Магнитная цепь машины, ее размеры, конфигурация и материал. Тип и шаги обмотки якоря, обмотка добавочных полюсов. Стабилизирующая последовательная обмотка главных полюсов. Характеристика намагничивания машин. Щетки, коллектор и коммутационные параметры.
Серия П охватывает следующие исполнения по степени защиты от внешних воздействий и по способу охлаждения: защищенное исполнение (IP22) с самовентиляцией (IC01) при h=90?315 мм; защищенное исполнение (IP22) с независимой вентиляцией от пристроенного электровентилятора (IC06) при h=132?200 мм; закрытое исполнение (IP44) с наружным обдувом от пристроенного электровентилятора (IC0641) при h=132?200 мм; закрытое исполнение (IP44) с естественных охлаждением (IC0041) при h=90?200 мм. Двигатели со степенью защиты IP22 допускают регулирование частоты вращения ослаблением поля главных полюсов вверх от номинальной (при постоянной мощности на валу) в пределах от 1:1,5 до 1:4 в зависимости от величины типоразмера и номинальной частоты вращения. Двигатели с независимой вентиляцией допускают регулирование частоты вращения вниз от номинальной до трех оборотов в минуту при постоянном моменте вращения на валу; у остальных двигателей при регулировании частоты вращения вниз момент вращения должен снижаться во избежание недопустимого превышения температуры. Двигатели изготовляют на номинальные напряжения: 110 и 220 В (при мощности до 7,5 КВТ), 220 и 440 В (при мощности более 7,5 КВТ), генераторы на 115, 230 В (при мощности до 7,5 КВТ), 230, 460 В (при мощности более 7,5 КВТ). Принимаем для сердечников главных полюсов сталь 3411, толщина 1мм, листы сердечников полюсов неизолированные, компенсационная обмотка не требуется, вид воздушного зазора между главными полюсами и якорем эксцентричный;6.2 МДС для воздушного зазора между якорем и главным полюсом Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения якоря. Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного сопротивления воздушного зазора вследствие зубчатого строения якоря (10.166) Расчетная магнитная индукция на участках станины, в которых суммируются магнитные потоки главных и добавочных полюсов (10.260) Расчетная магнитная индукция на участках спинки якоря, в которых суммируются магнитные потоки главных и добавочных полюсов (10.
Введение
Двигатель постоянного тока (ДПТ) - это электромеханическое устройство, действие которого основано на явление электромагнитной индукции позволяющее преобразовывать электрическую энергию в механическую.
ДПТ применяют в электроприводах, требующих широкого, плавного и экономичного регулирования частоты вращения, высоких перегрузочных пусковых и тормозных моментов, главным образом в металлообрабатывающих станках, бумагоделательных машинах, в текстильной, резиновой, полиграфической промышленности, вспомогательных механизмах и металлургической промышленности и т.д.
Достоинства ДПТ: высокий пусковой, тормозной и перегрузочным моменты, сравнительно высокое быстродействие, что важно при реверсировании и торможении, возможность широкого и плавного регулирования частоты вращения.
Недостатки ДТП: дороговизна конструкции, необходимость часто чистить щетки.
Конструкция двигателей постоянного тока сложнее и стоимость их выше, чем у асинхронных двигателей, однако, благодаря указанным свойствам, удельный вес их в общем выпуске электрических машин не снижается, а наоборот, имеет тенденцию к повышению. Особенно эта тенденция проявляется в течение последних десятилетий в связи с развитием и широким внедрением автоматизированного привода, а также с освоением тиристорных устройств, создающих возможность питания двигателей постоянного тока от сети переменного тока. Вместе с тем развитие статических преобразователей влечет за собой соответствующее сокращение выпуска генераторов постоянного тока.
Серия П охватывает следующие исполнения по степени защиты от внешних воздействий и по способу охлаждения: защищенное исполнение (IP22) с самовентиляцией (IC01) при h=90?315 мм; защищенное исполнение (IP22) с независимой вентиляцией от пристроенного электровентилятора (IC06) при h=132?200 мм; закрытое исполнение (IP44) с наружным обдувом от пристроенного электровентилятора (IC0641) при h=132?200 мм; закрытое исполнение (IP44) с естественных охлаждением (IC0041) при h=90?200 мм.
Двигатели со степенью защиты IP22 допускают регулирование частоты вращения ослаблением поля главных полюсов вверх от номинальной (при постоянной мощности на валу) в пределах от 1:1,5 до 1:4 в зависимости от величины типоразмера и номинальной частоты вращения. Двигатели с независимой вентиляцией допускают регулирование частоты вращения вниз от номинальной до трех оборотов в минуту при постоянном моменте вращения на валу; у остальных двигателей при регулировании частоты вращения вниз момент вращения должен снижаться во избежание недопустимого превышения температуры.
