Число витков обмотки на один добавочный полюс
Рис. 8-29. К расчету магнитной цепи доба |
= |
^ й , |
(8-93) |
|||
вочных полюсов. |
|
|
|
|
|
|
а — зависимость |
ширины добавочных |
полюсов |
от |
где ад — число |
параллельных |
вет |
диаметра якоря: |
0 — магнитные цепи |
главных |
н |
вей обмотки добавочного полюса, |
||
добавочных полюсов. |
|
|
||||
364
обычно ад= 1 ; |
при наличии компен |
|
ZP — сумма |
потерь |
в |
маши |
||||||||||||||
сационной |
обмотки |
|
равно |
числу |
|
|
|
не, кВт; |
|
|
|
|
||||||||
параллельных |
ветвей |
компенсаци |
|
Ях — потребляемая мощность, |
||||||||||||||||
онной обмотки; число витков округ |
|
|
|
кВт. |
|
|
|
|
|
|||||||||||
ляется до ближайшего целого числа. |
Сумма |
потерь |
в машине |
в об |
||||||||||||||||
Сечение |
провода |
обмотки |
доба |
|||||||||||||||||
щем случае, кВт, |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
вочных полюсов, м2, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
S |
Р = |
Я0а+ Я эх + |
Рэ,а+ Рэ.я+ |
Яа-К + |
|||||||||||
|
|
|
<7д = ~ Т |
- |
|
|
|
(8-94) |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
+ |
Л ц |
+ |
Рст + Р ML-X “Г |
Р доОу |
(8 -9 8 ) |
|||||||||
|
|
|
|
|
Яд-'д |
|
|
|
|
|||||||||||
Средине |
значения |
/ д машин по |
где |
ЯЭа— электрические |
потери |
|||||||||||||||
стоянного |
|
тока |
при |
|
исполнении |
|
|
|
в обмотке |
якоря; |
|
|||||||||
IP44 |
могут |
быть примяты |
(2—3 )Х |
|
Рэ#с— электрические потери в |
|||||||||||||||
Х 106 |
А/м2, |
при |
исполнении IP22— |
|
|
|
стабилизирующей |
об |
||||||||||||
(4,5—6,5) - 106 А/м2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
мотке; |
|
|
|
|
|
||||||
Марка |
|
провода |
и тип |
обмотки |
|
Яэ,„— электрические потерн в |
||||||||||||||
добавочных |
полюсов |
|
выбираются |
|
|
|
обмотке параллельного |
|||||||||||||
согласно рекомендациям табл. 8-20. |
|
|
|
возбуждения; |
|
|
|
|||||||||||||
По выбранному |
стандартному сече |
|
Яэ,д — электрические потери в |
|||||||||||||||||
нию |
проводника |
уточняется |
плот |
|
|
|
обмотке |
добавочных |
||||||||||||
ность тока / д. |
|
|
размещения ка |
|
|
|
полюсов; |
|
|
|
|
|||||||||
После |
проверки |
|
Яэ,к— электрические потери в |
|||||||||||||||||
тушек главных и добавочных полю |
|
|
|
компенсационной |
|
об |
||||||||||||||
сов с учетом |
принятых |
припусков |
|
|
|
мотке; |
|
|
|
|
||||||||||
на разбухание катушек (см. § 8-7) |
|
Ящ— электрические потери в |
||||||||||||||||||
определяют окончательные размеры |
|
|
|
переходном |
|
контакте |
||||||||||||||
витка катушки, м: |
|
|
|
|
|
|
|
|
щеток |
на |
коллекторе; |
|||||||||
*д.сР=2(Ьд + |
/д)+я(&ктд+2Д1И)1(8-95) |
|
Яст— магнитные |
потери в |
||||||||||||||||
|
|
|
стали |
якоря; |
|
|
|
|||||||||||||
где 6Д и /д - |
ширина |
и длина сер |
|
Ямсх— суммарные |
механичес |
|||||||||||||||
дечника добавочного полюса; |
|
|
|
|
кие потерн; |
|
|
|
||||||||||||
&кт,д — ширина |
катушки |
доба |
|
ЛгоО |
добавочные потерн. |
|||||||||||||||
вочного полюса; |
|
|
|
|
|
|
Электрические потерн в обмотке |
|||||||||||||
Аиз — односторонний |
размер за |
|||||||||||||||||||
якоря, кВт, |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
зора |
между |
сердечником |
добавоч |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
ного полюса и катушкой с учетом |
|
|
Я * = |
И Г * . |
|
(8 -9 9 ) |
||||||||||||||
изоляции |
