методичка по стартеру
.pdf
Поперечная составляющая |
м.д.с. |
якоря AWq определяется из переходной |
|||
характеристики B |
|
AW |
AW |
|
, построенной по данным табл. 2.6.1. |
f |
|
|
З |
||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||
Откуда
AW |
1 |
|
|
la KC |
|
b AS |
1 |
|
0,265 0,058 |
0,0251 8000 42,92А |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
q |
|
3 |
|
|
la KC |
|
0 |
|
3 |
|
0,265 0,058 |
|
|
|
|
|
|
||||||
Продольная коммутационная м.д.с. якоря |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
b |
AS |
|
0,2 |
8 |
|
|
|
0,012 8000 |
|
|
0,2 3,14 0,0386 |
8 |
|
||||||||
AWK |
|
K |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
' |
' |
|
1 |
|
0 |
10 |
|
|
|
|
1 |
3 |
6 |
10 |
3,9876 |
|||||||
|
|
a0 |
b0 |
|
|
|
|
|
|
13 11,3757 |
|
6,762310 |
3.355510 |
|
|
||||||||
А
Переходное падение напряжения в контакте щеток и их составляющие при номинальных плотностях тока в них в среднем можно принять для щеток М-1, М-6:
Uщ 1,5B a' 0,8B b' 0,7B
iaн |
Ia |
|
6,667 |
3,33А |
|
2 a |
2 1 |
||||
|
|
|
Ток одной щетки
Iщ Ipa 6,6671 6,667А
Средняя эквивалентная индуктивность секции якоря
Ls |
c AS lo bщ |
|
5 (3,3555 10 6) 8000 0,0252 7,7283 10 3 |
7,8457 10 6 Гн |
|
iан |
6,667 |
||||
|
|
|
Период коммутации
|
|
|
|
|
|
T |
|
bщ |
|
|
6,3 10 |
3 |
1 10 3 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
к |
|
6,3 |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Электрическое сопротивление щеток |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
Rщ |
|
Uщ |
|
|
|
|
1,5 |
|
|
0,1125Ом |
||||||||||
|
|
|
|
|
2 Iщ |
|
|
2 |
6,667 |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Коэффициенты: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
A |
|
Rщ |
T |
|
|
0,1125 |
1 10 3 |
14,34 |
|||||||||||||||||
|
|
|
LS |
|
|
|
|
7,845710 6 |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
а |
|
|
|
1,7 a A |
|
1,70,814,34 |
13 |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
о |
|
|
|
|
Uщ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,5 |
|
|
|
|
|||||
b |
|
|
1,7 b A |
|
1,70,714,34 |
|
11,3757 |
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||
о |
|
|
|
|
Uщ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,5 |
|
|
|
|
|||||
Продольная составляющая м.д.с. якоря |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
AW 2 b |
AS 2 0,23 10 3 8000 3,68А |
||||||||||||||||||||||||
Суммарная м.д.с. реакции якоря |
|
|
|
42,92 3,68 3,92 35,257А |
|||||||||||||||||||||
AW R AWq |
AW |
AWK |
|||||||||||||||||||||||
Полная м.д.с. возбуждения машины при нагрузке на пару полюсов
AWВ AWB AWR 409,64 35,257 444,9А
2.7 Расчет обмотки возбуждения Число витков обмотки возбуждения, приходящихся на один полюс
WB |
AWВ |
|
444,9 |
34 |
|
2Ia |
2 6,667 |
||||
|
|
|
Предварительно сечение и диаметр провода обмотки возбуждения
|
q |
|
Ia |
|
6,667 |
0,95238 10 6 |
м² |
|
jB' |
7 106 |
|||||
|
В |
|
|
|
|
||
где j |
7 106А/м² по кривым рис. 2.4.2 |
|
|||||
В |
|
|
|
|
|
|
|
Из приложения 1 окончательно
qB 0,985 10 6 м2 dB 1,12 10 3 м dBИ 1,195 10 3 м
Окончательная плотность тока в проводнике обмотки возбуждения
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
jB |
|
|
Ia |
|
|
|
|
|
6,667 |
|
|
6,77 106 |
