Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Тюменский Государственный Нефтегазовый Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Лифанов - расчет эл. машин малой мощности

.pdf

Скачиваний:

169

Добавлен:

17.02.2016

Размер:

1.98 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910 / 1710 11 12 13 14 15 16 17 > Следующая >>>

где UK = 0,5...1,0 B – падение напряжения в переключающем элементе.

Тогда среднее значение тока

PЭМ

;

А.

(5.26)

ср

Действующее значение тока двигателя без учета влияния индуктивности

U − E

cos

−

αK

I Д

∫

dα , А,

(5.27)

или

I Д = kД Icp , А,

(5.28)

где

1+ k0

− 2

kД =

(5.29)

1−

Ecp

Здесь k0 =1,04

– для

U /

120-градусной

коммутации и

однополупериодной

синусоидальной

ЭДС;

k0 ≈1,005

–

для

двухполупериодной

120-градусной

коммутации и

синусоидальной

ЭДС;

k0 =1

–

для прямоугольной ЭДС

( I Д ≈ Icp ).

Действующие значения токов секций:

(λ =120

) ;

(5.30)

IS//

Д//

(λ =1800 ) ;

(5.31)

I Д

(λ =120

(5.32)

При « энергетическом» методе расчёта диаметр расточки статора при внутреннем

расположении индуктора (рис. 5.8 а) и наружный диаметр якоря при внешнем расположении индуктора (рис. 5.8 б) определяются на основе использования машинной постоянной

	D3λ	K	n			6,1
C =	a	K		=						.	(5.33)
C =	P			=	χk α	δ	k	об	AB	.	(5.33)
	P				χk α		k		AB
	ЭМ				L				δ

Индукция в воздушном зазоре выбирается с учетом параметров внешней

магнитной цепи (если они заданы)		и свойств материала магнита
B	= B		Qm	= kB Br	bmlm		, Тл,	(5.34)

δ	δM Q			k	α	τl
			δ	σ	δ	δ

где Q	= b l	m	– площадь нейтрального сечения магнита, м2; Q	=α	τl		– площадь
m	m	m	δ	δ	δ
воздушного зазора в пределах полюсного деления, м2. При этом b					иl	m	– ширина
				m		m

и длина магнита; αδ ; τ; lδ – соответственно коэффициент расчётной полюсной дуги, полюсное деление и расчётная осевая длина пакета якоря,

DMH

		N lm
B		M
B		M
d		D

δ Da

lm N

DMH

δ D

B	la
D

Рис. 5.8. Конструктивная схема ВДПТ при различных расположениях индуктора

α	δ	≈ 0,68...0,78; τ = πDa , м; l					= λ	D		= (0,6...2,5)D , м;
	δ		2 p		δ		k		a	a
			2 p
kB – коэффициент использования остаточной индукции,
		kB = (0,8...1,0)		γ ; γ =			Bd Hd		;	(5.35)
		kB = (0,8...1,0)		γ ; γ =					;	(5.35)
							Br HC
BδM – индукция воздушного зазора, приведенная к нейтральному сечению.
		B	≈ B		= kB Br , Тл,					(5.36)
		δ	δM		kσ
					kσ
Причём kδ ≈1,08...1,1
Для большинства магнитных материалов
		BδM ≤ 0,75Br , Тл.								(5.37)
Поясним другие величины,			входящие			в выражение (5.38). kL ≈ 0,5...1,0 –

коэффициент,		учитывающий							влияние				индуктивности					обмотки					якоря,
зависящий от отношения										TK		αK
							β/ =			TK	=	αK	,									(5.38)
							β/ =				=	ξv	,									(5.38)
где TK – длительность										τs		ξv					(МКИ); τs = LЭ / R –
где TK – длительность				межкоммутационного интервала													(МКИ); τs = LЭ / R –
постоянная времени				эквивалентной								обмотки;		v =ωp /ωб				–	относительная
частота вращения;			αK		–		угол, соответствующий									длительности							МКИ;
ξ =ωδ LЭ / R .							зависимости v = f (icp ) для значений:														1)	ξ = 0 ; 2)
На рис. 5.9 представлены							зависимости v = f (icp ) для значений:														1)	ξ = 0 ; 2)
ξ = 0,2 ; 3) ξ = 0,4 ; 4) ξ = 0,6; 5) ξ =1; 6) ξ =1,5; 7) ξ = 2 .
ν													ν
ν		1											ν
1,0		1											1,0
1,0				2	3	4	5						1,0					1	3
0,8				2	3	4	5						0,8					1	3

								6	7											5	7
								6	7											5	7
0,6													0,6
0,6													0,6
0,4													0,4
0,4													0,4
0,2													0,2
0,2									icp				0,2								icp
0									icp				0								icp
0	0,1		0,2		0,3		0,4						0	0,1	0,2		0,3		0,4

