Расчет электродвигателя - Технология - Скачать бесплатно
= 1,485 мм,
где
hиз,пр = 1,485 мм.
9.4. Общая высота катушек и вентиляционного канала главного полюса
hr,п = hк,в + hк,с = 21 + 1,485 = 22,485 мм.
9.5. Площадь занимаемая непосредственно в межполюсном окне двумя
частями (секциями) катушки возбуждения, включая все прокладки и
вентиляционный зазор
Qк,в = bк,в hк,в = 18,1 21 = 380 мм2.
Рис. 2.
Эскиз междуполюсного окна двигателя постоянного тока
(3 кВт, 220 В, 1500 об/мин).
9.6. Высота катушки добавочного полюса из неизолированной меди
hк,д = kp [wк,д h + 0,3(wк,д - 3)] + 2 =
= 1,05 [71,85 0 +0,3(71,85 - 3)] + 2 ~ 24 мм.
9.7. На рисунке показан эскиз межполюсного окна. При этом площадь
занимаемая полюсной катушкой возбуждения из двух секций, включая
вентиляционный зазор 0 мм, составляет Qк,в = 380 мм2, а компоновка этих
секций такова, что минимальный воздушный промежуток между выступающими
краями главных и добавочных полюсов, а так же между краями полюсных катушек
и внутренней поверхностью станины составляет 0 мм.
10. Щетки и коллектор
10.1. Расчетная ширина щетки
Dк а2
90 1
bщ’ = kз,к bн,з _____ - tк (Nш + eк - _____ ) = 0,75 31 _____ - 3 (4 +
0,25 - ___ ) = 7,68 мм;
D2 p
112 2
здесь
kз, к = 0,75;
tк = 3 мм;
bн, з = t - bр = 88 - 57 = 31 мм;
eк = (K / 2p) - y1 = (115 / 4) - 29 = 0,25.
По таблице принимаем стандартную ширину щетки
bщ = 8 мм.
10.2. Число перекрываемых щеткой коллекторных делений
g = bщ / tк = 8 / 3 = 2,
что находится в пределах рекомендуемых значений для простой волновой
обмотки якоря.
10.3. Контактная площадь всех щеток
S Sщ = 2 Iном / D’щ = 2 16 / 0,11 = 290 мм2 ,
где принимаем по таблице для электрографитированных щеток марки ЭГ14
Dщ = 0,11 А/мм2.
10.4. Контактная площадь щеток одного бракета
Sщ,,б = S Sщ / 2p = 290 / 4 = 73 мм2 .
10.5. Требуемая длина щетки
l’щ = Sщ ,б / bщ = 73 / 8 = 9,125 мм,
принимаем на одном бракете по одной щетке
(Nщ,б = 1).
Длина одной щетки
lщ = 10 мм.
10.6. Плотность тока под щеткой
Dщ = 2 Iном / Nщ,б bщ lщ 2p = 2 16 / 1 8 10 4 = 0,1 А/мм2 ,
что не превышает рекомендуемого значения
D’щ = 0,11 А/ мм2.
10.7. Активная длина коллектора при шахматном расположении щеток
lк = Nщ,б (lщ + 8) + 10 = 1 (10 + 8) + 10 = 28 мм.
10.8. Ширина коллекторной пластины
bк = tк - bиз = 3 - 0,2 = 2,8 мм,
толщина изоляционной прокладки
bиз = 0,2 мм.
11. Расчет коммутации
11.1. Окружная скорость якоря
U2 = p D2 n 10-3 / 60 = 3,14 112 150 10-3 / 60 = 8,792 м/с.
11.2. Приведенный коэффициент проводимости пазового рассеяния якоря
при круглых пазах
hz2 hш2 lл2
2,5 108 a2
l = 0,6 _____ + _____ + _____ + ___________________ _____ =
dп2 bш2 l2
wc2 l2 A2 2 p
21 0,8 291 2,5 108
1
= 0,6 _____ + _____ + _____ + ________________________ _____ =
10,142 .
6,24 6,24 114 4 114 209 102 8,79
2
11.3. Реактивная ЭДС
Ep = 2 wc2 li v2 l 10-5 = 2 4 114 209 102 8,792 6,49 10-5 = 10876 B.
12. Потери и КПД
12.1. Масса зубцового слоя якоря
dп2 + d’п2
Gz2 = 7,8 10-6 z2 bz2 (hп2 + _______________ ) li kc =
4
5,46 +
9,76
= 7,8 10-6 24 6,36 ( 12,6 _______________ ) 114
0,95 = 2,01 кг.
