
- •Р.А.Хуснутдинов, а.Р.Шарафиева
- •Расчёт электродвигателей
- •Малой мощности
- •Учебное пособие
- •Казань 2009
- •Расчет электродвигателей малой мощности
- •Содержание
- •1 Расчет трехфазных асинхронных электродвигателей малой мощности
- •1.1Задание на расчет
- •1.2Основные размеры асинхронного электродвигателя
- •1.3 Статор, пазы, обмотка и её электрические параметры.
- •1.4. Ротор с беличьей клеткой и её электрические параметры.
- •1.5.Магнитная система электродвигателя
- •1.6. Ток холостого хода электродвигателя
- •1.7. Ток короткого замыкания и пусковой момент
- •1.8. Мощности потерь и коэффициент полезного действия
- •1.9. Механическая и рабочая характеристики электродвигателя.
- •1.10. Температура нагрева обмотки статора.
- •2 Расчет электродвигателей постоянного тока малой мощности
- •2.1 Задание на расчет
- •2.2 Основные размеры электродвигателя
- •2.3 Обмотки якоря
- •2.4 Размеры зубцов, пазов, проводов и электрические параметры якоря
- •2.5 Коллектор, щеткодержатели и щетки
- •2.6 Магнитная система электродвигателя
- •2.7 Расчет обмотки возбуждения
- •2.8 Мощности потерь и коэффициент полезного действия
- •2.9 Рабочие характеристики электродвигателя
- •2.10 Упрощенный тепловой расчет
- •Приложение 1. Марки и размеры круглых медных обмоточных проводов.
- •Приложение 2. Марки и размеры электроизоляционной лакоткани.
- •Картон электроизоляционный марки эв
- •1.1. Задание на расчет.
- •1.2. Основные размеры асинхронного электродвигателя.
- •1.3. Статор, пазы, обмотка и её электрические параметры.
- •1.4. Ротор с беличьей клеткой и её электрические параметры.
- •1.5. Магнитная система электродвигателя.
- •1.6. Ток холостого хода электродвигателя.
- •1.7. Ток короткого замыкания и пусковой момент электродвигателя.
- •1.8.Мощности потерь и коэффициент полезного действия электродвигателя.
- •1.9. Механическая и рабочая характеристики электродвигателя.
- •1.10. Температура нагрева обмотки статора.
- •1.11. Размеры рассчитанного электродвигателя.
- •Поперечное сечение статора и ротора рассчитанного асинхронного двигателя показаны на рис 1.11.1
- •Заключение
- •2.1. Задание на расчет
- •2.2 Основные размеры электродвигателя
- •2.3 Обмотка якоря
- •2.4 Размеры зубцов, пазов, проводов и электрические параметры якоря
- •2.5 Коллектор, щеткодержатели и щетки
- •2.6. Магнитная система электродвигателя
- •2.7 Расчет обмотки возбуждения
- •2.8 Мощность потерь и коэффициент полезного действия
- •2.9 Рабочие характеристики электродвигателя
- •2.10 Упрощенный тепловой расчет
- •2.11 Поперечное сечение рассчитанного электродвигателя
- •2.1. Задание на расчет
- •2.2 Основные размеры электродвигателя
- •2.3 Обмотка якоря
- •2.4 Размеры зубцов, пазов, проводов и электрические параметры якоря
- •2.5 Коллектор, щеткодержатели и щетки
- •2.6. Магнитная система электродвигателя
- •2.7 Расчет обмотки возбуждения
- •2.8 Мощность потерь и коэффициент полезного действия
- •2.9 Рабочие характеристики электродвигателя
- •2.10 Упрощенный тепловой расчет
- •2.11 Поперечное сечение рассчитанного электродвигателя
- •Список литературы
2.5 Коллектор, щеткодержатели и щетки
Толщина тела коллектора
м
Предварительный диаметр коллектора
м
Коллекторное деление
м
Ширина коллекторных пластин
м
Толщина изоляции
т.к. U = 6 В
м
Окончательно коллекторное деление
м
Окончательно диаметр коллектора
м
Окружная скорость коллектора
м/с
В
нашем случае окружная скорость коллектора
составляет 0,8 от величины окружной
скорости якоря
м/с
Так как U = 6 В выбираем меднографитовые щетки марки М1:
Допустимая плотность тока
А/м2
Переходное падение напряжения на пару щеток при номинальном токе и окружной скорости 15 м/с
В
Коэффициент трения при V = 15 м/с
Удельное нажатие
Н/м2
Площадь сечения щетки
м2
Ширина щетки по дуге окружности коллектора
м
Длина щетки по оси коллектора
м
Высота щетки
м
Уточненные по таблице 2.5.2. размеры: щетка прямоугольная для радиальных щеткодержателей со спиральной пружиной Ф8-А1
м
м
м
Окончательная плотность тока под щетками
А/м2
Активная длина коллектора по оси вала
м
Полная длина коллектора по оси вала
м
Ширина коммутационной зоны
м,
где
- число секционных сторон в одном слое
паза;
м
м
В нашем случае условие благоприятной коммутации выполняется:
Удельная магнитная проводимость для потоков рассеяния секции обмотки
где длина лобовой части проводника якорной обмотки для 2р = 2
м
Среднее значение реактивной Э.Д.С. в короткозамкнутой секции якоря
В
Э.Д.С. реакции якоря
где средняя длина силовой линии поперечного потока реакции якоря в междуполюсном пространстве машины
м
Среднее значение результирующей Э.Д.С. в короткозамкнутой секции якоря
В
Условие благоприятной коммутации выполняется:
В
2.6. Магнитная система электродвигателя
Высота сердечника якоря
м
Проверка индукции в сердечнике якоря
Тл
Осевая длина полюса
м
Высота сердечника полюса машин малой мощности
м
Поперечное сечение сердечника
м2,
где σ = (1,08÷1,12) ≈ 1,1 – коэффициент магнитного рассеяния для машин малой мощности; ВПЛ = (1÷1,5) ≈ 1,25 Тл – магнитная индукция в сердечнике полюса.
