Курсовая работа: Электродвигатель постоянного тока мощностью 400 Вт для бытовой техники

Таблица 3.1 Изоляция класса В обмотки статора

Рис. 3.3. Изоляция класса В обмотки статора

Минимальное сечение зубцов якоря по табл.10.16 [2]

(26/2)×0,72× 0,0031×0,044×0,95= 0,001213 м2,

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Лист

10

где 0,95 - коэффициент заполнения магнитопровода якоря сталью.

Для магнитопровода принимаем сталь 2013.Уточняем индукцию в сечении зубцов:

 0,00165/ 0,001213= 1,36 Тл.

3.4 Расчет обмотки якоря

Средняя длина лобовой части витка при =2

0,115=0,081 м.

Средняя длина витка обмотки якоря по (10.22) [2]

а) =0,044 м;

б)2×(0,044+0,081)=0,25 м.

Полная длина проводников обмотки якоря

2496×0,25=312 м.

Сопротивление обмотки якоря при J=20°С

 312,0/(57×106× 0,000000100×(2)2)=13,68 Ом.

Сопротивление обмотки якоря при J=75°С для изоляции класса В

1,22×13,68= 16,69 Ом.

Масса меди обмотки якоря по (10.26) [2]

8900× 312,0× 0,000000100= 0,278 кг.

Расчет шагов обмотки:

а) шаг по коллектору и результирующий шаг

;

б) первый частичный шаг

52/2-= 26;

в) второй частичный шаг

51- 26=25.

Практическая схема обмотки приведена на рис. 3.4.

3.5 Коллектор и щетки

Ширина нейтральной зоны по (10.76) [2]

0,115-0,085=0,03 м.

Выбираем щетки марки ЭГ-14. Принимаем ширину щетки равной , = 0,00242 м.

По табл. П.4.1 выбираем стандартные размеры щетки:

ширина щётки  0,004 м.

длина щётки  0,005 м.

высота щётки  0,01 м.

Поверхность соприкосновения щетки с коллектором

0,004×0,005= 0,000020 м2.

Поверхность соприкосновения всех щеток с коллектором

2× 0,000020=0,00004 м2.

Плотность тока под щетками по (8-83) [2]

2× 2,6/0,00004=130000 А/м2.

Допустимая плотность тока для щетки марки ЭГ-14 .

Активная длина коллектора по оси вала согласно [4]

1,8 ×0,005=0,009 м.

Принимаем  0,009 м.

Полная длина коллектора по оси вала согласно [4]

0,009+5∙0,000395=0,0110 м.

3.6 Проверка коммутации

Так как в рассматриваемых машинах постоянного тока малой мощности добавочные полюсы в коммутационной зоне отсутствуют и щетки на коллекторе обычно располагаются на геометрической нейтрали, то процесс коммутации тока в короткозамкнутых секциях якоря получается замедленным из-за наличия в них реактивной э. д. с.  и э. д. с. От поперечного поля реакции якоря . Обе эти э.д.с. суммируются и вызывают в цепи короткозамкнутой секции добавочный ток, способствующий увеличению плотности тока на сбегающем крае щетки. В момент размыкания цепи секции при наличии в ней указанных э. д. с. и тока между краем щетки и сбегающей коллекторной пластиной возникают небольшие электрические дуги в виде мелких искр. Интенсивность этих искр зависит от величины результирующей э. д. с. в короткозамкнутой секции.

Во избежание недопустимого искрения под щетками величина э. д. с. в секции не должна превышать определенного значения. Однако коммутация тока в секции может также ухудшиться вследствие влияния поля полюсов, если ширина коммутационной зоны  будет близка к расстоянию между краями наконечников двух соседних полюсов.

Ширина зоны коммутации по (10.75) [2]

а)=52/2- 26=0,0;

б)(0,004/ 0,00242 +2-2/2+0,0)×  0,00242 ´ ´ 0,073/0,04= 0,0117 м.

Отношение

 0,0117/(0,115-0,085)=0,39,

что удовлетворяет условию [4]

<0,8.

Коэффициент магнитной проводимости паза по (10.69) [2]

a) =× 0,073×3000/60= 11,5 м/с;

=∙lg(13,816)=1,138

б) (0,6∙2×0,02/( 0,0055+ 0,0009)

+(0,081/0,044)+0,92∙1,138)= 6,638.