4
12.2. Масса стали спинки якоря
Gс2 = 7,8 10-6 {(p / 4)[(D2 - 2 hz2)2 - D22вн - d2к2 nк2]} li kc =
= 7,8 10-6 {(3,14 / 4)[(112 - 2 21)2 - 39,22 - 0 0]}114 0,95 = 2,23
кг.
12.3. Магнитные потери в сердечнике якоря
Pм2 = 2,3 P1,0/50 (f2 / 50)b (B2z2ср Gz2 + B2c2 Gс2) =
= 4,02 (1,252 2,60 + 0,972 2,88) = 27 Вт,
где
f2 = p n / 60 = 2 1500 / 60 = 50 Гц;
P1,0/50 = 1,75 Вт/кг;
b = 1,4;
принимаем
2,3 P1,0/50 (f2 / 50)1,4 = 4,02 Вт/кг;
12.4. Электрические потери в обмотке возбуждения
Pэ,в = U2в / rв = 2202 / 25,6 = 1891 Вт.
12.5. Электродвижущая сила якоря при номинальной нагрузке двигателя
P N2 2 920
E2ном = ___________ Фnном = ___________ 0,0048 1500= 193,2 В.
60а2 60 1
12.6. Уточненное значение тока якоря при номинальной нагрузке
I2ном = (Uном + E2ном - D Uщ ) / Sr = (220 193,2 - 2,5) / 2,207 =
10,7 A,
Sr = r2 + rc +rд = 1,39 + 0,15 + 0,66 = 2,207 Ом,
DUщ = 2,5 В.
12.7. Электрические потери в обмотке якоря
Pэ2 = I22ном r2 = 10,72 1,39 = 162 Вт.
12.8. Электрические потери в обмотках статора, включенных
последовательно с обмоткой якоря
Pэ,п1 = I22ном (rд + rc) = 10,72 (0,66 + 0,157) = 93,5 Вт.
12.9. Электрические потери в переходном щеточном контакте
Pэ,щ = DUщ I22ном = 2,5 10,7 = 26,75 Bт.
12.10. Потери на трение щеток о коллектор где окружная скорость на
коллекторе
Pт,щ = 0,5 S Sщ v2 = 0,5 290 7,06 = 10,24 Bт,
где окружная скорость на коллекторе
vк = p Dк nном / 60 10-3 = 3,14 90 1500 / 60 10-3 = 7,06 м/с.
12.11. Потери на трение в подшипниках и на вентиляцию
Pт.п,в = 20 Вт
Рис.3.
Рабочие характеристики двигателя постоянного тока
( 3 кВт, 220 В, 1500 об/мин).
12.12. Суммарные механические потери
Pмех = Pт,щ + Pт.п,в = 10,24 + 20 = 30,24 Вт.
12.13. Добавочные потери
Pдоб = 0,001 Pном / hном 10-3 = 0,001 3 / 0,755 10-3 = 0,012 Вт.
12.14. Суммарные потери в двигателе
S P = (Pм2 + Pэ2 + Pэ,в + Pэ,п1 + Pэ,щ + Pмех + Pдоб) 10-3 =
= (27 = 162 + 1891 + 93,5 + 26,75 + 30,24 + 0,012) 10-3 = 2,23 кВт.
12.15. Коэффициент полезного действия двигателя при номинальной
нагрузке
hд,ном = 1 - S P/ P1 = 1 -2,23 / 4,3 = 0,48,
где
P1 = Uном (I2ном + Iв) 10-3 = 230 (10,7 + 8,6) 10-3 = 4,3 Вт.
13. Рабочие характеристики двигателя
Расчет рабочих характеристик двигателя приведен в таблице. По данным
этой таблицы построены рабочие характеристики рисунок 3.
|b = I2 / |0,2 |0,50 |0,75 |1,0 |1,25 |
|I2ном | | | | | |
|I2 ,A |3,2 |8 |12 |16 |20 |
Pm2+Pэ,в+Pмех, Вт
| |121,82 |109,62 |164,43 |219,24 |121,82 |
Pэ2, Вт
| |32,4 |81 |20,16 |162 |202,5 |
|Pэ,п 2, Вт |18,7 |46,8 |70,1 |93,5 |116,9 |
|Pэ,щ, Вт |5,35 |13,37 |20,06 |26,75 |33,43 |
|Pдоб, Вт |0,0025 |0,006 |0,009 |0,012 |0,015 |
|S P, кВт |0,45 |1,12 |1,67 |2,23 |2,79 |
I=I2 +Iв,А
| |4,8 |12,1 |18,1 |24,1 |30,1 |
P1=Uном I10-3,
Вт
| |10,60 |26,51 |39,76 |53,02 |66,28 |
h
| |0,151 |0,378 |0,566 |0,755 |0,944 |
P2= P1 h
| |8,01 |20,01 |30,02 |40,03 |50,04 |
E2, B
| |38,6 |96,6 |144,9 |193,2 |241,5 |
n , об/мин
| |300 |750 |1125 |1500 |1875 |
М2, Н м
| |0,91 |2,26 |4,65 |6,2 |15,02 |
14. Тепловой расчет
14.1. Превышение температуры поверхности сердечника якоря над
температурой воздуха внутри машины
Pэ2 (2l2 / lcp2) + Pм2 162 (2 114 /
798) + 27
DQпов2 = ____________________________ = __________________________________
= 13,60C
(p D2 +nк2 dк2) l2 a2 (3,14 112 + 0
0) 114 7 10-5
где
a2 = 7 10-5 Вт/(мм2 0С).
