книги / Проектирование электрических машин

Т а б л и ц а 8-23

А2

А160

А140

А236

А645

1935

д

Результаты расчета магнитной цепи до­ бавочных полюсов сведены в табл. 8-23.

Расчет обмотки добавочных полюсов

119. МДС обмотки добавочного полюса (табл. 8-23)

Ря = 1935 А.

120. Число витков обмотки добавочного полюса на одни полюс по (8-93)

принимаем шд=49.

121. Предварительноесечние проводников по (8-94)

марки ПСД (табл. 8-20) диаметром 3,15Х ХЮ-3 м (см. табл. П-28); диаметр изоли­ рованного провода 3,50-10-3 м. Сечение провода <7д=7,8-10-0 м2.

123. Принимаем сердечник добавочного полюса короче якоря на 1-10—3 м с каждой стороны для создания опоры для катушки.

предварительному эскизу сечения катушки). 124. Средняя длина витка обмотки до­

бавочного полюса по (8-95)

/д,ср = 2(155-10-3 + 8-10-3) +

+ я (1 3 + 2)-10-® = 0,371-10-? м.

130. Электрические потерн в обмотке добавочных полюсов

Рмд = / 2/?д = 39,62-0 ,195 = 314 Вт.

131. Электрические потери в параллель­ ной обмотке возбуждения

Рм.ь = и л = 220-1,76 = 385 Вт.

132. Электрические потерн в переход­ ном контакте щеток на коллекторе

/= 0 ,2 — коэффициент трения щетки. 134. Потери в подшипниках и на венти­

ляцию определяются по рис. 8-30:

я[(156-10-3—2-26-10-?)2—(46-10—3)g] ^

X157-10—:'-0,94 = 7,5 кг.

136.Условная масса стали зубцов яко­

ря по (8-106)

тг = 7800Zbz (ht + - —^ j /б кй =

Рабочие характеристики двигателя со ста­ билизирующей обмоткой

Как следует - из характеристики и= =/(Р>), с увеличением нагрузки частота вращения двигателя возрастает. Поэтому для повышения устойчивости работы двига­ теля целесообразно ввести стабилизирую­ щую обмотку.

154. МДС стабилизирующем обмотки по (8-72)

«с

где ас — число параллельных ветвей стаби­ лизирующей обмотки, принимается равным: ос= 1. Принимаем юс=6, тогда

Fc = юс / = 6-37,65 да 228 А.

155. МДС обмотки возбуждения по (8-64)

Fn = F2 + FqAFc = 1366 + 2 2 0 -

—228= 1358 А.

156.Принимаем сечение провода обмот­ ки параллельного возбуждения, как и в ва­

dldm = 0,71 -10-3/0,77-10-1 м;

плотность тока Уп=4.4510е А/м3.

Число витков на полюс обмотки парал­ лельного возбуждения

160. Диаметр п сечение проводника стабилизирующей обмотки принимаем, как и для обмотки добавочных полюсов:

d/dI13 = 3,15- Ю -з/З.бО -10—3;

Чс = 7,8- 10—0 м3.

161. Сопротивление стабплнэнрующеГ| обмотки при 0'=20вС

П об. Рь М, % ш кВтН-м

■400- •2000L

Рис. 8-36. Рабочие характеристики двига­ теля.

------------без стабилизирующей обмотки:

• — со стабилизирующей обмоткой.

Тепловой расчет выполняется для оценки тепловой напряженности машины и приближенного определения превышения температуры отдельных частей машины.

Для приближенной оценки тепловой на­ пряженности машины необходимо сопротив­ ления обмоток привести к температуре, со­ ответствующей заданному классу изоляции; при классе нагревостойкости В сопротив­ ления умножаются на коэффициент Дг=1,15.

170.Расчетные сопротивления обмоток:

Лат =■R an-1.15 = 0,11-1,15 = 0,1265 Ом;

/?д т = /?д п. 1,15 = 0,2-1,15 = 0,23 Ом; Я„’т = /?„,„• 1,15 = 100-1,15=115 Ом.

180^1 — 2-157-10~3

644-IQ-3 26-10—»

2-29-36,2-И)-3 8-1,4

= 0,1°С,

171.Потери в обмотках:

172. Коэффициент теплоотдачи с на­ ружной поверхности якоря (по рис. 8-32)

<х„=68 Вт/(м’-°С ).

173. Превышение температуры охлаж­ даемой поверхности якоря по (8-138)

м_ Рйт(2/6 //аср )+ 2Р ст_

я - 156-10—*• 157• 10—8-68

где /7Л = 0 + л/2) (г* + г2) 4- =

= (1 4 -я/2 ) (4,5 4-2 ,5 )-10—34- 18.22Х

X 10“ 3 = 36,2- Ю-*3 к.

