4 Расчет пазов и обмотки якоря двигателя постоянного тока

4.1 Номинальный ток якоря [1, 10.16. с. 258]

I_2ном.= ((Р_ном.×10³)/(η_ном.×U_ном.))×(1 − k_i), (14)

где k_i – коэффициент, учитывающий ток в параллельной обмотке возбуждения [1, с. 258]

k_i=0,024;

I_2ном.= ((37×1000)/0,85×220)×(1 − 0,024)=193 А.

Так как I_2ном.<700 A, то в соответствии с таблицей 10.6, с. 258, принимаем простую волновую обмотку якоря 2а₂=2 [1, таблица 10.7, с. 260 − 261].

4.2 Принимаем зубцовое деление при h=250 мм [1, с. 259]

t₂=30 мм.

4.3 Число пазов якоря [1, 10.18, с. 259]

Z₂ = (π×D₂) / t₂, (15)

Z₂ =(3,14×258)/30=27 пазов.

Полученное значение удовлетворяет требованиям таблицы 10.7 [1, с. 260 – 261].

4.4 Число эффективных проводников в обмотке якоря [1, 10.17, с. 258]

N₂ = (А₂×π×D₂×2а₂)/I_2ном.×1000, (16)

N₂ = (330×100×3,14×258×2)/193×1000=277.

Принимаем N₂=270, тогда

N₂ / Z₂ =270/27=10.

4.5 Диаметр коллектора [1, 10.20, с. 259]

D_к=0,7×D₂, (17)

D_к=0,7×258=180 мм.

Полученное значение соответствует стандартному значению D_к.

Максимальная окружная скорость на коллекторе [1, 10.21, с. 259]

U_max = (π×D_к×n_мах)/(60×1000), (18)

U_max = (3,14×180×2500)/(60×1000)=23,55 м/с.

Полученное значение не превышает допустимого значения 40 м/с.

4.6 Составляем таблицу вариантов [1, таблица 10.23, с. 259]

№ варианта	Uп	k= Uп × Z2	Dк, мм	tк, мм	Wc2 = N2/(2×k)	Uк, В
1	1	27	180	20,9	5	32,6
2	2	54	180	10,5	2,5	16,3
3	3	81	180	7,0	1,67	10,86

Так как напряжение U_к недолжно превышать 16 В, принимаем вариант №3, т. е.

U_п =3; k = Z_э = 81; t_к =70 мм; W_c2 = 1,67; U_к =10,86 В.

4.7 Шаги обмотки якоря:

первый частичный шаг по якорю [1, 10.14, с. 257]

у₁=(Z_э/2р)±ε, (19)

где Z_э – число элементарных пазов обмотки якоря;

у₁=(81/4) − 0,25=20.

Шаг обмотки по коллектору [1, 10.14 (а), с. 257]

у_к=(к±1)/р, (20)

у_к = (81−1)/2 = 40.

Шаг обмотки по реальным пазам [1, 10.12, с. 257]

у_z=(Z₂/2р)±ε, (21)

у_z=(27/4)+0,25=7.

4.8 Уточненное значение линейной нагрузки [1, 10.24, с. 260]

А₂ = (N₂×I_2ном.)/(2×а₂×π×D₂×10⁻³), (22)

где N₂ – количество эффективных проводников в обмотке якоря [1, 10.17, с. 258]

N₂ = 2×U_п×Z₂×W_c2 , (23)

N₂ = 2×3×27×1,67=271;

А₂ = (271×193)/(2×3,14×258×0,001)=322×10² А/м.

4.9 Пазы якоря прямоугольные, открытые по рисунку 10.8 (б) [1, с. 253].

4.10 Частота перемагничивания якоря [1, 10.26, с. 260]

f₂ = (р×n_ном.)/60, (24)

f₂ = (2×1060)/60=35 Гц.

4.11 Ширина зубца якоря в его основании [1, 10.46, с. 265]

b_z2min = (t₂×B_δ)/(k_c2×B_z2max), (25)

где B_z2max – магнитная индукция в наиболее узком сечении зубца [1, с. 265] (B_z2max = 2,1÷ 2,3)

B_z2max = 2,1 Тл;

b_z2min = (30×0,72)/(0,95×2,1)=10,83 мм.

4.12 Высота зубца якоря [1, рисунок 10.16, с. 262]

h_z2=32 мм.

4.13 Высота спинки якоря [1, 10.29, с. 261]

h_с2=((D₂ – D_2вн)/2) − h_z2, (26)

h_с2=((258 − 80)/2) − 32=57 мм.

4.14 Магнитная индукция в спинке якоря [1, 10.28. с. 261]

B_с2=(B_δ×ά_i×τ)/2×k_с2×(h_с2 − (2/3)×d_k2), (27)

где d_k2 − диаметр аксиальных вентиляционных каналов [1, с. 261]

d_k2 = 18 мм²;

B_с2=(0,72×0,65×202)/(2×0,95(57 − 0,667×18)) = 1,11 Тл,

что не превышает допустимого значения B_с2=1,4 Тл.

4.15 Ширина паза [1, 10.47, с. 265]

b_п2=((π×(D₂ − 2×h_z2))/Z₂) − b_z2min, (28)

b_п2 = ((3,14(258 − 2×32))/27) −10,83=11,7 мм.