книги / Проектирование электрических машин

k'KB — эквивалентный коэффици­ ент теплопроводности внутренней изоляции секции из круглого прово­ да: Я;KD « 1 ,4 В т/(м 2-°С);

А*экв — эквивалентный коэффици­ ент теплопроводности изоляции: для классов В, F, Н лякв= 0,16 Вт/(м2х Х°С).

Для открытых прямоугольных

пазов составляющая

Перепад температуры в изоля­ ции лобовых частей обмотки якоря, °С,

х

где h„ — высота паза; для якорей с жесткими секциями из прямоуголь­ ного провода к„/8ХШа« 0 ; для яко­ рей со всыпнымн обмотками без об­ щей изоляции лобовых частей сек­ ции А6ИзАокв«0.

Среднее превышение температу­ ры воздуха внутри машины над тем­ пературой охлаждающей среды, °С,

&ОХП*н

где ан — коэффициент подогрева воздуха (рис. 8-32).

Среднее превышение температу­ ры обмотки якоря над температурой охлаждающей среды, °С,

Превышение температуры на­ ружной поверхности обмотки воз­ буждения, °С,

Р*

(8-143а)

2Р Suа п ’

где а в — коэффициент теплоотдачи с поверхности обмотки возбуждения (рис. 8-31).

Расчет Р'п в зависимости от ис­

полнения машины и системы охлаж­ дения приведен выше.

Перепад температуры в изоля­ ции многослойной катушки обмотки возбуждения, °С,

Чкв и Яэкв принимаются, как и для изоляции обмотки якоря: Х'экв =

полненных из проводов прямоуголь­

пературой охлаждающей среды, °С,

Д б в ср = Д б п + ДФ1И в + Д А П03. (8 -1 4 5 )

Превышение температуры на­ ружной поверхности обмотки доба­ вочных полюсов над температурой воздуха внутри машины, °С,

ДО = — ! ы _ ,

2рд 5Д ссд

где а д — коэффициент теплоотдачи с поверхности добавочного полюса:

для изоляции обмотки якоря с полу­ закрытыми пазами;

ДЬ1и , - 0

для обмоток из прямоугольного про­ вода.

Среднее превышение температу­ ры обмогкн добавочных полюсов над температурой охлаждающей среды, °С,

Д*д.сР = ДФд + А*1И.Я+ А0поз. (8-147)

Превышение температуры по­ верхности полюсного наконечника

В нутренний д иам етр колеса вен­ ти л я то р а, м,

D ln = (1,25-ч-1,3) D, (8-158)

где D — диаметр якоря.

Ширина лопаток вентилятора

Ьл п = (0,I2-s-0,I5)D ,n. (8-159)

Число лопаток вентилятора вы­ бирается согласно формуле (5-131).

Рис. 8-34. Коэффициенты теплоотдачи с поверхностен при радиальной вентиляции.

I — якоря и лобовых частей обмоток якоря: 2 — полюсного наконечника главного полюса в воз­ душный зазор: 3 — обмоток параллельного воз­ буждения и добавочных полюсов; 4 — дуг компен­ сационной обмотки.

где т|вОж 0 ,6 — КПД вентилятора в режиме холостого хода;

Расход воздуха в режиме корот­ кого ЗаМЫКаНИЯ Q om ax, м3/с.

Qnmex = 0,42«25 2, (8-161)

где 5 2=0,92л£>2б6л.в. Действительный расход воздуха

<2воз при известных значениях Н0, И, Qemax определяется согласно (8-155) и (8-156), м3:

Действительный расход воздуха, рассчитанный по (8-162), должен быть равен необходимому расходу (8-154). Если это равенство нс обеспечивается, то изменением ши­ рины вентилятора Ьл,в и диаметров D2„ и Dio необходимо обеспечить требуемый расход воздуха.

Мощность, потребляемая венти­ лятором, Вт,

(8-163)

где г)э=0,18-н0,2 — энергетический КПД вентилятора.

При радиальной системе венти­ ляции, выполняемой в основном в мощных машинах, вентиляционный расчет проводят по схеме полного аэродинамического расчета всех участков системы согласно методи­ ке, изложенной в гл. 5. Коэффициен­ ты теплоотдачи с поверхностей ак­ тивных частей машины при ради­ альной системе вентиляции приведе­ ны на рис. 8-34.