Индуктивность обмотки якоря по (6.15) [4]

(12,56∙10-6∙4∙0,044∙

6,638/26)∙(2496/(2∙2∙2))2=54,938 мГн.

Реактивная ЭДС по (10.69) [2]

2×10-6× 6,638×24×0,044×11978× 11,5= 1,93 В.

ЭДС, индуктируемая в коммутируемой секции от поперечного поля реакции якоря, определяется следующим путём. Вначале определяем индукцию в зоне коммутации от действия поперечной МДС якоря [3]:

=1,25∙10-6∙11978/(1-0,72)=0,0535 Т.

Затем определяем ЭДС, индуктируемую в коммутируемой секции от поперечного поля реакции якоря

2∙24∙ 11,5∙0,044∙0,0535=1,30 В.

Среднее значение результирующей ЭДС в короткозамкнутой секции якоря

= 1,93+1,30=3,23 В.

В машинах малой мощности без добавочных полюсов, если щётки расположены на геометрической нейтрали, для обеспечения удовлетворительной коммутации 2…3 В. Если 2…3 В необходимо уменьшить линейную нагрузку в п. 3.1.5 и повторить расчет.

Индуктивность цепи якоря (для расчета параметров электропривода в гл.5)

54,938= 54,94 мГн

Активное сопротивление цепи якоря (для расчета параметров электропривода в гл. 5)

13,68= 13,68 Ом.

3.7 Определение размеров магнитной цепи

Внутренний диаметр якоря и диаметр вала для машин малой мощности

(0,18…0,24)∙  0,073=0,013…0,018 м.

Принимаем  0,015 м.

Сечение магнитной системы приведено на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Магнитная система двигателя:

1- станина; 2 – якорь; 3 – обмотка возбуждения

В двигателях с непосредственной посадкой сердечника якоря на вал внутренний диаметр якоря равен диаметру вала. В таких двигателях с  или  учитывают,что часть магнитных силових потока замыкается через вал.

Высота спинки якоря:

а) действительная высота спинки якоря по (8.126)

 =( 0,073-0,015)/2-0,02= 0,0090 м=9 мм;

б) расчетная высота спинки якоря по (8.124) для четырёхполюсних машин при , а также для двухполюсных машин

( 0,75·(0,5· 0,073-0,02)=0,012<0,015 м)

2/2=1

(2+1)/(3,2·1)·( 0,073/2-0,02)= 0,0155 м;

в противном случае

( 0,073-0,015)/2-0,02=0,009 м.

Принимаем расчетную высоту спинки якоря  0,0155 м.

Принимаем для сердечников главных полюсов сталь марки 2013 толщиной 0,5 мм: коэффициент магнитного рассеяния для малых машин =1,08…1,12 принимаем 1,1, длина сердечника 0,044 м, коэффициент заполнения сталью 0,95.

Высота сердечника полюса малых машин предварительно может быть принята:

=(0,12…0,4)∙  0,073=0,009...0,029 м.

Принимаем  0,029 м.

Ширина сердечника главного полюса определяется следующим путём.

Принимается индукция в сердечнике полюса. В машинах для продолжительного режима работы принимается в пределах

Принимаем  1,2 Т.

Определяется поперечное сечение сердечника полюса:

=1,1∙ 0,00165/ (1,2∙0,95)=0,0015921 м2,

где - минимальная ширина сердечника главного полюса

0,0015921/0,044=0,036 м.

Принимаем  0,036 м.

Индукция в сердечнике по табл.10.17 [2]

1,1× 0,00165/(0,95×0,036×0,044)= 1,21 Тл.

Индукция в станине в машинах для продолжительного режима работы принимается в пределах не более

Принимаем  1,2 Т.

Сечение станины предварительно

1,1× 0,00165/(2×1,2∙0,95)=0,0007961 м2,

Длина станины по (10/52) [2]

 0,0440 м.

Высота станины предварительно, табл.10.17 [2]    

=0,0007961/ 0,0440= 0,0181м.

Принимаем высоту станины  0,0181 м.

Сечение станины окончательно

=0,0181× 0,0440= 0,000796 м

Воздушный зазор для двигателей продолжительного режима [4]

0,25∙0,115∙11978∙10-6/0,45= 0,00077 м. 0,00077 м.

Наружный размер станины с пямоугольным сечением по вертикали

 0,073+2∙(0,00077 +0,029+0,0181)=0,169 м.