А/м² |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
qB |
|
|
0,985 10 6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
Сопротивление обмотки возбуждения в нагретом состоянии при 75 С |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
r |
p |
|
|
k |
|
|
2p WB lср.в. |
|
1,75 10 8 |
1 0,04 75 20 2 34 0,1137 |
0,044Ом |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
B |
|
|
20 C |
|
0 |
|
|
|
qB |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,985 10 6 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Число проводников по высоте катушки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NB |
|
|
|
|
hK ИK |
|
|
6,398 10 3 1,3 10 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dBИ |
|
|
|
|
|
|
1,195 10 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
высота катушки |
|
|
|
|
|
|
|
|
hПЛН 8,118 10 3 |
1,72 10 3 |
6,398 10 3 м |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
hK |
|
hПЛ |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
высота полюсного наконечника |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
hПЛН |
|
|
|
B |
b |
b |
ПЛ |
|
|
0,32 0,02512 7,7554 10 |
3 |
1,72 10 |
3 |
м |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 K2 BПЛН |
|
|
|
|
|
|
|
2 0,95 |
1,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
Число проводников по ширине катушки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Nш |
|
|
WB |
|
34 |
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
Ширина катушки |
|
|
|
|
NB |
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 1,195 10 3 1,3 10 3 |
9,665 10 3 м |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
bK |
Nш dBИ ИК |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Средняя длина витка катушки возбуждения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
b |
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,0251 7,7554 10 |
3 |
|
|
||||||||
l |
|
|
2 |
l |
|
|
2 |
|
|
0 |
ПЛ |
|
|
|
b |
|
|
|
2 |
|
0,252 |
|
2 |
7,7554 |
|
10 3 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
ср.в. |
ПЛ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ПЛ |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
K |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
3,14 9,665 10 3 |
0,1137м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
Падение напряжения в обмотке возбуждения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UB |
Ia rB |
6,667 0,044 0,293В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
Проверка величины э.д.с. якоря при нагрузке |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E U Ua |
Uщ UB 6 0,3361 1,5 0,293 3,87В; |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
отличие меньше 5% от величины ЭДСЕ 4В, выбранный в начале расчёта, поэтому величину МДС обмотки возбуждения AWВ можно не
корректировать.
2.8 Мощности потерь и коэффициент полезного действия Потери в меди обмотки якоря
Pма Ia2 ra 6,6672 0,0504 2,2405Вт
Потери в меди последовательной обмотки возбуждения
Pмв Ia2 rв 6,6672 0,044 1,9536Вт
Переходные потери в контактах щеток и коллектора
Pщк Uщ Ia 1,5 6,667 10Вт
Масса стали сердечника якоря
Gca 5,5 Da 2 hП 2 |
|
l0 |
103 |
5,5 0,0246 2 7,4 10 3 2 |
0,0252 103 |
1,3426 10 2 кг |
||||||||||||||