Двигатели имеют массивную станину, допускают работу при питании от статических преобразователей, в зависимости от схемы выпрямления номинальная мощность и диапазон регулирования частоты вращения могут снижаться. Двигатели изготовляют на номинальные напряжения: 110 и 220 В (при мощности до 7,5 КВТ), 220 и 440 В (при мощности более 7,5 КВТ), генераторы на 115, 230 В (при мощности до 7,5 КВТ), 230, 460 В (при мощности более 7,5 КВТ).
1. Исходные данные
Номинальная отдаваемая мощность Р2, КВТ 3
Номинальное напряжение U, В 220
Номинальная частота вращения n, об/мин 1000
Предел регулирования частоты вращения вверх от номинальной, ослаблением поля главных полюсов nmax, об/мин 3000
Кратковременная перегрузка по току Imax/Imin 1,5
Род возбуждения - параллельное со стабилизирующей последовательной обмоткой
Источник и условия питания - тиристорные преобразователи с коэффициентом пульсации не более 1,1
Степень защиты от внешних воздействий IP44
Способ охлаждения IC0141
Исполнение по способу монтажа IM1001
Климатические условия У4
Форма выступающего конца вала - цилиндрическая
Способ соединения с приводным механизмом - цилиндрическая упругая муфта
2. Магнитная цепь машины. Размеры, конфигурация, материал
2.1 Главные размеры
Высота оси вращения h=200 мм (таблица 10.1).
Максимально допустимый наружный диаметр корпуса и сердечника якоря (таблица 10.3, рисунок 10.1) мм;
мм.
Коэффициент отношения ЭДС к напряжению и коэффициент отношения тока якоря к току машины
Максимальное значение магнитной индукции в воздушном зазоре (рисунок 10.5,б; таблица 10.5)
Тл
Коэффициент полюсной дуги (рисунок 10.6)
.
Расчетная длина сердечника якоря (1.32) мм.
Отношение l (10.1)
Максимальное значение lmax (рисунок 10.7)
2.2 Сердечник якоря
Принимаем для сердечника якоря сталь 2013, толщина 0,5 мм, форма пазов полузакрытые овальные, обмотка всыпная из проводов круглого поперечного сечения;
Коэффициент заполнения сердечника якоря сталью
.
Припуск на сборку сердечника по ширине паза для штампов мм (таблица 10.6).
Конструктивная длина сердечника якоря мм.
Эффективная длина сердечника якоря (10.2) мм.
Внутренний диаметр листов якоря мм (рисунок 10.10).
Рисунок 1 - Эскиз листа якоря
2.3 Сердечник главных полюсов
Принимаем для сердечников главных полюсов сталь 3411, толщина 1мм, листы сердечников полюсов неизолированные, компенсационная обмотка не требуется, вид воздушного зазора между главными полюсами и якорем эксцентричный;
Коэффициент заполнения сердечника сталью
.
Число главных полюсов
, так как мм.
Эквивалентный зазор мм (рисунок 10.13).
Высота зазора у оси полюса мм
Высота зазора у края полюса мм
Длина сердечника полюса мм.
Полюсное деление мм.
Расчетная ширина полюсной дуги мм
Действительная ширина полюсной дуги (10.6) мм.
Предварительная магнитная индукция в сердечнике полюса
Тл.
Предварительное значение магнитного потока в воздушном зазоре (10.8)
Вб.
Эффективная длина сердечника полюса (10.9) мм.
Ширина сердечника полюса (10.10) мм где -1,2 коэффициент магнитного рассеяния главных полюсов.
Ширина уступа полюса мм.
Высота в сечении наконечника (10.11) мм.
Рисунок 2 - Эскиз листа главного полюса двигателя
2.4 Сердечники добавочных полюсов
Принимаем для сердечников добавочных полюсов сталь марки 3411 толщиной 1 мм, листы сердечника не имеют изолирующего покрытия.
Коэффициент заполнения сталью
.
Число добавочных полюсов
, так как .
Длина наконечника добавочного полюса мм.
Длина сердечника добавочного полюса мм.
Предварительное значение ширины сердечника добавочного полюса. мм (рисунок 10.15).
Величина воздушного зазора мм
Рисунок 3 - Лист добавочного полюса с шихтовкой поперек (а) и вдоль (б) оси машин
2.5 Станина
Принимаем монолитную станину из стали марки Ст 3.
Длина станины мм
Предварительная магнитная индукция в станине
Тл.
Высота станины (10.12) мм, где кс=1 - для монолитной станины, мм (рисунок 10.17)
Магнитная индукция в месте распространения магнитного потока в станине (10.13) обмотка полюс намагничивание коллектор
=Вс.п.доп
Внутренний диметр монолитной станины (10.14) мм.