6-12. ПРИМЕР РАСЧЕТА ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Задание на проект и исходные данные

Рассчитать н разработать конструкцию двигателя постоянного тока со следующими данными.

ная частота вращении л„=1500 эб/мнп. Вы­ сота оси вращения /| = 160-10—’ м. Возбуж­ дение параллельное: а) без стабилизирующей обмотки; б) со стабилизирующей об­ моткой. Исполнение по степени защиты 1Р22, по способу охлаждения — самовептпляцпя (1С01). Режим работы — длитель­ ный. Изоляция класса нагревосгопкостн В

Конструкция двигателя должна соответ­ ствовать требованиям ГОСТ на установоч­ ные размеоы и размеры выступающего кон­ ца вала (ГОСТ 13267-73), а также общим техническим требованиям па машины элек­ трические (ГОСТ 183-74). За основу конст­ рукции принимается машина постоянного тока серин П или 2П.

Дополнительное требование: рассчитать и сравнить рабочие характеристики двига­ теля без стабилизирующей обмотки и си стабилизирующей обмоткой.

Выбор главных размеров

1.Предварительное значение КПД элек­ тродвигателя выбираем по рис. 8-6: i| --S I

2.Ток электродвигателя (предваритель­

ное значение)

3. Ток якоря, принимая ток в шутовой обмотке согласно табл. S-10 равным около 0.025 /„.

( = 0.975-40,5 = 39,6 Л.

4. Эломромаиигнаи мощное 1Ь по (8-4а)

=8250 Вт.

5.Диаметр якоря по (8-2): D =h= -0,156 м.

6.Выбираем линейную нагрузку якоря

по рнс. 8-8: А=2-10* А/м.

7.Индукция в воздушном зазоре по рнс. 8-9: Sfl =0,65 Тл.

Расчетный коэффициент полюсной дуги по рис. 8-7 а6 =0,64.

8.Расчетная длина якоря

6, IP'

Ь -аьА В ъИ п^ -

____________ 6,1-8250____________

~0,64-20000-0,65 (0,156)2- 1500 ”

=0 ,165 м.

При отсутствии радиальных вентиляци­ онных каналов /б равен полной длине сер­

дечника якоря: 1(, = /„-=0,165 м.

9. Отношение длины магннтопровода якоря к его диаметру

А0,165

Л= 1,06.

D 0,156

10. Число полюсов по рис. 8-10: 2р= А.

11.Полюсное деление nD л - 156-10-»

12. Расчетная ширина полюсного нако­ нечника

Ь6 = а6 %= 0,64-122-10—3 = 78- 10-*м.

13. Действительная ширина полюсного наконечника при эксцентричном зазоре рав­ на расчетной ширине

*р = *б = 7 8 -10—Зм.

Выбор обмотки якоря

14. Ток параллельной ветви

15.Выбираем простую волновую об­ мотку с числом параллельных ветвей 2а=2.

16.Предварительное общее число эф­

фективных проводников по (8-6)

. я DA я - 156-10-3-20 000

ы-~.-------ад----- 496-

17.Крайние пределы чисел пазов якоря

сиспользованием (8-7)

Принимаем:

22. Корректируем длину якоря:

20000

/* = 165-10—3—— — = о,157 м.

021 000

23.Наружный диаметр коллектора при полузакрытых пазах

DK« (0,65 ч- 0,8) D = (0,65 ч- 0,8).Х

X 156-10—3 = (94 ч- 125)-10-3 м.

По таблице предпочтительного ряда чисел (см. § 8-4) для диаметра коллекто­ ра принимаем:

Р„ = 0,100 м.

24.Окружная скорость коллектора

=7,85 м/с.

25.Коллекторное деление

яDK я - 100-10-3

10-» м.

К ~ 87 =

26. Полный ток паза

/ц — А, Л/п = 19,8-18 = 354 А.

рис. 8-12) #i„—26-10-* м.

Высота шлииа паза Л«,=0,8-J0-3 м;

ширина шлица 1>ш=3-10-Д м. 31. Ширина зубца по (8-13)

где Вх=1,72 Т л — допустимое значение ин­ дукции в стали зубца по табл. 8-i I.

32. Больший радиус по (8-15)

л (156-10-3—2-0,8- IQ-3)—29-6,8-IQ-3

2 (29 -{- л)

=4,5-10-3M.

