методичка по стартеру
.pdf
ja |
|
1300q 104 |
|
AS |
|
||
от 5000 до 10 000 об/мин |
|
А/м2 |
|
ja |
|
1100q 104 |
|
AS |
|
||
|
|
|
(2.4.4)
Предварительное значение плотности тока в обмотке якоря двухполюсных электродвигателей малой мощности можно выбирать также по кривым (рис. 2.4.2) в зависимости от полезного вращающего момента
[1].
Момент на валу электродвигателя определяется по уравнению
M2 9,55 Pn2 Н∙м.
(2.4.5)
Предварительно сечение провода обмотки якоря
qa |
|
Ia |
|
м². |
|
2j |
|
||||
|
|
|
|||
|
|
a |
|
||
(2.4.6)
Сечение и диаметр провода окончательно выбираются по ближайшим большим данным из приложения 1
qa ... |
, da /daи ..., |
где da ,daи –диаметры проводов без изоляции и с изоляцией. Окончательная плотность тока в проводнике обмотки якоря
ja |
Ia |
А/м2. |
|
2qa |
|||
|
|
(2.4.7)
Рис.2.4.2 Кривые допустимых плотностей тока в обмотке якоря двухполюсных машин постоянного тока малой мощности в зависимости от вращающего момента при продолжительном режиме работы и закрытом исполнении.
Площадь паза, занимаемая изолированными проводниками,
Sп.п. sпfdаи2 м2,
0
(2.4.8)
где f0 =0,70 ÷ 0,74 — технологический коэффициент, учитывающий неплотности укладки проводников в пазы.
Площадь паза, занимаемая пазовой изоляцией
Sп.и. И П м2
(2.4.9)
где н 0,10 1,0 103 м — толщина пазовой изоляции из кабельной бумаги, лакированной ткани или электрокартона, выбираемая в зависимости
от напряжения машины: |
|
|
|
|
И (0,10 0.15) 10 3 м |
при напряжении |
6 — 12 В; |
||
И (0,15 0,25) 10 3 м |
при напряжении |
12 — 30 В; |
||
И (0,30 0,50) 10 3м |
при напряжении |
110 — 220 В. |
||
П (0,6 0,8) Da ,м — периметр паза. |
|
|
||
Площадь паза, занимаемая клином, |
|
м2, |
||
(2.4.10) |
Sп.к. bклhкл |
|
||
|
|
|
||
где можно принять ширину клина |
|
|
||
и его высоту |
bкл (3 6) 103 м |
|
||
hкл (0,5 1,0) 103 |
м |
|||
|
||||
Общая требуемая площадь паза |
|
м2, |
||
|
Sп Sп.п. Sпи Sп.к |
|||
(2.4.11)
В практике расчета машин малой мощности большей частью пользуются понятием коэффициента заполнения паза изолированным проводом в виде отношения
kп.и sпSqаи ,
п
(2.4.12)
где qаи |
dаи2 |
, м2 — площадь поперечного сечения провода с изоляцией. |
|||||||
|
|||||||||
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Величина коэффициента kп.и составляет |
|
||||||||
|
|
kп.и 0,30 0,46. |
|
||||||
В случае круглой формы диаметр паза якоря (см. рис. 2.4.1а) |
|
||||||||
|
|
dп |
|
4Sп |
|
1,13 |
|
|
м, |
|
|
|
Sп |
||||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||
(2.4.13)
Рис. 2.4.3 Определение размеров паза якоря
В случае овальной или трапецеидальной формы паза с одинаковой толщиной зубца по высоте (см. рис. 2.4.1,б) для определения ширины и высоты паза удобнее прежде всего рассчитать минимальную толщину зубца:
zmin |
В t1 |
, |
0,93 B |
||
|
3.max |
|
(2.4.14)
где Bз.max (1,3 1,5)Тл
При этом по соображениям механической прочности толщина зубца не должно быть менее 1 мм. Затем вычерчивается в увеличенном масштабе, часть окружности якоря с зубовым шагом t1 и наносится толщина zmin относительно осей двух соседних зубцов (рис.2.4.3). После этого
выбирается соответствующая высота паза hп , исходя из требуемой площади его Sп и определяются bП1, bП2, hа.
