расчетка ворд

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЯРОСЛАВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра электрификации

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

РАСЧЕТНО  ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

Выполнил:

Студент 41 группы

_____________ Щукин С.А.

^{Подпись}

Проверил:

Доцент Шмигель В.В.

Ярославль 2012

Расчет двигателя постоянного тока.

Задание на проект и исходные данные

Рассчитать и разработать конструкцию двигателя постоянного тока со следующими данными. Мощность = 3 кВт. Номинальное напряжение сети = 110 В. Номинальная частота вращения = 1000 об/мин. Высота оси вращения h = 100* м. Возбуждение параллельное: со стабилизирующей обмоткой. Исполнение по степени защиты IP22, по способу охлаждения – самовентиляция (IC01). Режим работы – двигательный. Изоляция класса нагревостойкости В.

За основу конструкции принимается машина постоянного тока серии П или 2П.

1. Предварительное значение КПД электродвигателя выбираем

по рис.1: η = 77%.

Рис. 1. Зависимость КПД от мощности.

2. Ток электродвигателя (предварительное значение)

3. Ток якоря, принимая ток в шунтовой обмотке согласно табл. 1 равным около 0,025

I = 0,975*35,42 = 34,53 А

Таблица 1. Значение коэффициентов , ,

Мощность машины, кВт.
До 1 1-100 10-100 100-1000	1,4-1,15 1,2-1,1 1,15-1,06 1,06-1,03	0,65-0,85 0,82-0,95 0,85-0,97 0,93-0,98	0,2-0,08 0,1-0,025 0,035-0,02 0,02-0,005

4. Электромагнитная мощность:

5. Диаметр якоря:D=h=0,1 м.

6. Выбираем линейную нагрузку якоря по рис. 2: А/м.

Рис. 2 Зависимость линейной нагрузки от диаметра якоря.

7. Индукция в воздушном зазоре по рис. 3: =0,5 Тл.

Расчетный коэффициент полюсной дуги по рис. 4 =0,59.

Рис. 3 Зависимость индукции в воздушном зазоре от диаметра якоря.

Рис. 4 Зависимость

8. Расчетная длина якоря:

При отсутствии радиальных вентиляционных каналов равен полной длине сердечника якоря:

9. Отношение длины магнитопровода якоря к его диаметру:

10. Число полюсов 2p=6

11. Полюсное деление:

τ =

12. Расчетная ширина полюсного наконечника:

13. Действительная ширина полюсного наконечника при эксцентричном зазоре равна расчетной ширине:

Выбор обмотки якоря

14. Ток параллельной ветви:

15. Выбираем волновую обмотку с числом параллельных ветвей 2α=4.

16. Предварительное общее число эффективных проводников:

N=.

17. Крайние пределы чисел пазов якоря с использованием:

Принимаем: Z=16; t==19,64*10^-3 м.

18. Число эффективных проводников в пазу:

Принимаем: =24, тогда N =N_пZ = 16*24 = 384.

19. Выбираем паз полузакрытой овальной формы с параллельными сторонами зубца.

20. Число коллекторных пластин K для различных значений выбираем, сравнивая три варианта:

№ п/п		К=
1	1	16	12	41,25
2	2	32	6	20,625
3	3	48	4	13,75

Поскольку должно быть в пределах 15-16 В, принимаем вариант 3, обеспечивающий обмотку с целым числом витков в секции

Тогда число коллекторных пластин К=48, число эффективных проводников в пазу N_п = 16, число витков в обмотке якоря

21. Уточняем линейную нагрузку:

22. Корректируем длину якоря:

23. Наружный диаметр коллектора при полузакрытых пазах:

24. Окружная скорость коллектора:

25. Коллекторное деление:

26. Полный ток паза:

27. Предварительное значение плотности в обмотке якоря:

,

28. Предварительное сечение эффективного провода:

Принимаем два параллельных проводника марки ПЭТВ: по ГОСТ диаметр голого провода 1,06*10^-3 м; диаметр изолированного провода 1,14*10^-3 м; сечение эффективного проводника 0,9*10^-6 м.

Расчет геометрии зубцовой зоны

29. Сечение полузакрытого паза (за вычетом сечения пазовой изоляции и пазового клина) при предварительно принятом коэффициенте заполнения κ_з=0,72

30. Высота паза (предварительно по рис. 6) .