сердечника; |
|
Диа= (1,7-j- |
Электрические |
потерн |
в |
стаби |
|||||||||||||
4 -2,2)-10-3 м при диаметрах якоря |
||||||||||||||||||||
до 0,5 м. |
|
|
|
|
обмотки |
доба |
лизирующей обмотке. кВт, |
|
|
|||||||||||
Сопротивление |
|
|
Я*.с = / 2Яс*Ю^. |
|
(8-ЮО) |
|||||||||||||||
вочного полюса в холодном состоя |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
нии, Ом, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Электрические |
потерн |
в |
|
цепи |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
• |
|
(М б) |
обмотки |
параллельного |
возбужде |
|||||||
|
|
|
|
|
1,4 |
|
|
ния, кВт, |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Масса |
меди |
обмотки |
добавоч |
^ . B = ^»^D*10_3 = ^ L Ю Л |
(8-101) |
|||||||||||||||
ных |
полюсов |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
т д= 8900 /д.ср а>д• 2рл<7Д. |
(8-96а) |
где |
Uа— напряжение |
на |
выводах |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
8-10. ПОТЕРИ И КПД. РАБОЧИЕ |
|
|
обмотки |
возбуждения. |
|
в обмотке |
||||||||||||||
|
|
Электрические потерн |
||||||||||||||||||
ХАРАКТЕРИСТИКИ |
|
|
|
|
|
|
добавочных полюсов, кВт, |
|
|
|||||||||||
Коэффициент |
полезного |
дейст |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
вия машины, %, |
|
|
|
|
|
|
|
|
Я э>я = / - Л я - 1 0 - 3. |
|
(8 -1 0 2 ) |
|||||||||
11 = |
|
100 = |
Т ^ Г Г р |00’ |
(8'97) |
Электрические потерн |
в компен |
||||||||||||||
|
сационной |
обмотке, кВт, |
|
|
|
|||||||||||||||
где |
Я„— номинальная |
|
полезная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
мощность машины, кВт; |
|
|
Я э,к = |
Ю "3. |
|
(8 -1 0 3 ) |
||||||||||||
365
Электрические потери в переход |
8-30. Семейство кривых А на этом |
||||
ном контакте щеток на коллекторе, |
рисунке относится к машинам с вен |
||||
кВт, |
|
|
тиляторами, установленными на ва |
||
|
Рщ= |
2Д1/и1/ ' Ю~\ (8-104) |
лу машины, семейство кривых Б— |
||
|
к машинам, |
приводные |
двигатели |
||
Значение |
2ДUm определяется |
вентиляторов |
которых |
не установ |
|
для |
конкретной марки щеток по |
лены на машинах. |
|
||
табл. |
П-35. |
|
|
|
|
Магнитные потери в стали зуб цов и ярма якоря, кВт,
X (Щ/П' + Щт,). |
(8-105) |
||
Масса |
стали |
зубцов |
якоря с |
овальными |
пазами, |
кг, |
|
/712= 7800Zbz {hx+ |
l6kc. |
(8-106) |
|
Масса стали зубцов с прямо |
|||
угольными |
пазами, |
кг, |
|
т =7800 Zb,cphn lbkc. |
(8-107) |
||
Масса стали спинки ярма, кг, |
|||
и ,_ 7 8 0 0 " 1 ( ° - .2" / ^ Ь л - |
|||
|
|
|
(8-108) |
При наличии аксиальных кана |
|||
лов в спинке ярма при расчете мас сы необходимо учитывать уменьше
ние |
площади |
сечения стали ярма |
|
на |
площадь поперечного |
сечения |
|
всех каналов. |
|
|
|
Суммарные |
механические поте |
||
ри, |
кВт, |
|
|
^"мех = ^*т.ш "Ь ^веит "Ь ^т.п» |
(8-109) |
||
где |
РТ,щ— потери на трение щеток |
||
о коллектор; |
|
|
|
75всит+7>т,п — потери на |
венти |
||
ляцию и трение в подшипниках. |
|||
При средних |
значениях |
удель |
|
ного нажатия на щетку 3-104 Па (0,3 кгс/см2) и коэффициенте тре ния щеток о коллектор, равном 0,25, потери на трение щеток о кол лектор, кВт,
|
Ятщ = |
7 ,5 2 $ щ*к, |
(8-110) |
|
где |
2S m— суммарная |
площадь |
||
|
контакта всех |
щеток, |
||
|
м2; |
|
скорость |
|
|
vK— окружная |
|||
|
коллектора, |
м/с. |
||
Средние значения потерь Люит-Ь |
||||
;+Р т,п |
можно |
определить |
по рис. |
|
шипниках.