При выборе hп следует иметь в виду необходимую высоту сердечника
якоря в отношении допустимой индукции и механической прочности. Вообще, согласно опыту построенных машин малой мощности, высота сердечника якоря составляет
|
hа (0,22 0,32)Dа .м, |
|
диаметр вала |
|
(2.4.15) |
dвл |
(0,18 0,22)Dа |
|
Ширина прорези паза (рис. 2.4.1) |
ап (2 8)dаи , |
|
(2.4.16)
где большие значения коэффициента перед dаи относятся к более тонким проводам.
Высота коронки: hk (0,5 1,0) 10 3м
Зубцовые шаги по вершинам, серединам и основаниям зубцов якоря с круглым пазом:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t1 |
|
Da |
м, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
(2.4.17) |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tср |
|
|
Da hn |
|
м, |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.4.18) |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t2 |
|
Da 2hn м, |
|
|
|
|
|||||||||||
где высота паза |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z(2.4.19) |
м; |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
hn |
dn 0,5 10 3 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
размеры зубца: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.4.20) |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
z1 |
t1 an |
|
|
|
|
|
|
|
|
м, |
|||||||||||||||
(2.4.21) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
zmin |
zср |
tср |
dn |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.4.22) |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z2 |
t2 , |
м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.4.23) |
|
|
|
|
|
|||||
Размеры трапецеидального паза можно вычислить: |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(Da 2h k) |
zmin |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
bП1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(Da 2h k) zminz |
, |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
(2.4.24) |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b2 |
|
|
|
|
|
|
a |
|
a |
2 |
|
|
|
|
bП1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
|
|
П1 |
|
|
|
|
|
h |
|
|
b, где a |
|
|
|
, |
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
, |
|
||||||||
2 |
4 |
tg180 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tg |
180 |
|
( tg180 |
|
1) |
|
|||||||
(2.4.24а) |
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
2 |
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
bП2 bП1 2h tg180z .
(2.4.25)
Проверка максимальной индукции в минимальном сечении зубца
Вз.max |
В t1 |
Тл, |
|
0,93zmin |
|||
|
|
(2.4.26)
где 0,93 — коэффициент, учитывающий лаковую изоляцию между
листами пакета якоря.
Максимальная индукция Вз.тах в зубцах якоря электродвигателей
постоянного тока малой мощности продолжительного (длительного) режима по технологическим условиям обычно получается в пределах 1,3÷1,5 Тл. В
отдельных случаях возможно некоторое превышение этих значений. Эскизы пазов якоря с укладкой обмотки даны на рис. 2.4.4.
Рис. 2.4.4 Укладка проводов обмотки якоря в круглый (а) и овальный (б) пазы: 1 — клин; 2 — обмотка; 3 —пазовая изоляция
Средняя длина проводника обмотки якоря. При
2р 2 la l0 1,2Da м,
(2.4.27)
при
2р 4 la l0 0,8Da м
(2.4.28)
Сопротивление обмотки якоря в нагретом состоянии при расчетной температуре 750С
|
|
ra 20 Ck |
|
Nla |
Ом, |
|
|
qa (2a)2 |
|||
|
20 С 1,8 10 8 |
(2.4.29) |
|
||
где |
Ом·м — удельное электрическое сопротивление |
||||
меди при |
200С, k |
1 0,004 20 — |
коэффициент, учитывающий |
||
|
|
|
|
|
|
увеличение сопротивления обмотки при нагревании её от 200С до 0С. |
|||||
Падение напряжения в обмотке якоря при полной нагрузке. |
|||||
|
|
Ua Ia ra |
В, |
|
|
(2.4.30)
Падение напряжения в обмотке якоря электродвигателей малой мощности составляет примерно 10÷20% от номинального напряжения машины.
2.5Коллектор, щеткодержатели и щетки
Вконструктивном, производственном и эксплуатационном отношениях коллектор представляет собой наиболее ответственную часть машины. Коллекторные пластины в электродвигателях малой мощности изготовляются из твердотянутой меди и изолируется друг от друга миканитом или пластмассой, а от корпуса машины — миканитом или изолирующей пластмассой.