ν		1 2	3			ν		1
1,0		1 2	3			1,0		1
1,0				5 6	7	1,0		2	3 4	5
0,8			4	5 6	7	0,8		2	3 4	5
0,8						0,8				6	7
										6	7
0,6						0,6
0,4						0,4
0,2					icp	0,2					icp
0	0,1	0,2	0,3	0,4	icp		0,1	0,2	0,3	0,4	icp
0	0,1	0,2	0,3	0,4		0	0,1	0,2	0,3	0,4

Рис. 5.9. Зависимостиν (icp ) для различных ξ в зависимости от коммутации

При этом рис. 5.9 а соответствует 180-градусной двухполупериодной коммутации; рис. 5.9 б – 120-градусной двухполупериодной коммутации; рис. 5.9 в – 120-градусной однополупериодной коммутации при синусоидальном поле воздушного зазора; рис. 5.9 г – 120-градусной коммутации с прямоугольной формой ЭДС секций. Коэффициент kL определяется как

отношение

kL =

icp

(5.39)

icpR

где icp и icpR – средние относительные значения токов при ξ =ωδ LЭ / R

и ξ = 0 .

Коэффициент kL определяют для

соответствующей относительной скорости

v = n / nδ

=ωp /ωδ по упомянутым выше кривым.

Чем меньше β/ ,

тем меньше kL

тем больше С и, следовательно, хуже

использование объема машины. kоб

– обмоточный коэффициент,

β π

sin

kоб = kykp = sin

(5.40)

qsin

2mq

Для сосредоточенной

обмотки ( q =1)

диаметральным шагом kоб =1; при

наличии

укорочения

и распределения

предварительно

можно

принять

kоб = 0,85...0,95 . χ

–

коэффициент,

зависящий от формы

кривой

ЭДС и

способа коммутации:

при синусоидальной ЭДС и 120-градусной двухполупериодной коммутации χ =1,06 ;

при синусоидальной ЭДС и 120-градусной однополупериодной коммутации χ = 0,75 ;

при прямоугольной ЭДС и 120-градусной двухполупериодной коммутации

χ = 0,85/αδ ;

при прямоугольной ЭДС и 120-градусной однополупериодной коммутации

χ = 0,58/αδ .

Линейная нагрузка А выбирается по кривым, изображённым на рис 5.10 [8, 11].

В результате получим

D		= 3	CPЭМ	,	(5.41)

a			λk n

где n – номинальная частота вращения, об/мин.					схема ВДПТ с внутренним
На рис. 5.8 а изображена	конструктивная

расположением индуктора-магнита, выполненного в виде звездочки или цилиндра.

3	B , Тл
A 10 ,	δ
А/м
16
						2		Bδ
12						2		A
12
						1		Bδ
8						1		A
4
				P2 ,	Вт
				n	об/мин
0	2	4	6	8	10 10−3			1
0	40	80	120	160	200 10		−3	2
0	40	80	120	160	200 10
	Рис. 5.10. Кривые для выбора электромагнитных нагрузок
Наружный диаметр		DMH = Da − 2δ, м,						(5.42)
гдеδ – воздушный зазор,		DMH = Da − 2δ, м,						(5.42)
гдеδ – воздушный зазор,
	δ ≈ 0,00015...0,0003 м при P ≤100 Вт;
	δ = 0,0003...0,0005 м при P ≥100 Вт.
Осевая длина магнита lm ≈ (1,0...1,1)lδ , м.
Осевая длина пакета статора la ≈ (0,8...1,0)lδ , м.
Ширина магнита в виде		звездочки или ширина полюсного				наконечника
призматического магнита
	bm ≈bH =αδτ /(1,04...1,1),			м.				(5.43)
В случае цилиндрического магнита его внутренний диаметр
	DM = DMH		1− kзм , м,					(5.44)
			95

где kзм ≈ 0,75...0,95 –	коэффициент	заполнения	поперечного сечения
магнитом. При этом	большие значения	относятся к	малым машинам, у

которых DM = dB .
Ширина цилиндрического магнита в нейтральном сечении
	bm	= 0,5(D	− D	), м.	(5.45)
		= 0,5(D	− D	), м.	(5.45)
2		MH	M
2

Для определения индукции в воздушном зазоре в случае цилиндрического индуктора можно воспользоваться приближенным выражением [7]

B	≈ kB Br	2 p(1− 1− kзм )	, Тл.

δ	kσ	αδπ

Если предварительно задается габаритный размер DC , то

Da = DC , м, kD

причём

kD =1,7...2,0 при 2 p = 2 ; kD =1,55...1,7 при 2 p = 4 .