Добавочные потери при номи нальной нагрузке, кВт:
для некомпенсированных машин
^ 06= 0 ,0 1 ^ - ; |
(8-111) |
% |
|
для компенсированных |
машин |
Рао б = 0,005^ -, |
(8-112) |
Ли |
|
где т)н — предварительное значение КПД по рис. 8-6.
При номинальной нагрузке КПД
определяется |
в следующем |
по |
|
рядке. |
|
|
|
Задают |
значения |
тока |
якоря |
/« 0 .1 /,,; / да0,25/„; |
/да0,5/„; /да |
||
да0,75/я; /« 1 |
,0 /„ ; /« 1 ,2 5 /„ . |
|
|
Для каждого значения тока оп ределяют мощность, кВт:
P1= f/11/.1 0 - 3+ ( / D/ D.II.1 0 ^ . (8-113)
Рассчитывают суммарные поте ри 2 Р. Для каждого значения тока
определяют полезную мощность на валу Рг и по (8-97) определяют
КПД. |
|
зависимость |
P2= f(l), |
Строят |
|||
г| = Ф (/) |
и |
для номинального зна |
|
чения |
Ргм |
определяют |
номиналь |
ное значение тока якоря /„ и номи нальный КПД г)„.
Электромагнитная мощность при
номинальном значении тока |
якоря |
Р' = Р г - Р * а- Р о ,с - |
|
- Р о я - Р м - Р щ - |
(8-П4) |
Номинальное значение ЭДС, В, |
|
Ец~ Р'Ип- |
(8-П5) |
Номинальное значение магнит ного потока Фб„ и суммарную МДС F*и определяют по характеристике холостого хода машины; по пере ходной характеристике рассчитыва ют размагничивающее действие реакции якоря Fqd.
Номинальная частота вращения, об/мин,
Пн |
60Е„ |
' |
(8-116) |
{p/a)NФб1| |
|
Номинальный ток обмотки па раллельного возбуждения
2А(/Щ— падение |
напряжения б |
||
щеточном |
контакте, |
принимается |
|
согласно |
приложению |
IV. |
является |
Однако £ в (8-120) |
|||
сложной |
функцией |
тока |
якоря /, |
тока возбуждения /„ и состояния |
|||
магнитной цепи машины. Для опре деления ЭДС £ необходимо задать
ся током |
возбуждения |
/ п и током |
|||
якоря I, |
рассчитать результирую |
||||
щую МДС согласно (8-64): |
|
||||
^ ^ - £ , ± £ , 4 ( 8 - 1 2 1 ) |
|||||
По |
характеристике |
намагничи |
|||
вания, |
построенной согласно |
табл. |
|||
8-19, определяется ЭДС £. |
|
||||
Если |
при |
указанных |
расчетах |
||
напряжение на выводах |
генератора |
||||
U= const, |
а |
рассчитывается |
зави |
||
симость |
тока |
возбуждения от |
тока |
||
нагрузки / и= / ( / ) , то полученная характеристика называется регули ровочной.
