- •Глава 10
- •Примеры расчета машин
- •Исходные данные для проектирования
- •Примеры расчета
- •2. Магнитная цепь машины. Размеры, конфигурация, материал
- •Примеры расчета машин
- •3. Обмотка якоря
- •Примеры расчета машин
- •4. Обмотка добавочных полюсов
- •Примеры расчета машин
- •5. Стабилизирующая последовательная обмотка главных полюсов
- •Уточнение магнитного потока
- •Примеры расчета машин
- •6. Характеристика намагничивания машин
- •Примеры расчета машин
- •7. Параллельная обмотка главных полюсов
- •Примеры расчета машин
- •8. Размещение обмоток главных и добавочных полюсов
- •Примеры расчета машин
- •9. Щетки и коллектор
- •Примеры расчета машин
- •10. Коммутационные параметры
- •Примеры расчета машин
- •11. Номинальный режим
- •Примеры расчета машин
- •12. Рабочие характеристики
- •Примеры расчета машин
- •13. Регулирование частоты вращения
- •Примеры расчета машин
- •14. Тепловой и вентиляционный расчеты
- •Примеры расчета машин
- •16. Масса и динамические показатели
Уточнение магнитного потока
Сопротивление обмоток якорной це- пи двигателя, приведенное к стан- дартной рабочей температуре (Ом) |
|
(10-158)
|
Уточненная ЭДС при номинальном режиме работы двигателя (В) |
|
(10-159)
|
Сопротивление обмоток якорной цепи генератора, приведенное к стандарт- ной рабочей температуре (Ом) |
|
(10-160)
|
Уточненная ЭДС при номинальном режиме работы генератора (В) |
|
(10-161)
|
Уточненный магнитный поток (Вб) |
(10-162) |
Здесь =2В; (10-160) соответствует генератору с параллельным или независимым возбуждением.
МДС для воздушного зазора между якорем и главным полюсом | ||||||
Площадь поперечного сечения в воздушном зазоре (мм2) |
,
|
(10-163)
| ||||
Уточненная магнитная индукция в воздушном зазоре (Тл) |
|
(10-164)
| ||||
Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения наконечника главного полюса |
|
(10-165) | ||||
То же, зубчатого строения якоря |
|
(10-166) | ||||
То же, бандажных канавок сердечника якоря |
|
(10-167) | ||||
Коэффициент, учитывающий уменьшение магнитного сопротивления воздушного зазора при наличии радиальных каналов в сердечнике якоря |
|
(10-168) | ||||
Общий коэффициент воздушного зазора |
|
(10-169) | ||||
МДС для воздушного зазора (А) |
|
(10-170) | ||||
Здесь при открытых пазах вместо иподставляют в (10-165) и (10-166) ширину пазовисоответственно;— количество бандажных канавок;и— длина и высота бандажной канавки;— диаметр магнитной бандажной проволоки; при стеклобандажах или при немагнитной бандажной проволоке в (10-167)=0; предварительно, до проведения механического расчета бандажей, принимают=0,3,a =0,5. | ||||||
МДС для зубцов при овальных полузакрытых пазах якоря | ||||||
Площадь равновеликого поперечного сечения зубцов (мм2) |
(10-171) | |||||
Уточненная магнитная индукция в зубцах (Тл) |
(10-172) | |||||
Вз2<1,8 Тл | ||||||
Напряженность магнитного поля (А/см) |
–из приложения 5 |
| ||||
Вз2>1,8 Тл | ||||||
Зубцовое деление на 1/3 высоты зубца (мм) |
(10-173) | |||||
Коэффициент зубцов |
(10-174) | |||||
Напряженность магнитного поля (А/см) |
и – из приложения 17 |
| ||||
Средняя длина пути магнитного потока (мм) |
|
(10-175) | ||||
МДС для зубцов (A) |
(10-176) | |||||
МДС для зубцов при прямоугольных открытых пазах якоря | ||||||
Ширина зубца в наиболее узкой части (мм) |
(10-177) | |||||
Площадь поперечного сечения зубцов в наиболее узкой части (мм2) |
|
(10-178) | ||||
Уточненная магнитная индукция в зубцах в наиболее узкой части (Тл) |
(10-179) | |||||
Вз2mах<1,8 Тл | ||||||
Зубцовое деление на 1/3 высоты зубца (мм) |
t2(1/3) – по (10-173) |
| ||||