Ширина сердечника полюса
м,
где К2 = 0,93 – коэффициент заполнения сечения полюса сталью при шихтованных полюсах.
Поперечное сечение станины
м2
где Вс = (1÷1,4) ≈ 1,2 Тл – магнитная индукция в станине в машинах для продолжительного режима работы.
Осевая длина станины с отъемными полюсами
м
Высота станины
м
Средние длины путей магнитного потока в каждом участке магнитной системы:
а) длина станины
б) длина сердечников полюсов
м
в) длина воздушного зазора
м
г) длина зубцов якоря
м
д) длина сердечника якоря
м
Коэффициент воздушного зазора
М.д.с. для воздушного зазора
А
Магнитная индукция и м.д.с. в зубце
Тл
А,
где
напряженность магнитного поля в зубце
- определяется по кривым приложения 4
для найденного Вз
Магнитная индукция в сердечнике якоря
Тл
М.д.с. для сердечника якоря
А
где - определяется по кривым приложения 4 для найденного Ва
Магнитная индукция в сердечнике полюса
Тл
М.д.с. для сердечников шихтованных полюсов
А
где - определяется по кривым приложения 4 для найденного Впл
Магнитная индукция в сплошной станине
Тл
К2 = 1,0 – для сплошной станины.
М.д.с. для станины
А
где - определяется по кривым приложения 5 для найденного Вс
Магнитная индукция в зазоре стыка
Тл
М.д.с. для воздушного зазора в стыке между станиной и отъемными полюсами
А
где длина эквивалентного воздушного зазора в месте стыка при шлифованных поверхностях соприкосновения станины и полюса
м
Таблица 2.6.1 Расчет кривой намагничивания машины
Величины |
ЭДС холостого хода, В |
|||||||
0,5Е |
0,8Е |
Е |
1,15Е |
1,3Е |
1,5Е |
1,7Е |
2 Е |
|
Ф Вб |
0,0985· 10-3 |
0,1576· 10-3 |
0,197· 10-3 |
0,227·10-3 |
0,256·10-3 |
0,3·10-3 |
0,33·10-3 |
0,4·10-3 |
Тл |
0,14 |
0,224 |
0,28 |
0,322 |
0,364 |
0,42 |
0,47 |
0,56 |
Вз Тл |
0,635 |
1,016 |
1,27 |
1,4605 |
1,651 |
2 |
2,2 |
2,54 |
Вa Тл |
0,35 |
0,56 |
0,7 |
0,805 |
0,91 |
1 |
1,2 |
1,4 |
ВПЛ Тл |
0,638 |
1,02 |
1,275 |
1,466 |
1,658 |
2 |
2,2 |
2,55 |
Вс Тл |
0,6 |
0,9 |
1,14 |
1,3 |
1,5 |
1,7 |
2 |
2,3 |
Всδ Тл |
0,638 |
1,02 |
1,275 |
1,466 |
1,658 |
2 |
2,2 |
2,55 |
|
90,72 |
145,152 |
181,44 |
208,66 |
235,87 |
272,2 |
308,4 |
363 |
Hз А/м |
1,4·102 |
3,3·102 |
8·102 |
24·102 |
64·102 |
360·102 |
- |
- |
|
2 |
4,99 |
12 |
36,3 |
96,77 |
544 |
- |
- |
Hа А/м |
1·102 |
1,4·102 |
1,6·102 |
2·102 |
2,5·102 |
3,4·102 |
6,4·102 |
19·102 |
|
2,4 |
3,36 |
3,84 |
4,8 |
6 |
8 |
15,36 |
45,6 |
Hпл А/м |
3,2·102 |
5,5·102 |
9,25·102 |
13·102 |
30·102 |
- |
- |
- |
|
8,6 |
14,78 |
24,86 |
34,94 |
80,64 |
- |
- |
- |
Hс А/м |
3·102 |
4,75·102 |
7,5·102 |
9,75·102 |
13·102 |
- |
- |
- |
|
30,9 |
48,9 |
77,3 |
100,4 |
134 |
- |
- |
- |
|
37,77 |
60,38 |
75,48 |
86,8 |
98,15 |
118,4 |
130,24 |
151 |
|
172,39 |
277,6 |
375 |
472 |
651,35 |
- |
- |
- |
|
46,36 |
75 |
96,72 |
122, 48 |
166,32 |
408,1 |
- |
- |
А
Общая м.д.с. возбуждения на пару полюсов, соответствующая ЭДС Е:
Построим кривую намагничивания:
Рис. 2.6.1 Кривая намагничивания
Поперечная
м.д.с. якоря AWq
определяется
из переходной характеристики
,
построенной по данным табл. 2.6.1 :
Рис. 2.6.2 Переходная характеристика
Откуда
А
Продольная составляющая м.д.с. якоря
А
где
м
Ток одной параллельной ветви
А
Ток одной щетки
A
Средняя эквивалентная индуктивность секции якоря
Гн
с
Ом
Продольная коммутационная м.д.с. якоря
А
Суммарная м.д.с. реакции якоря электродвигателя
А
Полная м.д.с. возбуждения машины при нагрузке на пару полюсов
А