Если принимается полное сопро тивление в цепи обмотки возбужде
ния rnv = con st |
и определяется за |
||||
висимость напряжения U на выво |
|||||
дах |
машины |
от |
тока |
нагрузки: |
|
U = f (/), |
то полученная |
характери |
|||
стика |
является |
внешней |
характери |
||
стикой |
генератора. |
В этом случае |
|||
|
lB,u= - z ~ Fc + Fqd |
. |
(8-П7) |
МДС в |
(8-121) |
f 0= J L Wu, |
где |
||||||||||
|
|
|
|
0»в |
|
|
|
w„ — число |
витков |
обмотки |
воз |
||||||
Вращающий |
момент |
на |
валу |
||||||||||||||
двигателя, Н-м, |
|
|
|
|
буждения. |
расчета |
серии внешних |
||||||||||
|
|
М = |
д,~ |
|
|
|
(8-118) |
Путем |
|||||||||
|
|
п |
|
|
характеристик для |
нескольких |
зна |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
чений г„2 |
можно |
построить нагру |
||||||||
Ток двигателя |
|
|
|
|
зочную |
характеристику, |
дающую |
||||||||||
|
|
/щ |
|
|
|
|
(8-П9) |
зависимость |
напряжения |
U на |
вы |
||||||
|
|
|
|
|
|
водах машины от тока возбуждения |
|||||||||||
Зависимости М, п, т|, / от полез |
|||||||||||||||||
/ о для |
принятого |
значения тока на |
|||||||||||||||
ной |
мощности |
на |
валу Ръ опреде |
грузки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ляют |
рабочие характеристики дви |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
гателя. |
расчете |
рабочих |
характе |
8-11. ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛОВОГО |
|
||||||||||||
При |
|
||||||||||||||||
ристик |
генераторов |
принимается |
И ВЕНТИЛЯЦИОННОГО РАСЧЕТОВ |
|
|||||||||||||
частота |
вращения |
якоря |
п = const. |
МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА |
|
|
|||||||||||
Напряжение |
на выводах генера |
Тепловой и вентиляционный рас |
|||||||||||||||
тора, |
В, |
определяется |
из |
основного |
|||||||||||||
четы машин постоянного тока ос |
|||||||||||||||||
уравнения напряжения |
|
Rc + |
новываются |
на |
общих |
принципах |
|||||||||||
|
U = |
E - / ( R a + Rtt + |
расчета |
тепловых |
и |
вентиляцион |
|||||||||||
|
|
4- Rn) — 2Д(/Ш, |
|
(8-120) |
ных схем |
электрических |
машин, из |
||||||||||
|
|
|
ложенных |
в гл. 5. |
|
|
|
|
|||||||||
где Е — ЭДС обмотки |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
якоря; |
Для |
приближенной |
оценки |
теп |
|||||||||||||
Ra, Як. Rc, |
Яд — сопротивления, |
ловой |
напряженности |
машины |
до |
||||||||||||
определяются |
по |
(8-26), |
(8-51), |
статочно |
определить |
превышения |
|||||||||||
(8-74) и |
(8-96) |
соответственно; |
температуры |
отдельных |
ее актив |
||||||||||||
367
ных |
частей |
при |
выбранных |
элект |
|
Для |
расчета |
потерь, |
отводимых |
|||||||||||||||||||
ромагнитных нагрузках и геометри |
охлаждающим внутренние |
объемы |
||||||||||||||||||||||||||
ческих |
размерах. |
|
|
|
|
средние |
машины воздухом и наружной по |
|||||||||||||||||||||
Обычно |
рассчитывают |
|
верхностью |
машины, |
принимают, |
|||||||||||||||||||||||
превышения |
температуры |
обмоток |
что |
через |
|
наружную |
поверхность |
|||||||||||||||||||||
якоря, |
|
возбуждения, |
добавочных |
отводится часть потерь обмоток воз |
||||||||||||||||||||||||
полюсов и компенсационной, а так |
буждения, |
стабилизирующей, |
доба |
|||||||||||||||||||||||||
же |
поверхности |
коллектора. |
|
вочных полюсов и компенсационной, |
||||||||||||||||||||||||
Эти |
|
превышения |
температуры |
равная: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
с учетом |
приближенного |
|
расчета |
|
при исполнениях по степени за |
|||||||||||||||||||||||
должны быть ниже предельных до |
щиты и способу охлаждения |
IP22, |
||||||||||||||||||||||||||
пускаемых |
|
значений, |
установлен |