33.Меньший радиус по (8-16) n ( D — 2hn) - Z b z

Г- ~ 2(Z — я)

я(156- IQ-3—2-26- Ю-3)-29-6,8.1Q-3

~2 (29 — я)

=2,52-10-Д м;

принимаем г2=2,5-10“» м.

34. Расстояние между центрами радиу­ сов по (8-17)

А1=АП ~ /,ш- г 1 _ г2= 26- 10-Д -0 ,8 -1 0 —3—

—4,5* 10—3— 2,5-10—3= 1 8 ,22-10—3 м.

35.Минимальное сечение зубцов якоря но табл. 8-18

Расчет обмотки якоря

ря по (8-23)

/вер = 2 (in + 1л) = 2(0,157 -f- 0.165) =

=0,644 м.

42.Полная длина проводников обмот­ ки якоря с использованием п. 20

L Ma = v a /аср = 87-644-10^> = 56,1 м.

43. Сопротивление обмотки якоря при 0=20° С по (8-26)

0 57-10Ч,(2а)г

56,1_______

0,09 Ом.

57-10«-2,736-10-®-4

44. Сопротивление обмотки якоря при

0-=75°С (см. табл. 4-1)

/?„„ = 1,22Ra = 1,22-0,09 = 0,11 Ом.

45. Масса меди обмотки якоря но (8-27)

wijno = S900LMa(/j =

= 8900-56,1-2,736-10-“ = 1,37 кг.

46.Расчет шагов обмотки:

а) шаг по коллектору н результирую­ щий шаг

б) первый частичный шаг

пряжений

участков

переходного

слоя 71. Станина (табл. 8-18)

Продолжение табл. 8-22

75. Иидукиия о сердечнике главного полюса (табл. 8-18)

FP — HpLP «170-57-10—а = 9.7 А.

Bs

83. Магнитное напряжение воздушного зазора между главным полюсом п станиной

7с,п = 0,8Brt c.n- Ю° = 0,8-0.995-0.13Х

Х1 0 -М 0 « = 104 А.

84.Магнитное напряжение станины (массивная сталь СтЗ)

7с = Яс £с = 15,6-10*-123,6-10-3 = 191 А.

86. Суммарная МДС на полюс

^ = ^ 6 + ^ + ^ + ' ?r + '\,n + f c = = 860 + 224 + 9,3 + 9 ,7 + 1 0 4 + 191 =

=1398 А.

86.МДС переходного слоя

F02J = 7„ + Fj + 7 = 860 + 9 + 224 =

=, 1093 А.

Аналогичным образом производим рас­ чет для потоков, равных 0,5; 0,75; 1,1; 1,15 поминального значения. Результаты расчета сведены в табл. 8-22. Строим характерис­ тику намагничивания (/) и переходную ха­ рактеристику (2) (рис. 8-35).

Расчет параллельной обмотки возбуждения

87.Размагничивающее действие реак­ ции якоря определяем по переходной харак­ теристике (рис. 8-36) 7,л=220 А.

88.Необходимая МДС параллельной обмотки по (8-64)

7 В = 7 2 + Fqd = 1398 + 220 = 1618 А.

Принимаем по табл. 8-20 круглый про­ вод ПЭТВ: по табл. П-28 диаметр голого провода 0,71 -10—3 м, диаметр изолирован­ ного провода 0,77-10~* м, сечение провода 0,396-10-° м3.

91. Номинальную плотность тока при­ нимаем (для машин исполнения IP22) (по § 8-7)

•/„ = 4,45-10° А/м3.

92.Число витков на полюс по (8-67) 7„____________ 1618__________

JB 4B ~ 4,45-10°-0,396* 10~0 ~

93. Определяем номинальный ток воз­ буждения по (8-67):

/в,и = -

94.Плотность тока в обмотке

^ .11 = 4,45-10° А/м3.

95.Полная длина обмотки

U = 2р/„,ср »„ = 4-504-10-3-916= 18.45 м.

96. Сопротивление обмотки возбужде­ ния прн температуре 0=20° С по п. 95 и

Р18,45

=81,7 Ом.

97.Сопротивление обмотки возбужде­ ния прн 0=75° С

Я„76= 1.22Pd = 1,22-81,7= 100 Ом.

98. Масса меди параллельной обмотки по п. 94 и (8-б9а)

= 8,9-18,45-0,396-10-°-103 = 6,5 кг.

Конструкции изоляции и крепления об­ моток главных полюсов приведены и табл. 8-7—8-9.