Масса стали зубцов якоря |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,5729 10 2 кг |
||||||||
Gсз 7,8 Z Zmin hП l0 103 7,8 9 1,9698 10 3 7,4 10 3 0,0252 103 |
|
|||||||||||||||||||
Потери на гистерезис и вихревые токи в стали сердечника якоря |
||||||||||||||||||||
Pca |
|
|
pa Ba2 |
Gca |
|
20,95 1,52 1,3426 10 2 0,7173 Вт |
||||||||||||||
Потери на гистерезис и вихревые токи в стали зубцов якоря |
|
|
||||||||||||||||||
Pcз |
|
|
pз Bз2max Gcз |
21,45 1,52 2,5729 10 2 1,2417 Вт |
||||||||||||||||
Удельное потери в стали, Вт/кг |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|||||||||||
|
|
|
|
f |
|
|
|
f |
|
|
100 |
|
|
100 |
|
|||||
pa 2 |
|
|
|
|
|
|
2,5 p |
|
|
|
|
2 1,8 |
|
2,5 2,1 |
|
20,95 |
||||
100 |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
100 |
100 |
|
|
100 |
|
|
|||||||||
|
|
|
f |
|
|
|
|
f |
|
2 |
100 |
|
100 2 |
|
||||||
pз 1,5 |
|
|
|
|
|
|
3 p |
|
|
|
|
1,5 1,8 |
3 2,1 |
|
|
21,45 |
||||
100 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
100 |
100 |
|
100 |
|
|
|||||||||||
Полные магнитные потери на гистерезис и вихревые токи в стали якоря
Pc Pca Pcз 0,71729 1,2417 1,959Вт
Потери на трение щеток о коллектор
Pтр.щ. 9,81 рщ Sщ к 104 |
9,81 0,2 1,6 4,444 10 5 6,3 103 |
0,879Вт |
|||||||||||
Потери на трение в подшипниках |
|
|
|
1,815Вт |
|||||||||
|
|
Pтр.п. km Ga n 10 3 |
2 0,1513 6000 10 3 |
||||||||||
где km 1 3 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Масса якоря |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Ga |
Da2 |
l0 Ya Dk2 lk Yk |
|
3,14 |
0,02462 |
0,0252 8,5 103 0,0201 0,0184 8,5 103 0,1513 |
|||||||
4 |
|||||||||||||
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Ya |
Yk |
8,5 103 кг/м³ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Потери на трение якоря о воздух |
|
|
|
0,0252 10 6 0,1621Вт |
|||||||||
|
|
Ртр.в. 2 Da3 n3 l0 |
10 6 |
2 0,02463 60003 |
|||||||||
Полные механические потери |
|
|
|
0,879 1,815 0,1621 2,8562 Вт |
|||||||||
|
|
PM.X. Pтр.щ. Ртр.п. Ртр.в. |
|||||||||||
Общие потери в машине при полной нагрузке |
|
|
|||||||||||
Р 0 Рма Рмв Рщк РМ.Х. Рс 1,1 2,2405 1,9536 10 0,879 1,959 20,5 Вт |
|||||||||||||
где 0 |
1,08 1,12 1,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
К.П.Д. при номинальной нагрузке машины |
|
|
|||||||||||
|
|
|
Ua Ia |
|
P |
|
6 6,667 20,5 |
0,49 |
|
||||
|
|
Ua |
|
Ia |
|
6 6,667 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
2.9 Рабочие характеристики электродвигателя Результаты расчёта рабочих характеристик приведены в таблице 2.9.1.
Таблица 2.9.1 Расчет рабочих характеристик
|
|
|
|
|
|
Величина |
Потребляемый двигателем ток из сети, А |
|||
|
|
|
|
|
|
0,51 |
0,81 |
1 |
1,21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Ia ……………………………........А |
3,3353 |
5,3336 |
6,667 |
8 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ua |
Iara …..………………….……В |
0,168 |
0,27 |
0,3361 |
0,4 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uв |
Iвrв ……………………...…...В |
0,1465 |
0,2344 |
0,293 |
0,3517 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uщ.................................................В |
0,75 |
1,2 |
1,5 |
1,8 |
||||||
U Uа Uщ Uв ………….....В |
1,0646 |
1,7 |
2,13 |
2,5550 |
||||||
E U U ..………………….….....B |
4,9354 |