Внутренний размер станины по вертикали с прямоугольным сечением

0,169-2×0,0181= 0,133 м.

Наружный размер станины по горизонтали с прямоугольным сечением выбираем на 10% больше

1,1∙0,169=0,186 м.

Принимаем  0,186 м.

Внутренний размер по горизонтали станины с прямоугольным сечением

0,186 -2×0,0181= 0,150 м.

3.8 Расчетные сечения магнитной цепи

Сечение воздушного зазора, табл. 10.17 [2],

=0,085×0,044= 0,00374 м2.

Длина стали якоря

0,044×0,95=0,042 м.

Минимальное сечение зубцов якоря, табл. 10.16 [2], Sz= 0,001213 м2.

Расчетное сечение спинки якоря, табл. 10.16 [2],

0,042×0,0155 = 0,000651 м2.

Сечение сердечника главного полюса, табл. 10.16 [2],

0,95×0,044×0,036= 0,00150 м2.

Сечение станины (см. п. 3.5.6)  0,000796 м2.

3.9 Средние длины магнитных линий

Воздушный зазор для двигателей продолжительного режима из 3.5.10 =0,00077 м.

Коэффициент воздушного зазора, учитывающий наличие пазов на якоре, по (10.50б) [2]

=( 0,0088+10×0,00077)/( 0,0088-0,002+10×0,00077)= 1,14 м.

Расчетная длина воздушного зазора

 1,14×0,00077= 0,000878 м.

Длина магнитной линии в зубцах якоря

0,02=0,02 м.

Длина магнитной линии в спинке якоря

×(0,015+0,009)/2×2+0,009/2=0,023 м.

Длина магнитной линии в сердечнике главного полюса

0,029 м.

Длина магнитной линии в станине

(0,169+0,186-2∙0,0181)/(2)+0,0181/2=0,1775 м,

3.10 Индукция в расчетных сечениях магнитной цепи

Индукция в воздушном зазоре, табл. 10.16 [2],

 0,00165/ 0,00374= 0,44 Тл.

Расчетная индукция в сечении зубцов якоря, табл. 10.16 [2],

 0,00165/ 0,001213= 1,360Тл.

Индукция в зубцах якоря принимается до 1,3…1,5 Т.

Индукция в спинке якоря, табл. 10.16 [2],

 0,00165/(2× 0,000651)= 1,27 Тл.

Максимальная индукция допускается до 1,3…1,5 Т.

Индукция в сердечнике главного полюса, табл. 10.16 [2],

1,1× 0,00165/ 0,00150=1,21 Тл.

Индукция в сердечнике главного полюса в машинах для продолжительного режима работы допускается до 1,0…1,5 Т.

Индукция в станине, табл. 10.16 [2],

1,1× 0,00165/(2× 0,000796)= 1,14 Тл.

Индукция в станине в машинах для продолжительного режима работы допускается в пределах до 1,0…1,4 Т.

3.11 Магнитные напряжения отдельных участков магнитной цепи

Магнитное напряжение воздушного зазора на два полюса

0,8× 0,44× 0,000878∙106= 309,1 А.

Коэффициент вытеснения потока

 0,0088×0,044/( 0,0031×0,042)= 2,97.

Магнитное напряжение ярма якоря Hj для стали 2013 определяется по основной кривой намагничивания табл. П.1.5 [2] , значения которой введены в программу для автоматического определения ,

196×0,023=4,5 А.

Магнитное напряжение зубцов якоря определяется для стали 2013 с учетом ответвления магнитного потока в паз. Если индукция в каком либо сечении зубца окажется более 1,8 Т, то необходимо учесть отвлетвление части потока зубцового деления в паз. При этом действительная индукция в зубце уменьшается ло сравнению с рассчитанной в п 3.10.2. Методика определения действительной индукции в зубце  изложена в гл.4 [1],согласно которой в табл..3.1 заложена программа расчета  при значениях как больше 1,8 Т, так и меньше 1,8 Т.. Путём подбора значения  в левой колонке табл..3.1 и последующего автоматического пересчёта добиваються равенства значений  в левой и правой колонках табл. 3.2. Значение  в левом столбце используется программой в дальнейших расчетах.

Определяем среднюю ширину паза, п. 8.8 [2]

=( 0,0055+ 0,0009)/2= 0,0032 м.

Коэффициент, определяющий отношение площадей поперечных сечений паза и зубца на половине высоты зубца,

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5