IC01, IP22, 1C17, IP44, IC37 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
ных ГОСТ 183-74, не менее чем на |
|
Л , . р = 0 . 1 ( />. , г + |
Р ..х |
+ |
|
|
||||||||||||||||||||||
10% . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Прн |
расчете |
средних |
превыше |
|
|
|
+ |
р „ |
+ |
Л,.,): |
|
|
(8-|22> |
|||||||||||||||
ний температуры |
активных |
частей |
|
при |
исполнении |
IP44, |
IC0041 |
|
||||||||||||||||||||
машины необходимо сопротивления |
|
|
||||||||||||||||||||||||||
обмоток привести |
к предельным до |
|
Я |
пар |
-=0,3 (Я |
в.т |
->-Я |
|
+ |
|
|
|||||||||||||||||
пускаемым |
|
температурам |
для |
вы |
|
|
|
' \ |
|
|
1 |
с,т |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
+ |
Ядт + |
Якт); |
|
|
(8-123) |
|||||||||||||||||||
бранного |
класса |
нагревостойкостн |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
изоляции. |
Для этого сопротивления, |
при |
исполнении |
IP44, |
ICO141 |
|
||||||||||||||||||||||
вычисленные при |
расчете |
рабочих |
|
Л ,р |
= |
о>4 ( Л , т + |
я |
, т -1- |
|
|
||||||||||||||||||
характеристик, |
необходимо |
умно |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
жить на |
коэффициент kT. При клас |
|
|
|
+ |
Яд.т+Я «1Т). |
|
|
(8-124) |
|||||||||||||||||||
се |
нагревостойкостн |
изоляции |
В |
Потери, |
отводимые |
|
охлаждаю |
|||||||||||||||||||||
kT= |
1,15, |
при |
классе |
нагревостой- |
|
|||||||||||||||||||||||
кости F Ат= |
1,07, при классе нагре- |
щим воздухом из внутреннего объе |
||||||||||||||||||||||||||
востойкости |
Н Ат= |
1,145. |
|
машин |
ма машины, составляют: |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
Вентиляционный |
расчет |
|
|
2Я' = 2 Я - Я 11а1„ |
|
(8-125) |
||||||||||||||||||||||
постоянного тока также выполняют |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
с использованием |
средних |
значе |
где |
2 Я = Я 1—Ян, а |
при |
исполнении |
||||||||||||||||||||||
ний |
аэродинамических сопротивле |
IP44 |
2 Я = Я ,—Я„—А(Ят.п+ Я вв„т). |
|||||||||||||||||||||||||
ний |
и |
|
конструктивных |
размеров |
Соответственно |
|
потери Я ', отво |
|||||||||||||||||||||
вентиляционных |
устройств |
серий |
димые охлаждающим |
воздухом |
из |
|||||||||||||||||||||||
ных машин. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
внутреннего |
объема |
|
машины через |
|||||||||||||||||
Для |
|
теплового |
и |
вентиляцион |
|
|||||||||||||||||||||||
|
поверхность г-й обмотки |
главных и |
||||||||||||||||||||||||||
ного |
расчетов |
машины необходимо |
||||||||||||||||||||||||||
добавочных полюсов, в зависимости |
||||||||||||||||||||||||||||
установить |
мощности |
тепловых |
по |
|||||||||||||||||||||||||
от исполнения машины |
и |
системы |
||||||||||||||||||||||||||
токов, |
площади отдельных |
поверх |
||||||||||||||||||||||||||
охлаждения |
согласно |
|
(8-122) — |
|||||||||||||||||||||||||
ностей |
и |
коэффициенты теплоотда |
|
|||||||||||||||||||||||||
(8-124) |
составляют: |
|
0,9Я,; |
0,7Я,; |
||||||||||||||||||||||||
чи с |
этих |
поверхностей. |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
0,6Я<. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Потери |
мощности |
в обмотках с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
При |
расчете |
среднего превыше |
||||||||||||||||||||||||||
учетом |
поправочного |
коэффициента |
||||||||||||||||||||||||||
ния температуры компенсационной |
||||||||||||||||||||||||||||
kT, Вт: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
обмотки необходимо учесть и доба |
|||||||||||||||||
|
Рт = kT l\ R0 — в обмотке яко |
|||||||||||||||||||||||||||
|
вочные потери, возникающие в по |
|||||||||||||||||||||||||||
Яд т = |
ря; |
|
|
|
обмотке |
до |
люсных |