14.2. Периметр поперечного сечения условной поверхности охлаждения
паза якоря
П2 = 0,5 p (dп2 + d’п2) + 2hп2 = 0,5 3,14 (5,46 + 9,76) + 2 12,6 = 49 мм.
14.3. Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки якоря
Pэ2 (2l2 / lcp2) Cb2 162 (2 114 / 798)
1,7
DQиз2 = _________________ ________ = _______________________ _________ =
0,40C .
z2 П2 l2 lэкв 23 49 114
16 10-5
14.4. Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей
обмотки якоря над температурой воздуха внутри машины
Pэ2 (2l2 / lcp2) 162 (2 114 /
798)
DQиз2 = _________________ = ________________________ = 1,840C .
2 p D2 lв2 a2 2 3,14 112 51 7 10-
5
14.5. Перепад температуры в изоляции лобовых частей обмотки
Pэ2 (2l2 / lcp2) Cb2 162 (2 114 / 798)
1,7
DQиз,л2 = _________________ ________ = ________________________ ________
= 0,110C .
2z2 Пл2 lл2 lэкв 2 23 49 114
16 10-5
где
Пл2 ~ П2 = 49 мм.
14.6. Среднее превышение температуры обмотки якоря над температурой
воздуха внутри машины
2l2
2lл2
DQиз2 = ________ (DQпов2 + DQиз2) + ________ (DQп2 + DQиз,л2) =
lcp2
lcp2
2 114 2 114
= ________ (472,9 + 8,6) + ________ (531 + 1300) = 4,460C.
798 798
14.7. Сумма потерь
SP’ = SP - 0,1 (Pэ,в + Pэ,п1) = 2,23 - 0,1 (1891 + 93,5) = 196,22 Вт.
14.8. Условная поверхность охлаждения машины
Sм = p D1 (l2 + 2lв2 ) = 3,14 215,6 (114 + 2 51) = 147,2 103 мм2.
14.9. Среднее превышение температуры воздуха внутри машины над
температурой охлаждающей среды
DQв = SP’/ Sм aв = 196,22 / 177,2 103 55 10-5 = 0,24 0C,
где
aв = 55 10-5 Вт/(мм2 0С).
14.10. Среднее превышение температуры якоря над температурой
охлаждающей среды
DQ2 = DQ’2 + DQв = 4,46 + 0,024 = 4,484 0C.
14.11. Условная поверхность охлаждения полюсной катушки возбуждения
Sк,в = lср,к Пк,в = 400 57 = 21600 мм2,
где
Пк,в = 54 мм.
14.12. Превышение температуры наружной поверхности охлаждения
многослойной катушки главного полюса над температурой воздуха внутри машины
DQк,в = 0,9Pэ,в / 2p Sк,в a1 = 0,9 1891 / 4 21600 4,2 10-5 = 46,9 0C,
где
a1 = 4,2 10-5 Вт/(мм2 0С).
14.13. Перепад температуры в изоляции полюсной катушки главного
полюса
Pэ,в bиз 1891
0,2
DQиз,к.в = 0,9 ________ _______ = ___________ _______ = 24,6 0С.
2p Sк,в lэкв 4 21600
16 10-5
14.14. Среднее превышение температуры катушки главного полюса над
температурой внутри машины
DQк,в = DQк,в + DQщ,к,в = 46,9 + 24,6 = 71,5 0C.
14.15. Среднее превышение температуры обмотки возбуждения над
температурой охлаждающей среды
DQов = DQ’ к,в + DQв = 71,5 + 0,024 = 71,524 0C.
14.16. Условная поверхность охлаждения однослойной катушки
добавочного полюса
Sд = lср,к (wк,д а + 0,6 b) = 346 (72 2,12 + 0,6 2,22)
|