Рис. 2.5.1 Коллекторы:
а) развальцованный; б) с втулкой из пластмассы
В целях устранения механических причин искрения коллектор должен иметь строго цилиндрическую и гладкую поверхность; конструкции щеткодержателя должны обеспечивать правильное положение и работу щеток на коллекторе.
Конструкции коллекторов электродвигателей постоянного тока малой мощности представлены на рис. 2.5.1.
Толщина тела коллектора обычно составляет
к 0,1 0,2 Dк м. (2.5.1)
Врассматриваемых малых электродвигателях применяются щеткодержатели трубчатого и коробчатого типа. В них щетка расположена перпендикулярна к коллектору и давление пружины на нее действует непосредственно в радиальном направлении. В трубчатых это давление осуществляется с помощью винтовой пружины, а в коробчатых — спиральной.
Ввысокоскоростных машинах малой мощности при скоростях вращения порядка 10000 об/мин и выше заметно усиливаются механические вибрации щеток на коллекторе под влиянием его биения из-за наличия некоторого эксцентриситета, нецилиндричности поверхности и других механических факторов.
Вследствие этого происходит усиление искрения под щетками. Как показывает опыт, для уменьшения вибраций щеток в этом случае целесообразно применить так называемые реактивные щеткодержатели, в которых щетки располагаются под некоторым углом к поверхности коллектора в направлении вращении последнего.
Втулки трубчатых и обоймы коробчатых щеткодержателей выполняются прямоугольной формы. Длина щетки по втулке или обойме берется в приделах 1,5 — 2 ширины щетки по оси коллектора. Щетка выступает из втулки или обоймы на 1 — 2 мм.
Предварительный диаметр коллектора. Диаметр коллектора Dк'
предварительно выбирается из соотношения
Dк (0,5 0,9)Da м.
(2.5.2)
Коллекторное деление
tк КDк , (2.5.3)
вмашинах малой мощности обычно ширина коллекторных пластин
к (2 5) 10 3 м.
Толщина миканитовой или пластмассовой изоляции между коллекторными пластинами в зависимости от напряжения состовляет:
и (0,4 0,6) 10 3 м при напряжении до 30 В;
и (0,6 0,8) 10 3 м при напряжении 110 В и выше.
После выбора к и и окончательное коллекторное деление
tк к и |
м. |
|||||
Окончательный диаметр коллектора |
|
(2.5.4) |
||||
|
Кtк |
|
|
|
||
Dк |
|
|
|
м. |
||
|
||||||
|
|
|
||||
Окружная скорость коллектора |
|
(2.5.5) |
||||
|
Dкп |
|
|
|||
к |
|
|
м/с |
|||
|
||||||
|
|
60 |
|
|
|
|
(2.5.6)
Окружная скорость коллектора составляет 0,5 — 0,9 от величины окружной скорости якоря.
В низковольтных электродвигателях постоянного тока малой мощности применяются медно-графитные щетки марок М-1, М-6 и МГ. В высоковольтных электродвигателях (110 — 220 В) находят применение, кроме указанных, также и электрографитированные щетки марок ЭГ-8 и ЭГ14.
Физические свойства и плотности тока указанных сортов щеток, а также их номинальные размеры представлены соответственно в табл. 2.5.1 и 2.5.2.