наконечниках |
главных |
по |
||||||||||||||||||
kT II Яд — в |
люсов вследствие |
|
зубчатости |
нако |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
бавочных |
полюсов; |
|
нечников. Эти потери ориентировоч |
|||||||||||||||||||||
|
Як т = |
kTIl Як |
— в |
компенсаци |
но равны, Вт: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
онной |
обмотке; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
РС1 = k^I\ Rc — в стабилизиру |
|
|
х |
/Zn у |
.5 2рМ |
г |
|
(8. 126) |
|||||||||||||||||||
Рлл = |
|
ющей обмотке; |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
kT Г\ п R0 — в обмотке возбу |
|
|
|
|
U0V |
|
|
|
10* |
|
|
V |
' |
|||||||||||||||
ждения. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
kA— коэффициент, |
|
зависящий |
||||||||||||||
Расчетные значения потерь в об |
от толщины |
листа |
|
стали |
|
главного |
||||||||||||||||||||||
мотках |
|
принимают |
при номиналь |
полюса: Л д = 1,5 при толщине листа |
||||||||||||||||||||||||
ных токах якоря и возбуждения. |
|
0,5 |
мм, /гд=2,8 |
при толщине листа |
||||||||||||||||||||||||
368
1,0 |
мм и Л д=4 |
при толщине листа |
|
1,5 мм; |
|
|
|
k(,K— коэффициент воздушного |
|||
зазора полюсного |
наконечника; |
||
/к — зубцовый |
шаг паза компен |
||
сационной обмотки; |
|
||
Лг, /г — ширина и длина |
полюс |
||
ного |
наконечника |
главного |
полюса. |
Расчетные поверхности охлажде ния тепловыделяющих поверхностей якоря обмоток главных и добавоч ных полюсов зависят от выбранной системы охлаждения (радиальной млн аксиальной) и формы и разме ров охлаждающих каналов, образо ванных поверхностями охлаждения обмоток возбуждения главных и до бавочных полюсов.
При тепловом расчете принима ют следующие формулы для расчета поверхностей охлаждения.
Поверхность охлаждения |
яко |
ря, м2: |
|
при аксиальной вентиляции |
|
Sa = (лD + п М (/„ - 0,52 /0), |
(8-127) |
где «к, dK— число и диаметр акси альных вентиляционных каналов якоря;
2/о — общая длина (подлине якоря) бандажа;
при радиальной вентиляции
Sa = лD (/„ — 0,5 2/б — nv Л„), (8-128)
где пр, Ьр — число и ширина ради альных вентиляционных каналов.
Поверхность охлаждения пазо вой части обмотки якоря и компен сационной обмотки, м2,
Sn = nZl6kc, |
(8-129) |
где П — периметр поперечного се
чения паза: для |
овального полуза |
|
крытого |
паза |
/7= я (Г|+ г2)+2/1Ь |
для прямоугольного открытого паза /7 = 2 (Л„+Л„);
k k c — длина магнитопровода якоря (главного полюса — для ком пенсационной обмотки).
Поверхность охлаждения наруж ной поверхности лобовых частей об
мотки якоря, м2, |
|
5 Л = 2nD |
- 0,3 /0.,), (8-130) |
где /пыл — длина вылета лобовой части обмотки якоря: /Пыл=0,3т при 2/э=2 м /пыл»0,4т при 2/7^4;
2/бЛ— полная ширина бандажа лобовой части обмотки.
Поверхность изоляции лобовых частей обмотки якоря, м2,
|
|
2SM3J1 = |
2 z n ,n,n /.V |
(8-131) |
||
где |
Я||3,л — периметр |
поперечного |
||||
сечения |
|
условной |
поверхности |
|||
охлаждения лобовой |
части: для |
|||||
овального |
полузакрытого |
паза |
||||
/7113,л = |
(1 +л/2) (г,+ г2) + Ль |
для |
||||
прямоугольного |
открытого |
паза |
||||
/7„3,;,=2(Л|1+Л „); |
|
|
||||
|
1Л— длина лобовой части обмот |
|||||
ки якоря, м. |
охлаждения |
лобо |
||||
вой |
Поверхность |
|||||
части |
компенсационной |
обмот |
||||
ки, м2: |
|
|
|
|
|
|
для стержневой обмотки |
|
|||||
|
SK,„ = |
2P'Vк /к,л [Ья-г ЛдУ, |
(8-132) |
|||
для |
катушечной |
(секционной) |
||||
обмотки) |
|
|
|
|
||
SKJl = 2pZK/к л (26К>П+ |
^ ) , |
(8-133) |
||||
где Л/к — число стержней компенса ционной обмотки на один полюс;
Лк,я. Лк,а — ширина и высота ду ги компенсационной обмотки;
Лк,п, Лк,л — ширина и высота па за компенсационной обмотки.