Высота шлица паза ширина шлица

.

Рис.6. Зависимость высоты паза от диаметра якоря.

31. Ширина зубца:

где - допустимое значение индукции в стали зубца по табл.2.

Таблица 2. Значение магнитной индукции в зубцах якорей с овальными пазами.

Исполнение двигателя	Магнитная индукция Вz, Тл, при частоте перемагничивания, Гц.
	100	75	50	25 и ниже
IP22, IC01, IC17, IP44, IC37 IP44, IC0141 IP44, IC0041	1,65-0,85 1,4-1,6 1,3-1,5	1,75-1,95 1,5-1,7 1,3-1,6	1,85-2,05 1,55-1,75 1,5-1,7	1,9-2,1 1,6-1,8 1,55-1,75

32. Больший радиус:

33. Меньший радиус:

принимаем 2,7* м.

34. Расстояние между центрами радиусов:

35. Минимальное сечение зубцов якоря.

,

где - коэффициент заполнения магнитопровода якоря сталью.

36. Предварительное значение ЭДС:

где - по табл. 1.

37. Предварительное значение магнитного потока на полюс:

Принимаем предварительное значение Вб.

38. Для магнитопровода якоря принимаем сталь марки 2312. Индукция в сечении зубцов:

39. Расчетом сечения пазовой изоляции согласно спецификации табл.3 для заданного класса нагревостойкости изоляции В и выбранной форме паза уточняем коэффициент заполнения паза:

Таблица 3. Изоляция обмотки якоря двигателей постоянного тока (пазы овальные полузакрытые; обмотка двухслойная всыпная из круглого эмалированного провода; напряжение до 600 В).

Высота оси вращения h, мм

Позиция

Материал

Число слоев

Односторонняя толщина изоляции, мм

Наименование

Толщина, мм

класс В

класс F

класс Н

Пленкостеклопласт

80-112

1 2

изофлекс »

имидофлекс »

0,35 0,35

1 1

0,35 0,35

Пленкостеклопласт

132-200

1 2

изофлекс »

имидофлекс »

0,25 0,25

2 2

0,5 0,5

Примечание. Прокладку между катушками в лобовых частях обмотки выполняют из изофлекса.

Расчет обмотки якоря

40. Длина лобовой части витка:

41. Средняя длина витка обмотки якоря:

42. Полная длина проводников обмотки якоря с использованием п. 20.

43. Сопротивление обмотки якоря при υ=20

44. Сопротивление обмотки якоря при υ=75(см. табл. 6)

Таблица 4. Удельное электрическое сопротивление материала проводников обмотки.

Тип обмотки	материал	Удельное электрическое сопротивление, Ом·м, при температуре,
		20	75	115
Обмотки из медных проводников или неизолированной шинной меди	Медь
Короткозамкнутые роторы асинхронных двигателей	Алюминиевые шины Алюминий литой

45. Масса меди обмотки якоря:

46. Расчет шагов обмотки:

а) шаг по коллектору и результирующий шаг

б) первый частичный шаг

в) второй частичный шаг;

Определение размера магнитной цепи

47. Предварительное значение внутреннего диаметра якоря и диаметра вала.

= =38,94* м.

48. Высота спинки якоря (см. рис. 10)

Рис. 10. Полузакрытые пазы овальной формы с параллельными сторонами зубцов.

49. Принимаем для сердечников главных полюсов сталь3 коэффициент рассеяния , длину сердечника , коэффициент заполнения сталью по табл.4 , м.

50. Ширина сердечника главного полюса (см.рис.11)

Рис. 11.Полюсной наконечник главного полюса.

51. Индукция в сердечнике:

52. Сечение станины:

53. Длина станины:

54. Высота станины (см. табл.3.)

55. Наружный диаметр станины:

56. Внутренний диаметр станины:

57. Высота главного полюса (см. рис. 12)

где δ – см. п. 64.

Расчетные сечения магнитной цепи

58. Сечение воздушного зазора

59. Длина стали якоря:

60. Минимальное сечение зубцов якоря (см. п. 35)

61. Сечение спинки якоря

62. Сечение сердечника главного полюса

63. Сечение станины (см. п. 52)

Средние длины магнитных линий

64. Воздушный зазор согласно рис. 13 принимаем δ= м.