Ширина зубца (мм) |
(10-180) | |||||
Площадь поперечного сечения зубцов (мм2) |
(10-181) | |||||
Магнитная индукция в зубцах (Тл) |
|
(10-182) | ||||
Напряженность магнитного поля в зубцах (А/см) |
Нз2 – из приложений 6 и 7 |
| ||||
Bз2max>l,8 Тл | ||||||
Ширина зубца в наиболее широкой части (мм) |
|
(10-183) | ||||
То же, в средней части |
(10-184) | |||||
Площадь поперечного сечения зубцов в наиболее широкой части (мм2) |
(10-185) | |||||
То же, в средней части |
(10-186) | |||||
Магнитная индукция в зубцах в наи- более широкой части (Тл) |
|
(10-187) | ||||
То же, в средней части |
(10-188) | |||||
Коэффициент зубцов в наиболее узкой части |
(10-190) | |||||
То же, в наиболее широкой части |
|
(10-191) | ||||
То же, в средней части |
|
(10-192) | ||||
Напряженность магнитного поля в зубцах в наиболее узкой части (А/см) |
Нз2max – из приложений 18 и 19 | |||||
То же, в наиболее широкой части |
Нз2min – из приложений 6, 7 или 18, 19 | |||||
То же, в средней части |
Нз2ср – из приложений 6, 7 или 18, 19 | |||||
Среднее значение напряженности магнитного поля в зубцах (А/см) |
(10-193) | |||||
Средняя длина пути магнитного потока (мм) |
|
(10-194) | ||||
МДС для зубцов (А) |
Fз2 – по (10-176) |
| ||||
МДС для спинки якоря | ||||||
Площадь поперечного сечения спинки якоря без аксиальных каналов (мм2) |
|
(10-195)
| ||||
Расчетная площадь поперечного сечеия спинки якоря с аксиальными каналами (мм2) |
|
(10-196) | ||||
Уточненная магнитная индукция в спинке якоря (Тл) |
|
(10-197) | ||||
Напряженность магнитного поля (А/см) |
Hc2 – из приложений 5, 6 и 7 | |||||
Средняя длина пути магнитного потока (мм) |
|
(10-198) | ||||
МДС для спинки якоря (A) |
|
(10-199) | ||||
МДС для зубцов наконечника главного полюса компенсированной машины | ||||||
Длина дуги полюсного наконечника на 1/3 высоты паза (мм) |
|
(10-200)
| ||||
Площадь поперечного сечения зубцов на 1/3 высоты паза (мм2) |
|
(10-201)
| ||||
Уточненная магнитная индукция (Тл) |
|
(10-202) | ||||
Напряженность магнитного поля (А/см) |
Нз1 – из приложения 20 |
| ||||
Средняя длина пути магнитного потока (мм) |
(10-203) | |||||
МДС для зубцов (A) |
(10-204) | |||||
МДС для сердечника главного полюса | ||||||
Площадь поперечного сечения сердечника полюса (мм2) |
|
(10-205) | ||||
Уточненная магнитная индукция в сердечнике полюса (Тл) |
|
(10-206) | ||||
Напряженность магнитного поля (А/см) |
Нп – из приложения 20 |
| ||||
Средняя длина пути магнитного потока у некомпенсированной машины (мм) |
|
(10-207) | ||||
То же, у компенсированной машины (мм) |
|
(10-208) | ||||
МДС для сердечника полюса (A) |
|
(10-209) | ||||
Если уточненное в (10-206) значение Вп превышает более чем на 10%, то следует увеличить, а если снижено более чем на 10%, то соответственно уменьшить. | ||||||
МДС для зазора в стыке между главным полюсом и станиной | ||||||
Эквивалентный зазор в стыке между главным полюсом и станиной (мм) |
(10-210) | |||||
МДС для зазора (A) |
(10-211) | |||||
МДС для станины | ||||||
Площадь поперечного сечения станины из монолитного материала (мм2) |
|
(10-212)
| ||||
То же, шихтованной станины |
|
(10-213) | ||||
Уточненная магнитная индукция в станине (Тл) |
|
(10-214)
| ||||
Напряженность магнитного поля (А/см) |
Нc1 – из приложений 21 или 6 |
| ||||
Средняя длина пути магнитного потока (мм) |
|
(10-215) | ||||
МДС для станины (А) |
|
(10-216) |
Если уточненное значение Bс1 в (10-214) выше В'с1 более чем на 10%, то следует увеличить hс1 с соответствующим уменьшением hп, либо увеличить . ПриBс1 ниже B'с1 более чем на 10%, поступают в обратном порядке.