177. Среднее превышение температуры обмотки якоря над температурой охлажда­ ющего воздуха по (8-143)

179. Условная поверхность охлаждения двигателя по (8-137)

Sowi = я D,, (1в + 2/пыл) = я-310-10—3 х

Х(157-Н М + 92-10-») = 0,243 м2.

180.Среднее превышение температуры воздуха внутри двигателя

ЯР' Ю97

А* "03= 1 ^ 7 “ 0,243-650 - 6,9 С-

181. Среднее превышение температуры обмотки якоря над температурой охлажда­ ющей среды

Д^аср = ДФаср + Д^поа = 31 *2 + 6 >9 =

= 38, Г С.

Рис. 8-37. Эскиз междуполюсного окна двигателя (пунктиром указаны поверхно­ сти охлаждения обмоток главных и доба­ вочных полюсов).

где Рп т— часть теплоты катушки обмотки

185. Превышение температуры наруж­ ной поверхности добавочного полюса над температурой воздуха внутри машины

186. Перепад температуры в изоляции катушки добавочного полюса по 8-146

*д,т Ьктл

Д’Оиз.д =

2pS* 2^;к

0,9-327 14-10—3

4,9° С;

' 4-18,5-10-» 8-1,4

катушки добавочных полюсов не имеют на­ ружной изоляции.

187. Среднее превышение температуры обмотки добавочных полюсов над темпера­ турой охлаждающей среды

ДФд.ср = Д^п.д + ДФизд "Ь Д'О'воа =

= 79,5 + 4,9 + 6,9 = 91,3° С.

лаждающнм внутренний объем машины воздухом (п. 178);

ДО„оэ —превышение температуры воз­ духа;

Дф'03 « 2Д^П03 = 2-6,9 = 13,8.

190. Принимаем наружный диаметр центробежного вентилятора равным при­ близительно 0,9 d c (где dc — внутренний

диаметр станины) по (8-157)

Dj, = 0,9rfc = 0,9-276- 10-я = 250-10-3 м.

191. Окружная скорость вентилятора (по наружному диаметру)

п Р 2П п я-250-10—3-1500

=19,7 м/с.

192.Внутренний диаметр колеса вен­ тилятора по (8-158)

DlB = (1,25-:-1,3) D = 1,25-156-10~3 =

=195-Ю-3 м.

193.Окружная скорость вентилятора (по внутреннему диаметру)

яР 1П п я - 195-10—3-1500

=0,078 а»/с.

200.Действительное давление вентиля­

тора

H0zQLax

Ho+Z4Lax

114-18-103-0,227-

= 101,5 Па.

114-f 18-103-0,227?

201. Мощность, потребляемая вентиля­ тором.

=15,3 м/с.

194.Ширина лопаток вентилятора по

(8-159)

*л,в = (0,12 ;-0,15) D2D = 0,15-250-10-3 =

=38-10—3 м.

195.Число лопаток принимаем N.i=

196.Давление вентилятора при холо­ стом ходе по (8-160)

Я0 = \„ Р (« 2 -« ]) =

= 0,6-1,23(19,7?— 15,3?) = 114 Па,

где т]ао — аэродинамический КПД вентиля­ тора в режиме холостого хода; т]ао»0,6.

197. Максимально возможное количест­ во воздуха в режиме короткого замыкания по (8-161)

Qunax = 0,42«а Sj = 0,42-19,7-0,0275 =

= 0,227 м»/с,

где S i — входное сечение вентилятора;

= 0,92яРа„ Ь = 0,92я-250- 10-3-38Х

X l0-? = 0,0275 м*.

Г л а в а д е в я т а я

где г|э — КПД вентилятора.

202.Потерн мощности на вентиляцию

ив подшипниках (уточнение п. 134):

Рт,и "Т Р пент = 100 Вт.

203.Номниальный КПД с учетом уточ­ нения потерь мощности на вентиляцию и в подшипниках

%= 86,2?6-

Заключение

Расчет массы двигателя и механичес­ кий расчет вала выполняются согласно ра­ нее приведенным примерам расчетов асин­ хронных и синхронных машин.

При разработке конструкции двигателя необходимо использовать материалы § 8-1, чертежи серийных конструкций, ГОСТ на установочные размеры и размеры выступа­ ющего конца вала.

Механический расчет коллектора и креп­ ления главных и добавочных полюсов вы­ полняют по методике, изложенной в гл. 9.