Рис. 13. Предварительное определение воздушного зазора по диаметру якоря.

65. Коэффициент воздушного зазора , учитывающий наличие пазов на якоре:

66. Расчетная длина воздушного зазора:

67. Зубцы якоря:

68. Спинка якоря:

69. Сердечник главного полюса:

м.

70. Воздушный зазор между главным полюсом и станиной:

71. Станина:

Индукция в расчетных сечениях магнитной цепи

72. Индукция в воздушном зазоре

73. Индукция в сечении зубцового якоря

где - по п. 37.

74. Индукция в спинке якоря

75. Индукция в сердечнике главного полюса

76. Индукция в воздушном зазоре между главным полюсом и станиной

77. Индукция в станине

Магнитное напряжение отдельных участков магнитной цепи

78. Магнитное напряжение возд4ушного зазора:

79. Коэффициент вытеснения потока:

80. Магнитное напряжение зубцового якоря:

определяют по таблице для стали 2312.

81. Магнитное напряжение ярма якоря:

82. Магнитное напряжение сердечника главного полюса (сталь 3):

83. Магнитное напряжение воздушного зазора между главным полюсом и станиной.

84. Магнитное напряжение станины (массивная сталь Ст3):

85. Суммарная МДС на полюс:

86. МДС переходного слоя:

Аналогичным образом производим расчет для потоков, равных 0,5; 0,75; 1,1; 1,15 номинального значения. Результаты расчета сведены в табл. 5. Строим характеристику намагничивания (1) и переходную характеристику (2)

(рис. 14).

Таблица 5.Рсчет характеристики намагничивания машины.

№ п/п.	Расчетная величина	Расчетная формула	Единица величины
1.	ЭДС	E	B	49.5	74.25	89.1	99	108.9	113.85
2.	магнитный поток		Вб	0.003	0.0045	0.054	0.006	0.0066	0.0069
3.	магнитная индукция в воздушном зазоре		Тл	0.136	0.2043	0.2451	0.2724	0.2996	0.3132
4.	магнитное напряжение воздушного зазора		A	843.9	1265.8	1519	1687.7	1856.5	1940.894
5.	магнитная индукция в зубцах якоря		Тл	0.518	0.7763	0.9315	1.035	1.1385	1.1903
6.	напряженность магнитного поля в зубцах якоря для стали 2312			78	131	205	264	340	390
7.	магнитное напряжение зубцов		A	1.469	2.4668	3.8602	4.9712	6.4023	7.3438
8.	магнитная индукция в спинке якоря		Тл	0.189	0.2838	0.3405	0.3784	0.4162	0.4351
9.	напряженность магнитного поля в спинке якоря			44	55	61	68	70	71
10.	магнитное напряжение ярма якоря		A	0.802	1.002	1.1113	1.2388	1.2752	1.2935
11.	магнитный поток главного полюса		Вб	0.003	0.0052	0.0062	0.0069	0.0076	0.0079
12.	магнитная индукция в сердечнике главного полюса		Тл	0.202	0.3027	0.3633	0.4036	0.444	0.4642

Продолжение таблицы 5.

№ п/п.	Расчетная величина	Расчетная формула	Единица величины
13.	напряженность магнитного поля в сердечнике главного полюса для стали 3411			140	180	180	210	210	210
14.	магнитное напряжение сердечника главного полюса		A	2.657	3.4156	3.4156	3.9849	3.9849	3.9849
15.	магнитная индукция в воздушном зазоре между главным полюсом и станиной		Тл	0.202	0.3027	0.3633	0.4036	0.444	0.4642
16.	магнитное напряжение воздушного зазора между станиной и главным полюсом		A	39.17	58.754	70.505	78.338	86.172	98.089
17.	магнитная индукция в станине		Тл	0.65	0.975	1.17	1.3	1.43	1.495
18.	напряжен- ность магнитного поля в станине (для массивных станин)			535	898	1227	1590	2300	2890
19.	магнитное напряжение станины		A	27.06	45.428	62.071	80.434	116.35	146.20
20.	сумма магнитных напряжений всех участков магнитной цепи		A	912.4	1373.5	1656.5	1778.4	2066.7	2185.8
21.	сумма магнитных напряжений участков переходного слоя		A	846.1	1269.3	1523.9	1693.9	1864.2	1949.5