Суммарная магнитодвижущая сила магнитной цепи (А)
. (10-217)
Коэффициент насыщения магнитной цепи
. (10-218)
Для построения характеристики намагничивания машины по приведенной методике определяют для значений магнитного потока 50, 75, 90, 110 и 115% , соответствующегономинальному режиму работы.
Расчет характеристики намагничивания, следует излагать по форме табл. 10-15 или 10-16. Для приближенной оценки правильности расчета характеристики ее можно сравнить с типовыми характеристиками намагничивания, построенными на рис. 10-27 для Кнас=1,2; 1,4; 1.6; 1,8. За 100% на этих характеристиках приняты и,соответствующие номинальному режиму работы.
Примеры расчета характеристик намагничивания см. на стр. 276—277.
Рис. 10-27. Типовые характеристики намагничивания машин Ф/ФН=f (F/FH)
при разных коэффициентах насыщения.
Аналогично рассчитывается МДС для значений магнитного потока 0,5; 0,75; 0,9; 1,1; 1,15 , соответствующего номинальному режиму работы. Результаты расчета характеристики намагничиванияприведены в табл. 10-15 (для двигателя № 1), в табл. 10-16 (для двигателя № 2), а график с характеристикой намагничивания – на рис. 10-28,(для двигателя № 1), на рис. 10-28,(для двигателя № 2).
Рис. 10-28. Характеристики намагничивания двигателя №1 () и двигателя №2 ().
Таблица 10-15
Наименование участка |
Средняя длина пути магнитного потока,мм |
Площадь поперечного сечения участка, мм2 |
Коэффициенты |
Поток% (Вб10-3) | |||||||||||||||||
50(3,87) |
75(5,80) |
90(6,97) |
100(7,74) |
110(8,51) |
115(8,90) | ||||||||||||||||
B |
H |
F |
B |
H |
F |
B |
H |
F |
B |
H |
F |
B |
H |
F |
B |
H |
F | ||||
Зазор между якорем и главным полюсом |
1,6 |
12074 |
k= =1,04 |
0,32 |
– |
426 |
0,48 |
– |
639 |
0,58 |
– |
767 |
0,64 |
– |
852 |
0,70 |
– |
937 |
0,74 |
– |
980 |
Зубцы якоря |
24,4 |
4499 |
kз2(1/3)= =1,12 |
0,87 |
0,95 |
2 |
1,3 |
2,0 |
5 |
1,56 |
12,4 |
30 |
1,74 |
47 |
115 |
1,91 |
120 |
293 |
2,0 |
180 |
439 |
Спинка якоря |
46 |
4416 |
– |
0,44 |
0,59 |
3 |
0,66 |
0,74 |
3 |
0,79 |
0,87 |
4 |
0,88 |
0,96 |
4 |
0,96 |
1,05 |
5 |
1,01 |
1,1 |
6 |
Сердечник главного полюса |
53,8 |
6076 |
=1,2 |
0,76 |
1,0 |
5 |
1,15 |
2,4 |
13 |
1,38 |
4,7 |
25 |
1,53 |
7,9 |
43 |
1,68 |
18 |
97 |
1,76 |
28 |
151 |
Зазор между главным полюсом и станиной |
0,13 |
– |
– |
0,76 |
– |
79 |
1,15 |
– |
119 |
1,38 |
– |
143 |
1,53 |
– |
159 |
1,68 |
– |
175 |
1,76 |
– |
183 |
Станина |
123 |
3995 |
=1,2 |
0,58 |
4,7 |
58 |
0,87 |
7,66 |
94 |
1,04 |
9,9 |
122 |
1,16 |
12,1 |
149 |
1,28 |
15,2 |
187 |
1,33 |
|
212 |
F, А |
573 |
875 |
1091 |
1322 |
1694 |
1971 |
Примечание. Магнитная индукция в Тл; напряженность магнитного поляН в А/см; МДС F в А. Значения Н при Вз2>1,8 Тл определены по приложению 16 с учетом kз2(1/3)=1,12, вычисленного в соответствии с (10-173) и (10-174);
Таблица 10-16
Наименование участка |
Средняя длина пути магнитного потока, мм |
Площадь поперечного сечения участка, мм2 |
Коэффициенты |
Поток % (Вб10-3) | |||||||||||||||||
50(15,61) |
75(23,42) |
90(28,11) |
100(31,23) |
110(34,35) |
115(35,91) | ||||||||||||||||