Высота главного и добавочного полюсов (10.15; 10.16) мм мм
3. Обмотка якоря
3.1 Тип и шаги обмотки якоря. Количество витков обмотки, коллекторных пластин, пазов
Предварительное значение тока в якоре (10.17)
A Принимаем волновую обмотку из провода ПЭТ-155 (таблица 10.7).
Предварительное количество витков обмотки якоря (10.20)
где 2а=2 - количество параллельных ветвей обмотки якоря.
Предварительное количество витков в секции (10.21)
.
Количество секций в пазу Nш=3 (таблица 10.8)
Принимаем Шт (§10.4).
Предварительное количество пазов якоря (10.23)
, принимаем .
Количество коллекторных пластин (10.24)
.
Зубцовое деление по наружному диаметру якоря (10.25)
Наружный диаметр коллектора (10.26) мм.
Коллекторное деление (10.28) мм.
Максимальное напряжение между соседними коллекторными пластинами при нагрузке (10.29)
В где ки=1,7 - коэффициент искажения поля;
Ukmax=29,7 В < 50=Ukmax.доп.
Число витков обмотки якоря (10.30)
.
Количество эффективных проводников (10.31)
.
Ток в пазу (10.32)
А.
Уточненная линейная нагрузка якоря (10.35)
А/см
Шаг по реальным пазам (таблица 10.8)
Шт
Шаг по элементарным пазам (таблица 10.8)
Шт
Первый и второй частичные шаги по элементарным пазам (таблица 10.8)
;
.
Высота паза (рисунок 10.21) мм.
Высота спинки якоря мм.
3.2 Обмотка якоря с овальными полузакрытыми пазами
Предварительная магнитная индукция в спинке якоря (10.41)
Тл
Допускаемое значение Вс2=1,4 Тл. Расчетное не превышает допустимого.
Предварительная магнитная индукция в зубцах (таблица 10.10)
Тл
Ширина зубца (10.42) мм.
Высота шлица паза мм.
Радиус паза больший (10.43) мм.
Радиус паза меньший (10.44) мм.
Контрольная ширина зубца (10.36; 10.37)
Расстояние между центрами радиусов (10.45) мм.
Площадь поперечного сечения паза в штампе (10.46) мм2
Площадь поперечного сечения паза в свету (10.47)
Площадь поперечного сечения корпусной изоляции (10.48) мм2.
Площадь поперечного сечения клина и прокладок (10.49) мм2.
Площадь поперечного сечения паза занимаемого обмоткой (10.50) мм2.
Предварительный диаметр провода с изоляцией (10.51) мм.
Ближайший меньший стандартный диаметр провода с изоляцией и без изоляции (приложение 1)
Уточненный коэффициент заполнения паза (10.38)
Площадь поперечного сечения провода без изоляции при принятом диаметре (приложение 1) мм2.
Плотность тока в обмотке (10.52)
А/мм2.
Удельная тепловая нагрузка якоря от потерь в обмотке (10.53)
А2/(см·мм2).
По рисунку 10-22 А2/(см·мм2).
Среднее зубцовое деление якоря (10.54) мм.
Средняя ширина секции обмотки (10.55) мм.
Средняя длина одной лобовой части секции (10.56) мм.
Средняя длина витка обмотки (10.57) мм.
Сопротивление обмотки при температуре 20 °С (10.58)
Ом
Сопротивление обмотки в относительных единицах (10.59) о.е.
Контрольное значение (10.39) о.е.
Длина вылета лобовой части обмотки (10.60) мм.
Ширина шлица паза (10.61) мм.
Рисунок 5- Эскиз паза якоря
4. Обмотка добавочных полюсов
4.1 Расчет обмотки добавочных полюсов
Поперечная МДС якоря (10.76)
А.
Предварительное количество витков катушки добавочного полюса (10-134)
Шт
Принимаем витка.
Уточненная МДС катушки (10.137)
А.
Уточненное отношение МДС некомпенсированной машины (10.138)
.
Предварительное значение плотности тока в обмотке (рисунок 10.26)
А/мм2.
Предварительная площадь поперечного сечения проводника (10.140) мм2.
Принимаем в соответствии с таблицей 10.14 провод ПСД круглый.
Предварительный диаметр провода с изоляцией (10.51) мм.
Ближайший меньший стандартный диаметр провода с изоляцией и без изоляции (приложение 1)
Площадь поперечного сечения провода без изоляции при принятом диаметре (приложение 1) мм2
Уточненная плотность тока в обмотке (10.144)
А/мм2
Предварительная ширина катушки
Средняя длина витка
Сопротивление обмотки при температуре 20°С (10.147)
Ом
Определяем отношение
5. Стабилизирующая последовательная обмотка главных полюсов