Поверхность охлаждения обмот ки возбуждения, м2,
s . = U я - |
<8' ш > |
где /в,ср — средняя длина витка об мотки возбуждения;
По — периметр поперечного сече ния условной поверхности охлажде ния обмотки возбуждения. Для оп ределения периметра П по эскизу междуполюспого окна определяют длины участков контура поперечно го сечения обмотки; поверхности, прилегающие к сердечнику главно го полюса, не учитываются; поверх ности, обращенные к каналам шири ной менее 6 мм. учитываются с ко эффициентом 0.5; поверхности, при легающие к изоляционным рамкам, учитываются с коэффициентом 0,3.
Поверхность охлаждения обмот ки добавочных полюсов, м-',
— /д ср 77д» |
(8-135) |
где расчет периметра Яд — попереч ного сечения условной поверхности
24—326 |
369 |
охлаждения |
добавочного |
полюса — |
где ос„ — коэффициент теплоотдачи |
|||||
производят |
так |
же, как |
и для |
об |
по рис. 8-31. |
на |
||
мотки возбуждения. |
|
кол |
Превышение температуры |
|||||
Поверхность |
охлаждения |
ружной |
поверхности лобовых |
Час |
||||
лектора, м2, |
|
|
|
|
|
тей якоря, °С, |
|
|
S„oa = |
"DK/K, |
(8-136) |
|
|
|
|||
где DK и /к — диаметр и длина кол |
|
|
|
|||||
лектора. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчетное |
значение |
наружной |
Перепад температуры в изоля |
|||||
поверхности |
охлаждения |
двигате |
ции паза обмотки якоря, °С: |
па- |
||||
ля, м2, |
|
|
|
|
|
для |
опальных полузакрытых |
|
S0XJt = JtD., (/д + 2/пыл), (8-137)
где D„— наружный диаметр ста нины, м;
/пыл — вылет лобовых частей обмотки якоря, м.
Коэффициент теплоотдачи с по верхности твердого тела зависит от характера течения охлаждающей среды, омывающей поверхность, конфигурации и размеров поверхно сти, характера покрытия и т. д.
Средние значения коэффициен тов теплоотдачи с расчетных поверх ностей машин постоянного тока при ведены на рис. 8-31—8-33.
Превышение температуры по верхности магнитопровода якоря над температурой воздуха внутри машины, °С,
|
|
х / й ± й . + |
*н»Л |
(8-140) |
||
|
|
\ |
8^экв |
*•“»/ |
|
|
где Л| и г2— размеры паза; |
|
|||||
Вт/(м Щ |
|
|
|
|
||
|
|
(1)'ос„ |
|
|
|
|
1 |
0 |
|
|
/ |
|
|
|
|
|
|
|||
1/00 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
(4Ice; В ф 2 ‘С) |
||
|
800 |
|
|
|
|
100 |
|
|
' |
6 |
|
80 |
|
600 |
|
|
|
|
60 |
|
|
/Об |
|
|
|
ni |
Щ |
400 |
|
|
20 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
2110 |
400 |
6110 |
В110{об/мЩ-м |
|
Рис. 8-32. Минимальные значения коэффи
циента |
подогрева |
воздуха |
для |
исполне |
|
ний и |
способов охлаждения |
машины. |
|||
/- 1 Р 2 2 |
(ICOI. |
IC37), |
IP44. IC37 |
при |
D„<0,6 м; |
2 - IP44, IC0141 |
при Da <0,22. |
|
|
||
Рис. 8-31. Коэффициенты теплоотдачи |
с |
|
|
|||||||
поверхностей при |
аксиальной |
вентиляции. |
Рис. 8-33. Коэффициенты |
теплоотдачи с |
||||||
1 — якоря |
и лобовых |
частей обмоток |
якоря |
для |
||||||
исполнений |
IP22 н |
IP44; 2 — обмоток |
параллель |
поверхности коллектора. |
|
|||||
ного |
возбуждения |
и |
добавочных |
полюсов; |
3 — |
/ — без аксиальных каналов; |
2 — с аксиальными |
|||
дуг |
компенсационной |
обмотки; |
4 — полюсного на |
|||||||
конечника |
главного |
|
полюса в |
воздушный зазор. |
|
|
||||
370