B |
H |
F |
B |
H |
F |
B |
H |
F |
B |
H |
F |
B |
H |
F |
B |
H |
F | ||||
Зазор между якорем и главным полюсом |
2,7 |
44610 |
k=1,41 |
0,35 |
– |
1066 |
0,525 |
– |
1599 |
0,63 |
– |
1919 |
0,7 |
– |
2132 |
0,77 |
– |
2345 |
0,805 |
– |
2452 |
Зубцы якоря |
34 |
14770 |
kз2max= =1,3 |
1,06 |
2,76 |
5 |
1,59 |
31 |
8 |
1,9 |
170 |
124 |
2,11 |
500 |
352 |
2,32 |
1040 |
821 |
2,43 |
1350 |
1090 |
19737 |
kз2ср= =1,0 |
0,79 |
1,35 |
1,19 |
3,9 |
1,42 |
11,2 |
1,58 |
29 |
1,74 |
100 |
1,82 |
140 | ||||||||
24704 |
kз2min= =0,8 |
0,63 |
0,89 |
0,94 |
2,1 |
1,14 |
3,4 |
1,26 |
4,7 |
1,39 |
9,4 |
1,45 |
13 | ||||||||
Спинка якоря |
94 |
15390 |
– |
0,51 |
0,77 |
7 |
0,76 |
1,22 |
11 |
0,91 |
1,95 |
18 |
1,01 |
2,46 |
23 |
1,11 |
3,1 |
29 |
1,16 |
3,6 |
34 |
Наконечник главного полюса |
– |
– |
н.п |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
– |
Сердечник главного полюса |
87,6 |
23520 |
=1,2 |
0,8 |
1,0 |
9 |
1,19 |
2,7 |
24 |
1,43 |
5,6 |
49 |
1,59 |
9,7 |
85 |
1,75 |
25 |
219 |
1,83 |
50 |
438 |
Зазор между главным полюсом и станиной |
0,16 |
– |
– |
0,8 |
– |
102 |
1,19 |
– |
153 |
1,43 |
– |
184 |
1,59 |
– |
204 |
1,75 |
– |
224 |
1,83 |
– |
235 |
Станина |
217 |
15300 |
=1,2 |
0,61 |
4,97 |
108 |
0,91 |
8,1 |
176 |
1,1 |
10,9 |
237 |
1,22 |
13,4 |
291 |
1,34 |
17,6 |
382 |
1,4 |
20,9 |
454 |
F, А |
|
1297 |
|
1971 |
|
2531 |
|
3087 |
|
4020 |
|
4703 |
Примечание. Средние значения напряженности магнитного поля Н при Вз2max>1,8 Тл определены по формуле Симпсона (10-192)
§ 10-9. Параллельная и независимая обмотка главных полюсов
МДС обмотки параллельного (или независимого) возбуждения главных полюсов должна обеспечить создание в воздушном зазоре магнитного потока, вычисленного по (10-162). Для этого должно быть>на значение. При наличии стабилизирующей последовательной обмотки двигателя значениеуменьшают на МДС. МДС (А) обмотки параллельного (или независимого) возбуждения двигателя и генератора соответственно
; (10-219)
. (10-220)
Определение размагничивающего действия поперечной МДС якоря с помощью переходных характеристик довольно трудоемкое. Целесообразнее использование для этого кривых (рис. 10-29), построенных по результатам испытания большого количества машин; указанные кривые учитывают как размагничивающее действие МДС якоря, так и МДС короткозамкнутых секций, создаваемой коммутационными токами. Из рис. 10-29 может быть определен коэффициентпри различных значениях магнитной индукции в зубцах. Здесь— результирующая МДС;2 -- из (10-76). При прямоугольных открытых пазах указанным на рис. 10-29 значениям соответствует максимальная магнитная индукцииВз2max. Размагничивающее действие (А)
. (10-221)
Рис. 10-29.Зависимость
У машин с компенсационной обмоткой 0.
В двигателях с регулированием частоты вращения ослаблением поля главных полюсов и в генераторах, учитывая возможность отклонения в производстве параметров машин от расчетных значений, МДС обмотки увеличивают в среднем на 15% (=1,15) для обеспечения номинальной частоты вращения двигателей или номинального напряжения генераторов.