На рис. 5.8 б изображен продольный разрез ВДПТ

расположением индуктора-магнита кольцевой формы, следующие обозначения:

DЯ – внешний диаметр ярма, м; lm ≈lδ – осевая длина магнита, м; внутренний диаметр магнита, м; DMH – наружный диаметр

D	≈		Фδ kσ		.

MH			kB Brlm

Попутно отметим, что в общем случае
l	≈	la +lm		, м.

δ	2

(5.46)

(5.47)

с наружным где приняты

DM = Da + 2δ –

(5.48)

(5.49)

Расчёты магнитных проводимостей и построение рабочей диаграммы

индуктора с целью определения рабочей точки и корректировки геометрических размеров индуктора осуществляется согласно изложенной выше методики.

При выбранных или заданных основных размерах ВДПТ геометрия постоянного магнита может быть выбрана по масштабному эскизу (рис. 5.2).

Расчёт магнитной цепи не содержит существенных отличий от подобного

рода расчётов, рассмотренных выше применительно к микродвигателям постоянного тока. При этом рассчитывается магнитная характеристика внешней магнитной цепи Φ = f (F) , где F = Fδ + Fz + Fa + FЯ . Расчёт

выполняется для нескольких значений Bδ (Φ) . Магнитная характеристика

может строиться на рабочей диаграмме или заменена спрямленной характеристикой с учетом насыщения магнитной цепи ( kμ ).

5.4. Обмотка якоря

Число пазов якоря

Z = 2 pmq ,

где m – число секций (фаз); q=1…3 – число пазов на полюс и фазу. Число витков в секции:

а) при двухполупериодной 120-градусной коммутации и синусоидальном

поле

≈

5,75Ecp

;

(5.50)

pnkобΦ

б) при двухполупериодной 180-градусной коммутации и синусоидальном

поле

6,66Eсp

;

(5.51)

pnkобΦ

в) при однополупериодной 120-градусной коммутации

11,5Eсp

;

(5.52)

pnkобΦ

г) при двухполупериодной 120-градусной коммутации

и трапецеидальном

поле

4,77Eсp

;

(5.53)

nB D l

a δ

д) при однополупериодной коммутации ( λ =1200 ) и трапецеидальном поле

W	=	9,55Eсp	.	(5.54)

Ф		nB D l
		δ a δ

Здесь линейные размеры в метрах.								Обмоточный коэффициент
рассчитывается по формуле (5.44).
Поток при синусоидальном поле					2
Ф =α			В l τ =		2		B l τ, Вб.		(5.55)
Ф =α			В l τ =		π		B l τ, Вб.		(5.55)
		δ		δ δ	π			δ δ
Плотность тока в обмотке якоря
jS =	(10...17) 104							q/ , А/мм2 ,	(5.56)
jS =								q/ , А/мм2 ,	(5.56)
				A
где A – линейная нагрузка, А/м;				q/ –		удельная тепловая			нагрузка

цилиндрической поверхности якоря, равная отношению общих электрических

и магнитных потерь к указанной поверхности, Вт/см2, рассчитываемая так

же, как и в случае обычного микродвигателя постоянного тока [8, 11, 13]. При уточнении линейной нагрузки можно воспользоваться выражением

A =

2mWФISH

, А/м.

(5.57)

πDa

Здесь ток секции ISH в зависимости от способа коммутации рассчитывается

по формулам (5.35)...(5.37), а число витков – по формулам (5.56)...(5.60). Как

показывает опыт, плотность тока в обмотке с естественным охлаждением jSH ≈ 4...9 А/мм2 .

Сечение провода обмотки якоря

q =	ISH	, мм2 .	(5.58)

a	jSH

Полученное сечение провода уточняется согласно стандарту. Обмотка

выполняется из круглых медных проводов марок ПЭВ2, ПЭТ, ПЭТВ, ПЭТК и др. По уточненному сечению провода выбирают диаметры неизолированного и изолированного провода da и dаи .

Сечение изолированного провода

q	= πdаи2	, мм2 .	(5.59)
аи	4
	4

5.5. Пазово-зубцовая зона

Пакет якоря набираетсяизлистовэлектротехническойстали1411, 1511…1514, 1525. При определении геометрии пазово-зубцовой зоны можно использовать рекомендации, известные из опыта проектирование электрических машин,

изложенные в работах [2, 7, 14, 15, 16, 31].

В качестве исходной величины для определения размеров пазово-зубцовой зоны служит площадь паза

Q =	WФqаи 10−6	, м2 ,	(5.60)

П	рqkип

где kип = 0,28...0,42 – коэффициент заполнения паза изолированным проводом.

На рис. 5.11 изображены некоторые

геометрические формы

пазов при

внутреннем и наружном расположении индуктора.

Основные размеры паза наружного якоря [7, 16].

Овальный паз (см. рис. 5.11 а)

π (Da + 2hш )− zbz

d =

, м;

(5.61)

−π

4Q + d 2

(z −5)

, м;

(5.62)

z (d2 − d1 )

d1 + d2

+ h

, м.

