Расчет обмотки добавочных полюсов

119. МДС обмотки добавочного полюса F_д = 3927,016 А.

120. Число витков обмотки добавочного полюса на один полюс по 8.93

w_д = = 12,65; принимаем w_д =13.

121. Предварительное сечение проводников по 8.94

q_д = = = 51,739 мм².

122. Принимаем однослойную по ширине катушку с намоткой меди на ребропроводник обмотки добавочных полюсов из голой шинной меди 5,6 × 11,2 сечением 58,5 мм². Размер изолированного провода 6,1×11,7.

123. Принимаем сердечник добавочного полюса равной длине якоря

l_д=l_д= 0,228 м. Ширина катушки b_ктд = 0,012 м.

124. Средняя длина витка обмотки добавочного полюса по 8.95

l_дср =2(0,228 + 0,0038) + π(0,012 + 2 0,002) = 0,513 м.

125. Полная длина проводников обмотки

L_д =2p_дl_дсрw_д =4 0,513 13 = 26,68 м.

126. Сопротивление обмотки добавочных полюсов при температуре ϑ= 20° С по (8.96)

R_д= = = 0,008 Ом.

127. Сопротивление обмотки добавочных полюсов при ϑ = 75° С

R_д75 =1,22R_д =1,22 0,008 = 0,010 Ом.

128. Масса меди обмотки добавочных полюсов

m_Мд = 8900L_дq_д = 8900 26,68 58,500 = 13,891 кг.

Потери и кпд

129. Электрические потери в обмотке якоря

Р_Ma =I² R_a =310,435² 0,030 = 2384,91 Вт.

130. Электрические потери в обмотке добавочных полюсов

Р_Мд =I²R_д= 310,435² 0,010 = 771,10 Вт.

131. Электрические потери в параллельной обмотке возбуждения

P_Мв =U_вJ_вн =230 6,748 = 1552,16 Вт.

132. Электрические потери в переходном контакте щеток на коллекторе Р_эщ = 2∆U_щI = 2 310,435 = 620,87 Вт.

133. Потери на трение щеток о коллектор

Р_тщ = ƩS_щp_щfν_K =62,5 10^-4 3 104 0,2 17,006 = 637,74 Вт.

134. Потери в подшипниках и на вентиляцию

(P_mn + P_вент)=750BT.

135. Масса стали зубцов якоря по 8.107

m_z =7800Zb_zcph_nl_δk_c = 7800 29 0,0196 0,0321 0,228 0,94 = 30,59 кг.

136. Масса стали ярма якоря по 8.108

m_j = 7800 l_cmk_c =

= 92,44 кг .

137. Магнитные потери в ярме якоря

P_j = m_j p_j =92,44 1,30 = 120,29 Вт;

p_j = 2,3 p_1/50 ( )^β B_j² = 2,3 1,75 ( )² 0,569² = 1,30 Вт/кг.

138. Магнитные потери в зубцах якоря

P_z =m_zp_z =30,59 12,76 = 390,21 Вт.

p_z ⁼2,3 p_1/50 ^β B_z² = 2,3 1,75 1² 1,780² = 12,76 Вт/кг.

139. Добавочные потери

Р_доб = 0,01UI_н= 0,01 230 317,18 = 729,52 Вт.

I_н = I+I_вн = 310,435+6,748 = 317,18 А.

140. Сумма потерь

ƩP = P_Ma + Р_Мд + Р_Мв + Р_эщ + Р_тщ + (Р_mn + P_вeтн) +P_j +Р_z +Р_доб = 2384,91 + 771,10 + 1552,16 + 620,87 + 637,74 + 750 + 120,29 + 390,21 + 729,52 = 7956,81 Вт.

141. Потребляемая мощность

Р₁ = Р_н +ƩP = 70000+ 7956,81 = 77956,81 Вт.