Предварительный выбор плотности тока под щетками по принятому
сорту их производится по таблице 2.5.1. |
|
|
|
||||
|
Физические свойства и плотности тока щеток |
|
|
||||
|
|
|
|
Таблица 2.5.1 |
|
|
|
|
Группа |
Марка |
Допусти |
Переходное |
Максималь |
Коэффи |
Удельное |
|
щеток |
щеток |
мая |
падение |
ная |
циент |
нажатие |
|
|
|
плотнос |
напряжения на |
окружная |
трения |
pщ, Н/м2 |
|
|
|
ть тока |
пару щеток при |
скорость |
при =15 |
|
|
|
|
jщ , А/м2 |
номинальном |
к , м/с |
м/с |
|
|
|
|
|
токе и |
|
|
|
|
|
|
|
окружной |
|
|
|
|
|
|
скорости 15м/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uщ, В |
|
|
|
|
|
|
Уголь |
Т-6 |
6*104 |
2 0,5 |
|
|
|
10 |
0,30 |
(1,96-2,35) |
но- |
УГ-2 |
8*104 |
2 0,4 |
|
|
|
15 |
0,25 |
*104 |
графит |
|
|
|
|
|
|
|
|
(1,96-2,35) |
ные |
|
|
|
|
|
|
|
|
*104 |
Графи |
|
7*104 |
|
|
|
|
|
|
|
тные |
Г-1 |
2,2 0,5 |
|
|
|
12 |
0,30 |
(1,96-2,35) |
|
|
Г-3 |
10*104 |
1,9 0,4 |
|
|
|
25 |
0,25 |
*104 |
|
Г-8 |
11*104 |
1,9 0,4 |
|
|
|
25 |
0,25 |
(1,96-2,35) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
*104 |
Электр |
|
|
|
|
|
|
|
|
(1,96-2,94) |
ографи |
|
10*104 |
|
|
|
|
|
|
*104 |
тирова |
ЭГ-2 |
2,7 0,6 |
|
|
|
25 |
0,20 |
(1,96-2,35) |
|
нные |
ЭГ-14 |
10*104 |
2,5 0,5 |
|
|
|
40 |
0,25 |
*104 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1,96-3,92) |
Медно |
|
|
|
|
|
|
|
|
*104 |
графит |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М-1 |
15*104 |
1,5 0,5 |
|
|
|
25 |
0,25 |
(1,47-1,96) |
|
М-3 |
12*104 |
1,8 0,4 |
|
|
|
20 |
0,25 |
*104 |
|
М-6 |
15*104 |
1,5 0,5 |
|
|
|
25 |
0,20 |
(1,47-1,96) |
|
МГ |
20*104 |
0,2 0,1 |
|
|
|
20 |
0,20 |
*104 |
|
МГ-4 |
15*104 |
1,1 0,5 |
|
|
|
20 |
0,20 |
(1,47-1,96) |
Бронзо |
|
|
|
|
|
|
|
|
*104 |
графит |
|
|
|
|
|
|
|
|
(1,76-2,26) |
ные |
|
|
|
|
|
|
|
|
*104 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1,96-2,35) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
*104 |
|
БГ |
20*104 |
0,3 0,1 |
|
|
|
20 |
0,25 |
(1,68-2,16) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
*104 |
Площадь сечения щетки |
|
Iа |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
||
|
|
|
Sщ |
|
|
м , |
|
|
|
|
|
|
pjщ' |
|
|
||||
|
|
|
(2.5.7) |
|
|
|
|
||
Ширина щетки по дуге окружности коллектора |
м , |
|
|
||||||
|
|
|
bщ (1 3) к |
|
|
||||
|
|
|
(2.5.8) |
|
|
|
|
||
Длина щетки по оси коллектора |
|
|
|
|
|||||
|
ащ |
|
Sщ |
м. |
|
|
|
b |
|
||||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
щ |
|
|
|
Высота щетки |
|
(2.5.9) |
|
|||
|
|
|
|
|
м. |
|
|
hщ (2,0 3,0)ащ |
|||||
|
|
(2.5.10) |
|
|||
Размеры щеток окончательно уточняются по табл. 2.5.2. |
||||||
Окончательная плотность тока под щетками |
|
|||||
jщ |
|
Ia |
|
А/м2 |
|
|
pа |
b |
|
||||
|
|
щ щ |
|
|
||
|
|
(2.5.11) |
|
|||
Активная длина коллектора по оси вала |
|
м. |
||||
|
lк' (1,5 2,0)ащ |
|||||
Полная длина коллектора по оси вала |
(2.5.12) |
|
||||
|
|
|
|
м. |
||
|
lк lк' |
(3 5)dа |
||||
|
|
(2.5.13) |
|
|||
Так как в рассматриваемых машинах |