бирают из отдельных сегментов (рис. 7-14). По внутренней поверх­ ности магнитопровода штампуют пазы требуемой формы для разме­ щения в них обмотки статора. Так как в размерах отдельных зубцов имеется разброс, обусловленный до­ пусками при изготовлении штампа, то при шихтовке магнитопровода

порок (рис. 9-2), имеющих чаще все­ го двутавровое сечение.

При наружном диаметре до 452—493 мм сердечники набирают из целых листов, насаживая их на цилиндрическую оправку диамет­ ром, равным внутреннему диаметру

Рис. 9-1. Пример чертежа листа статора.

Рис.. 9-2. Крайний лист магнитопровода статора с приваренными к нему распорка­ ми (а) и формы распорок (б).

листы укладываются в одно и то же положение относительно друг друга по шихтовочному знаку А, который вырубают на внешней их поверхно­ сти. Для изоляции листов друг от друга их после снятия заусенцев ла­ кируют. Если лист изготовляют из стали 2013, то их подвергают термо­ обработке, в результате которой стабилизируются потери в стали и создается поверхностный оксидный изоляционный слой.

При большой длине сердечника его подразделяют на пакеты, между которыми образуются вентиляцион­ ные радиальные каналы шириной 10 мм. Каналы образуют путем при­ варки к крайним листам пакета рас­

Рис. 9-3. Магиитопровод статора, стянутый скобами.

Рис. 9-4. Магиитопровод статора, залитый в оболочку.

I — магиитопровод; 2 — оболочка (станина).

статора. Для предотвращения де­ формации (распушения) относи­ тельно тонких зубцов крайние тор­ цевые листы магнитопровода штам­ пуют из более толстых листов стали или их попарно сваривают точеч­ ной сваркой. Собранный таким об­ разом магиитопровод прессуют и после этого скрепляют по наружно­ му диаметру П-образными скобами (рис. 9-3). Скобы приваривают к торцам и наружной поверхности сердечника или, как это сделано у машин серии 4А, укладывают в спе­ циальные канавки В (рис. 9-1) в форме ласточкина хвоста на внеш­ ней поверхности магнитопровода (см. рис. 6-2,6). После укладки об­ мотки и пропитки ее лаком сердеч­ ник запрессовывают в станину и за­ крепляют стопорными винтами.

В асинхронных машинах неболь­ шой мощности (Л< 6 3 мм) спрессо­ ванный магиитопровод заливают в форме алюминием или алюминие­ вым сплавом (рис. 9-4). Заливка захватывает внешнюю поверхность и частично торцы магнитопровода, в результате чего он оказывается за­ крепленным в алюминиевой оболоч­

ке. Эта оболочка не только скреп­ ляет магнитопровод, но и является станиной машины.

При внешних диаметрах магнитопровода от 520 до 990 мм он со­ бирается из листов, которые укла­ дываются в расточенный по второ­ му классу корпус или на обработан-

новременно являются и стяжными (рис. 9-6). Базирование магнитопро­ вода в радиальном направлении происходит на ребрах станины 1.

При механическом расчете маг­ нитопровода проверяют прочность стягивающих его узлов.

При запрессовке магнитопрово­ да шайбами проверяют прочность

где коэффициент 7V=0,524(1— а 3)'; Л„ — высота паза, м.

Момент, изгибающий нажимную

Допустимое напряжение для ста­ ли СтЗ аДОп=600-105 Па.

g f

Рис. 9-7. Размеры двутаврового сече­ ния нажимного пальца.

Изгибающий момент, действую­ щий на нажимные пальцы крайних листов сердечника в сечении А—А (см. рис. 9-5), Н-м,

^ i [ № -

— f ' C D . - O - A j ] . (9-5)

где 7 V = 1 3 1 ( l- a ; )( l+ 2 a i); a i= D /D 2;

Z\ — число пазов.

Напряжение изгиба пальцев, Па, при двутавровом сечении пальца (рис. 9-7)

6НМ

(9-6)

В Н г- ь х к ?

где В, И, hi, b \= B —t — размеры в метрах по рис. 9-7;

при прямоугольном сечении пальца

_ 6Ж2

(9-7)

вт

Допустимое напряжение для ста­ ли СтЗ равно 1600-10® Па; для ком­ бинированных тавров из стали СтЗ 1900-10® Па.

Напряжение смятия дуговой шпонки, Па,

(9-8)

где т — число шпонок;

Ъ2, h2— размеры контактной по­

= 1310* Н .

Из (9-2)

n0.32-743- 1 0 - » - 410-10—4(54 + 0.37-742-10-* —

+4,65)-10-2 = 65-10-2 м;

—410-10—*

Гг = 0,524 (1 - 0 ,7 3 3) = 0,32.

Изгибающий момент по (9-3)