(5.63)

2π

Полуовальный паз (см. рис. 5.11 б)

d =

π (Da + 2hш )− zbz

, м;

z −5

4πQ + d 2

(z −5)

b2 =

м;

h =

z (bz − d1 )

+ h

, м.

2π

Трапецеидальный паз (см. рис. 5.11 в)

b =

π (Da + 2hШ + hз )

−b , м;

b ≈

4π Q +b2 , м;

h =

2QП

+ h + h , м.

b +b

Основные размеры паза внутреннего якоря.

Овальный паз (см. рис. 5.11 г)

π (Da − 2hШ )− zbz

d =

, м;

z +π

d 2

(z +5)− 4πQ

d2 =

, м;

z −5

z (d1 − d2 )

d1 + d2

+ h

, м.

2π

Паз с трапецеидальной частью у открытия (см. рис. 5.11 д)

b =

π (Da − 2hШ − 2h3 )

−b , м;

zb2 −12,6Q

d2 ≈

, м;

z −5

h = (b1 − d2 )z +

+ h + h

, м.

2π

Ширина зубца при равномерном сечении

Bδt1

≥ 0,001 м,

Bzkc

гдеt1 – зубцовое деление по окружности якоря,

= πDa ,

м;

(5.64)

(5.65)

(5.66)

(5.67)

(5.68)

(5.69)

(5.70)

(5.71)

(5.72)

(5.73)

(5.74)

(5.75)

(5.76)

(5.77)

а)

б)

в)

г)

д)

Рис. 5.11. Формы пазов при внутреннем и наружном расположении индуктора

Bz = 0,9...1,3 Тл – индукция в зубце.

Высота шлица (щели)

hШ = 0,0003...0,0015 м.

Ширина шлица

bШ = dаи + 2bиз + 0,0002, м.

Толщина клина

hкл = 0,0003...0,001, м.

Здесь bиз — толщина	пазовой	изоляции	из кабельной бумаги,
лакоткани или электрокартона [8]:
bиз = 0,0001...0,00015, м при напряжении 6...12 В;
bиз = 0,00015...0,00025, м при напряжении 12...30			В;
bиз = 0,0003...0,0005, м при напряжении 110...220			В .

В настоящее время в машинах малой мощности с повышенной

нагревостойкостью в качестве пазовой изоляции применяется изофлекс (класс

100

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 910 / 1710 11 12 13 14 15 16 17 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
17.02.201633.63 Кб6Лера реферат общество.docx
#
17.02.2016266.41 Кб6лин с пр частью.pdf
#
17.02.2016511.69 Кб9Линейная алгебра.pdf
#
16.04.20192.17 Mб33Литвак - Секс в семье и на работе.doc
#
17.02.201613.72 Mб437литология КР методичка 2012.docx
#
17.02.20161.98 Mб169Лифанов - расчет эл. машин малой мощности.pdf
#
22.07.201931.66 Кб2лихачева..docx
#
17.08.20192.26 Mб10лк3-3_дифракция.docx
#
13.09.2019125.44 Кб2логистика.doc
#
31.08.2019269.31 Кб12Лосев-Угол.право-заочн.doc
#
15.09.2019742.4 Кб2ЛПЗ по ТТМ.doc

ν		1 2	3			ν		1
1,0		1 2	3			1,0		1
1,0				5 6	7	1,0		2	3 4	5
0,8			4	5 6	7	0,8		2	3 4	5
0,8						0,8				6	7
										6	7
0,6						0,6
0,4						0,4
0,2					icp	0,2					icp
0	0,1	0,2	0,3	0,4	icp		0,1	0,2	0,3	0,4	icp
0	0,1	0,2	0,3	0,4		0	0,1	0,2	0,3	0,4

ν		1 2	3			ν		1
1,0		1 2	3			1,0		1
1,0				5 6	7	1,0		2	3 4	5
0,8			4	5 6	7	0,8		2	3 4	5
0,8						0,8				6	7
										6	7
0,6						0,6
0,4						0,4
0,2					icp	0,2					icp
0	0,1	0,2	0,3	0,4	icp		0,1	0,2	0,3	0,4	icp
0	0,1	0,2	0,3	0,4		0	0,1	0,2	0,3	0,4

ν		1 2	3			ν		1
1,0		1 2	3			1,0		1
1,0				5 6	7	1,0		2	3 4	5
0,8			4	5 6	7	0,8		2	3 4	5
0,8						0,8				6	7
										6	7
0,6						0,6
0,4						0,4
0,2					icp	0,2					icp
0	0,1	0,2	0,3	0,4	icp		0,1	0,2	0,3	0,4	icp
0	0,1	0,2	0,3	0,4		0	0,1	0,2	0,3	0,4