постоянного тока малой |
|||||
мощности добавочные полюса в коммутационной зоне отсутствуют и щетки на коллекторе обычно располагаются соответственно положению геометрической нейтрали, то процесс коммутации тока в короткозамкнутых секциях якоря получается замедленным из-за наличия в них реактивной э.д.с. еr и э.д.с. реакции якоря еa. Обе эти э.д.с. суммируются и вызывают в цепи короткозамкнутой секции добавочный ток, способствующий увеличению
плотности тока на сбегающем крае щетке. |
|
|
|
||||
2.5.2 |
Номинальные размеры щеток |
|
|
|
|
Таблица |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обозначение типов |
Ширина |
по |
Длина |
по |
оси |
Высота hщ, м |
|
щеток |
|
окружности |
|
коллектора ащ, м |
|
|
|
|
|
коллектора bщ, м |
|
|
|
|
|
ФО |
(щетка |
1,0*10-3 |
|
|
1,6*10-3 |
|
6,3*10-3 |
прямоугольная для |
1,6*10-3 |
|
|
2,0*10-3 |
|
5,0*10-3 |
|
радиальных |
|
|
|
|
|
6,3*10-3 |
|
щеткодержателей) |
|
|
|
|
|
8,0*10-3 |
|
|
|
2,0*10-3 |
|
|
2,5*10-3 |
|
6,3*10-3 |
|
|
|
|
|
|
|
10,0*10-3 |
|
|
|
|
|
|
|
6,3*10-3 |
|
|
|
|
|
|
|
10,0*10-3 |
|
|
|
|
|
3,2*10-3 |
|
6,3*10-3 |
|
|
|
|
|
4,0*10-3 |
|
10,0*10-3 |
|
|
2,5*10-3 |
|
|
3,2*10-3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4,0*10-3 |
|
8,0*10-3 |
|
|
|
|
|
5,0*10-3 |
|
10,0*10-3 |
|
|
|
|
|
6,3*10-3 |
|
12,5*10-3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3,2*10-3 |
4,0*10-3 |
8,0*10-3 |
|
|
|
|
|
10,0*10-3 |
|
|
|
|
|
12,5*10-3 |
|
|
|
|
5,0*10-3 |
10,0*10-3 |
|
|
|
|
|
12,5*10-3 |
|
|
|
|
|
16,0*10-3 |
|
|
|
|
6,3*10-3 |
10,0*10-3 |
|
|
|
|
|
12,5*10-3 |
|
|
|
|
|
16,0*10-3 |
Ф8-А1 |
(щетка |
4,0*10-3 |
5,0*10-3 |
8,0*10-3 |
|
прямоугольная |
для |
|
6,3*10-3 |
12,5*10-3 |
|
радиальных |
|
|
|
8,0*10-3 |
16,0*10-3 |
щеткодержателей |
со |
5,0*10-3 |
6,3*10-3 |
12,5*10-3 |
|
спиральной |
|
|
|
10,0*10-3 |
16,0*10-3 |
пружиной) |
|
|
|
12,5*10-3 |
20,0*10-3 |
|
|
|
6,3*10-3 |
8,0*10-3 |
20,0*10-3 |
|
|
|
|
10,0*10-3 |
25,0*10-3 |
|
|
|
8,0*10-3 |
10,0*10-3 |
25,0*10-3 |
|
|
|
|
12,5*10-3 |
25,0*10-3 |
Вмомент размыкания цепи секции при наличии в ней указанных э.д.с.
итока между этим краем щетки и сбегающей коллекторной пластиной возникают небольшие электрические дуги в виде мелких искр. Интенсивность этих искр зависит от величины результирующей э.д.с. в
короткозамкнутой секции ер еr ea . Для получения допустимого искрения
под щетками величина этой э.д.с. в секции не должна превышать определенного значения. Однако коммутация тока в секции может также ухудшаться вследствие влияние поля полюсов, если ширина коммутационной зоны будет близка к расстоянию между краями наконечников двух соседних полюсов.
Ширина коммутационной зоны
|
|
|
|
K |
|
|
a |
м, |
|
|
|
|
|
||||||
bк bщ |
uк |
|
|
|
y1 |
|
|
tк |
|
2p |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
p |
|
||
|
|
|
|
|
|
||||
(2.5.14)
где uk Kz -число секционных сторон в одном слое паза; при a 1
bщ bщ Da ;
Dk
(2.5.15)
tk tk Da .
Dk
(2.5.16)
Для благоприятной коммутации необходимо соблюдать соотношение
bk 0,8( b0 ).
(2.5.17)