142. Коэффициент полезного действия по 8.97

ƞ = = = 0,90

Тепловой расчет

170. Расчетные сопротивления обмоток

R_aт= R_aH 1,15 =0,035 Ом;

R_дт= R_дH 1,15 =0,011 Ом;

R_вт= R_вH 1,15 =39,950 Ом;

171. Потери в обмотках

Р_ат = I_н² R_ат =310,435² 0,035 = 3216,104 Вт;

Р_дт =I_н²R_дт =310,435² 0,011 = 1039,847 Вт;

Р_вт =I_н²R_вт = 6,748² 32,950 = 1500,640 Вт;

172. Коэффициент теплоотдачи с наружной поверхности якоря α_а =120 Вт/(м² ).

173. Превышение температуры охлаждаемой поверхности якоря по 8.138

∆ϑ_a = = = 27,600

174. Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки якоря по 8.140

∆ϑ_из.n = = = 8,194

175. Превышение температуры охлаждаемой поверхности лобовых частей обмотки якоря по 8.139.

∆ϑ_пов.л = = = 52,51

176. Перепад температуры в изоляции лобовой части обмотки якоря по 8.141

∆ϑ_из.л = = = = 4,629

177. Среднее превышение температуры обмотки якоря над температурой

∆ϑ_acp= (∆ϑ_a +∆ϑ_из.n) + (∆ϑ_повл + ∆ϑ_из.л) = (27,600 + 8,194) + (52,51 + 4,629) = 52,18 °С.

178. Сумма потерь, отводимых охлаждающим внутренний объем генератора воздухом

ƩP' = ƩP - (P_вт + P_дт) = 7956,81 -0,1 1500,640 - 0,1 1039,847 = 7702,758 Вт.

179. Условная поверхность охлаждения генератора по 8.137

S_охл = πD_H (l_δ + 2l_выл) = π 0,620 (0,228 + 2 0,099)=0,830 м

180. Среднее превышение температуры воздуха внутри двигателя

∆ϑ_воз = = = 9,28 .

181. Среднее превышение температуры обмотки якоря над температурой охлаждающей среды

∆ϑ΄_acp = ∆ϑ_acp + ∆ϑ_воз = 52,18 + 9,28 = 61,46°С.

182. Превышение температуры наружной поверхности катушки возбуждения над температурой воздуха внутри машины.

∆ϑ_nв = = = 16,715

S_в = l_вср П_в = 0,831 0,135 = 0,112 м²

183. Перепад температуры в изоляции катушки

∆ϑ_из.в = = = 28,207

184. Среднее превышение температуры обмотки возбуждения над температурой охлаждающей среды

∆ϑ΄_вср = ∆ϑ_nв + ∆ϑ_изв + ∆ϑ_воз = 50,146 + 28,207 + 9,28 = 87,636°С.

185. Превышение температуры наружной поверхности добавочного полюса над температурой воздуха внутри машины

∆ϑ_nд = = = 40,083 .

S_д = l_дср П_д = 0,228 0,0474 = 0,024 м².

α_д = 60.

186. Перепад температуры в изоляции катушки добавочного полюса

∆ϑ_из.д = = = 10,049

187. Среднее превышение температуры обмотки добавочных полюсов над температурой охлаждающей среды

∆ϑ΄_дср = ∆ϑ_nд + ∆ϑ_изд + ∆ϑ_воз= 40,083+10,049 + 9,28= 59,415°С.

188. Превышение температуры наружной поверхности коллектора над температурой воздуха внутри двигателя

∆ϑ_K = = = 34,067

Выводы

В ходе расчета мы спроектировали генератор постоянного тока с независимым возбуждением со следущими номинальными данными: P_H = ; U_H = ; n_H = ;

Я считаю, что этот генератор постоянного тока с независимым возбуждением соответствует высоким показателям современного уровня.

Список литературы.

1. Проектирование электрических машин. / Под ред. Копылова И. П. М.: Энергия, 1980.

2. Брускин Д.Э., Зарахович А.Э. Электрические машины. 4.1, М.: ВШ, 1987.

3. Электротехнический справочник. / Под ред. Орлова И.Н. М.: ЭАИ, 1986.

4. Расчет электрических машин постоянного тока. / Под ред. Морозов А.Г. М.: ЭАИ, 1980.