4,3 |
3,87 |
3,445 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AWв 2WвIa ……………………......В5 |
226,678 |
362,6848 |
444,9 |
544,02 |
||||||
AWR ……………………………...А |
17,6284 |
28,205 |
35,257 |
42,308 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AWр |
AWв AWR …………………А |
209,046 |
334,5 |
409,643 |
501,719 |
|||||
Ф…………………………….……Вб |
1,3532 10 4 |
1,8 10 4 |
2,0264 10 4 |
2,1624 10 4 |
||||||
n |
60aE |
………………………об/ мин |
11220 |
7344 |
5880 |
4900 |
||||
|
|
|||||||||
|
pNФ |
|
|
|
|
|||||
Рма …………………………….…..Вт |
0,5601 |
1,43 |
2,24 |
3,2267 |
||||||
Pмв Ia2rв …………………………Вт6 |
0,4885 |
1,25 |
1,9536 |
2,8 |
||||||
Pщк UщIа…………………........Вт |
2,5 |
6,43 |
10 |
14,4 |
||||||
Pc …………………………….......Вт |
0,9795 |
1,5672 |
1,959 |
2,3508 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Pмх ……………………………....Вт |
1,4281 |
2,2849 |
2,8562 |
3,4274 |
||||||
P 0Pма Рмв Рщк Рмх Рс ...….....Вт |
6,4329 |
13,9719 |
20,5311 |
28,3166 |
||||||
P1 UI ……………………………..Вт |
20 |
32 |
40 |
48 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Р2 Р1 Р……………………....Вт |
13,5681 |
18,0297 |
19,5 |
19,7 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р2 |
|
…………………………….. |
0,67 |
0,5634 |
0,49 |
0,4101 |
|||
Р1 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М2 |
9,55 |
Р2 |
…………………….....Нм |
0,0216 |
0,0287 |
0,031 |
0,0313 |
|||
|
||||||||||
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
По данным расчета построим рабочие характеристики двигателя
2.10 Упрощенный тепловой расчет Полные потери в активном слое якоря
Р |
Р |
|
|
l0 |
P |
2,24 |
0,0252 |
1,959 2,99Вт |
|
lа |
0,0547 |
||||||
ма |
|
ма |
|
c |
|
|
Поверхность охлаждения активного слоя якоря
Sa Da l0 3,14 0,0246 0,0252 1,9485 10 3 м²
Среднее превышение температуры якоря над окружающей средой при установившемся режиме
|
|
Рма |
2,99 |
54ºС |
|
а |
|
|
|
|
|
1 0,1 a Sa |
16 1 0,1 7,7 1,9485 10 3 |
||||
где принято 14 18 16Вт/м² · град |
|
|
|||
Полные потери на коллекторе |
|
|
|||
Pk |
Рщк Ртр.щ. 10 0,879 10,879Вт |
|
|||
Поверхность охлаждения коллекторе |
|
|
|||
Sk |
Dk lk 3,14 0,0201 0,0184 1,1592 10 3 м² |
|
|||
Среднее превышение температуры коллектора над окружающей средой при установившемся режиме
k |
|
Рk |
|
10,879 |
82,2515ºС |
k 10,1 k Sk |
70 10,1 6,3 1,1592 10 3 |
где принято k 40 70 70Вт/м² · град Потери в одной катушке обмотки возбуждения
мв Р2мвр 1,95562р 0,97Вт
Поверхность охлаждения одной катушки обмотки возбуждения при шихтованной станине
2 bПЛ lПЛ 4 k hk 2 bПЛ k k 2 7,7554 10 3 0,02524 8,67 10 3 6,398 10 32 (7,7554 10 3 8,67 10 3)8,67 10 3 1,15 10 3м2
Среднее превышение температуры обмотки возбуждения над окружающей средой при установившемся режиме
В |
мв |
|
0,55 |
32,64 |
ºС |
|
26 1,15 10 3 |
||||
о Sо |
где принято о 26 30 26 м2ВтС .
2.11 Поперечное сечение рассчитанного электродвигателя Поперечное сечение рассчитанного двигателя показано на рис. 2.11.1.; рассчитанные размеры приведены в таблице 2.11.1.
Рис.2.11.1 Поперечное сечение электродвигателя
Таблица 2.11.1 Рассчитанные размеры электродвигателя в м.
Da |
dвл |
|
|
bПЛ |
hПЛ |
hПЛН |
bk |
hk |
hc |
|
0,0246 |
4,428 |
10 |
3 |
2,4151 10 4 |
7,75 10 |
8,118 10 3 |
1,72 10 3 |
0,012 |
6,38 10 3 |
1,5 10 3 |
|
|
|
|
|
|
|||||