1.9. Механическая и рабочая характеристики электродвигателя.

Механическая характеристика – зависимость электромагнитного момента от скольжения рассчитывается по формуле:

Нм, (1.9.1)

изменяя от 0 до 1,0 через 0,1 и строится

Дополнительно рассчитывается часть рабочего участка механической характеристики, изменяя от 0 до 0,08 через 0,02. Для этих скольжений рассчитывается частота вращения ротора:

об/мин, (1.9.2)

угловая частота вращения ротора:

. (1.9.3)

Момент трения подшипников

Нм. (1.9.4)

Момент трения ротора о воздух

Нм. (1.9.5)

Момент на валу

Нм. (1.9.6)

Мощность на валу

Вт. (1.9.7)

С учётом вычисленных значений строится рабочая характеристика . По ней для заданного определяется и рассчитывается скольжение:

, (1.9.8)

которое обычно находится в пределах .

1.10. Температура нагрева обмотки статора.

Наружный диаметр корпуса двигателя:

м, (1.10.1)

где толщина корпуса двигателя м.

Длина корпуса двигателя:

м. (1.10.2)

Наружная поверхность корпуса двигателя, включая и два подшипниковых щита:

. (1.10.3)

Средняя температура перегрева обмотки статора:

, (1.10.4)

где - коэффициент теплоотдачи с поверхности корпуса.

Средняя температура нагрева обмотки статора:

. (1.10.5)

Максимальная температура нагрева:

, (1.10.6)

которая не должна превышать допустимую температура нагрева изоляции выбранного провода [3].

2 Расчет электродвигателей постоянного тока малой мощности

2.1 Задание на расчет

1) Исходные данные :

• мощность на валу – P₂ , Bт;

• напряжение сети – U, B;

• частота вращения – n, об / мин;

• возбуждение – последовательное, параллельное;

• режим работы – продолжительный;

• исполнение – закрытое;

• температура окружающего воздуха – θ₀, ^ºС.

2) Начертить схему якорной обмотки.

3) Рассчитать и построить рабочие характеристики.

4) В масштабе начертить поперечное сечение рассчитанного двигателя.

5) Заключение.

2.2 Основные размеры электродвигателя

Определение основных размеров – диаметра и длины пакета якоря – является одним из важнейших этапов расчета, так как правильно выбранные размеры якоря обеспечивают наиболее рациональное использование применяемых в машине материалов и более совершенную конструкцию ее в целом.

Якорь электродвигателя постоянного тока малой мощности представляет собой пакет, собранный из дисков, выштампованных из листовой электротехнической стали толщиной 0,5; 0,35 или 0,2 мм. Для определения основных размеров машины постоянного тока используется известная формула машинной постоянной.

Расчетная или внутренняя электромагнитная мощность Р_a электродвигателей постоянного тока, равная произведению э.д.с. при нагрузке на ток якоря, может быть определена следующим образом [1]:

Вт, (2.2.1)

где - к.п.д. электродвигателя предварительно выбирается по кривым (рис. 2.2.1.) в зависимости от полезной мощности P₂.

Рис.2.2.1 Кривые к.п.д. электродвигателя постоянного тока в зависимости от полезной мощности на валу

При последовательном возбуждении ток якоря электродвигателя

А, (2.2.2)

при параллельном возбуждении

А, (2.2.3)

где – ток возбуждения.

Э.д.с. якоря электродвигателя. При нагрузке для продолжительного режима работы при последовательном возбуждении

В, (2.2.4)

при параллельном возбуждении

В, (2.2.5)

где .

Машинная постоянная определяет диаметр якоря машины и его расчетную длину в зависимости от расчетной мощности , частоты вращения , индукции в воздушном зазоре и линейной нагрузки якоря . Связь между этими величинами выражается следующим образом:

, (2.2.6)

где -индукция в воздушном зазоре под полюсом при нагрузке, Тл,

-линейная нагрузка якоря, А/м,

-коэффициент полюсного перекрытия.

Индукция и линейная нагрузка выбираются в зависимости от отношений полезной мощности к частоте вращения (рис. 2.2.2)

В электродвигателях постоянного тока малой мощности отношение длины пакета якоря к его диаметру или диаметру расточки полюсов обычно находится в пределах:

(2.2.7)

Диаметр расточки полюсов и расчетная длина пакета якоря будут равны:

м, (2.2.8)

м, (2.2.9)

Окончательный диаметр якоря:

, (2.2.10)

где м

Рис. 2.2.2 Кривые индукции в воздушном зазоре и линейной нагрузки якоря в зависимости от отношения полезной мощности к частоте вращения

Окружная скорость якоря

м/сек (2.2.11)

Полюсный шаг и расчетная полюсная дуга

м, (2.2.12)

м, (2.2.13)

где -число полюсов машины; в электродвигателях малой мощности обычно принимается:

-при мощностях до Вт;

-при мощностях свыше 200 Вт.

В электродвигателях постоянного тока малой мощности продолжительного режима работы длину воздушного зазора приближенно можно определить по формуле

м. (2.2.14)

это значение не должно отличиться от ранее выбранного более чем на 5 %

Следует отметить, что длина расчетной полюсной дуги маломощных машин, вследствие насыщения их тонких полюсных наконечников, обычно на меньше длины действительной полюсной дуги , поэтому

м, (2.2.15)

Частота перемагничивания якоря

Гц (2.2.16)