6 Расчет параметров обмотки возбуждения

С учетом размагничивающего действия реакции якоря МДС возбуждения должна превышать МДС расчетного рабочего режима

F_ВЗ = 1,2F = 1,23117 = 3740 А. (6.1)

Выбираем схему стартерного электродвигателя с последовательным возбуждением и попарно параллельным соединением катушек (а_С = 2), приведенную на рисунке 11.

Рисунок 11- Схема соединения катушек возбуждения

Для электродвигателя с последовательным возбуждением число витков в катушке может быть дробным, но обязательно кратным 0,5. Число витков в катушке

(6.2)

где а_С = 2 - число попарно параллельно соединенных катушек.

Сопротивление обмотки возбуждения

R_C = R_CT - R_Я = 0,003 - 0,00178 = 0,00122 Ом. (6.3)

Сопротивление катушки

(6.4)

где z_C = 4 - число катушек.

(6.5)

Максимально возможная ширина катушки

(6.6)

Средняя длина витка катушки

L_K = 2l_m + 2b_m + b^*_K = 20,057 + 20,027 + 0,015 = 0,215 м. (6.7)

Площадь сечения провода

(6.8)

Высота катушки

h_K = h_m - h_HK = 0,008 - 0,0024 = 0,0056 м. (6.9)

Витки катушек изолированы электроизоляционным картоном толщиной _ИЗ = 0,410^-3 м. Снаружи катушки изолированы хлопчатобумажной лентой толщиной 0,25 мм и шириной 15 мм, пропитанной лаком. После пропитки и сушки толщина внешней изоляции катушки составляет _ВН = 10^-3 м ([2], с. 49).

Ширина провода

b_C = h_K - _ВН = 0,0056 - 0,001 = 0,0046 м. (6.10)

По рассчитанному значению площади сечения выбираем провод шириной b_C = 0,0108 м, толщиной а_C = 0,00181 м и площадью сечения S_C = 19,310⁼⁶ м² ([4], с. 562).

Действительная ширина катушки

b_K = a_c + _ИЗ(-1) + 2_ВН = 0,001816,5 + 0,410^-35,5 + 210^-3 = 0,015 м. (6.11)

Уточненное значение сопротивления катушки

(6.12)

Уточненное значение сопротивления обмотки

(6.13)

Плотность тока в обмотке возбуждения

(6.14)

меньше допустимого ([1], с. 76) значения 3010⁶ А/м².

Уточненное значение суммарного сопротивления обмотки якоря и возбуждения

R_СТ = R_Я + R_С = 0,00178 + 0,0013 = 0,00301 Ом.

Уточненное значение суммарного сопротивления цепи якоря

R_Я = R_CT + R_б + R_ПР = 0,00301 + 0,007 + 0,002 = 0,012 Ом.

7 Рабочие характеристики

Сила тока в режиме торможения

(7.1)

Сила тока в режиме максимальной электромагнитной мощности

(7.2)

Максимальная электромагнитная мощность

(7.3)

Параметры, необходимые для построения рабочих характеристик, определяем для нескольких значений силы тока стартера. Ниже приведены результаты расчета для силы тока I_Яm = 458 А.

Напряжение на выводах стартера

U_CT = U_H - R_СТI_Я = 12 - 0,003458 = 10,6 В. (7.4)

Мдс возбуждения на два полюса

(7.5)

Линейная нагрузка якоря

(7.6)

МДС поперечной реакции якоря

F_q = __ПОЛА = 0,650,0643546 = 1700 А.

Расчет B_^* проводим согласно рисунку 12 по данным расчета кривой намагничивания (рисунок 10).

Рисунок 12- Расчет учета размагничивающего действия реакции якоря

F_СР принимаем равным F_ВЗ = 2977 А.

F_min = F_CP - F_q = 2977 - 1700 = 1277 А.

F_max = F_CP + F_q = 2977 + 1700 = 4677 А.

Из рисунка 10 для F_CP = 2977 А B_CP = 0,86 Тл, для F_min = 1277 А B_min = 0,65 Тл, для F_max = 4677 А B_max = 0,97 Тл.

Магнитная индукция в воздушном зазоре с учетом размагничивающего действия реакции якоря

(7.7)

Магнитный поток

ЭДС в обмотке якоря

E_Я = U_H - U_Щ - I_ЯR_Я = 12 - 1 - 4580,012 = 5,5 В.

Частота вращения якоря в режиме максимальной электромагнитной мощности

(7.8)

Электромагнитная мощность

P = E_ЯI_Я = 5,5458 = 2519 Вт. (7.9)

Потери мощности на трение в подшипниках

(7.10)

Окружная скорость коллектора

(7.11)

Потери на трение между щетками и коллектором

P_Щ = k_ТРF_ЩN_Щ_КОЛ = 0,31247,53 = 108,4 Вт, (7.12)

где k_ТР = 0,3 - коэффициент трения ([2], с. 42);

F_Щ = 12 Н - сила давления щетки на коллектор;

N_Щ = 4 - число щеток.