|
Курсовая работа: Электродвигатель постоянного тока мощностью 400 Вт для бытовой техникиСтроим характеристику холостого хода (намагничивания) – зависимость удельной ЭДС от суммарной МДС на один полюс и переходную характеристику – зависимость индукции в воздушном зазоре от МДС переходного слоя на один полюс (черт. РР1). 3.12 Расчет обмоток возбуждения Размагничивающее действие реакции якоря определяем по переходной характеристике (черт. РР1) по методике п.10.5 [2]. При нагрузке под действием поля поперечной реакции якоря магнитное поле в воздушном зазоре искажается: под одним краем полюса индукция индукция уменьшается, под другим возрастает. При значительной поперечной реакции якоря может произойти опрокидывание поля под одним краем полюса и индукция примет отрицательное значение. Минимальное значение намагничивающей силы под сбегающим краем полюса (для режима двигателя) определится: =319-11978×0,085/2=-190 A, Из переходной характеристики определяем (автоматически программой) минимальное значение магнитной индукции в воздушном зазоре под сбегающим краем полюса =-0,26. Тому що поле реакції якоря замикається по контуру: зубці якоря, спинка якоря, повітряний зазор, полюсний наконечник, то повітряний зазор вибирають таким, щоб індукція протягом усієї полюсної дуги не змінювала свого напрямку. Якщо <0 необхідно збільшити повітряний зазор у п.3.7.10, а потім повторити розрахунок, починаючи з п.3.7.10. Максимальное значение намагничивающей силы под набегающим краем полюса: =319+11978×0,085/2=828 A, Из переходной характеристики определяем максимальное значение магнитной индукции в воздушном зазоре под набегающим краем полюса = 0,624 Из (10.35) [2] определяем среднее значение индукции в воздушном зазоре под нагрузкой: =(-0,26+4× 0,44+ 0,624 )/6=0,354 Тл, где - номинальное значение индукции в воздушном зазоре в режиме холостого хода Из переходной характеристики определяем (автоматически программой): = 253 А. Определяем МДС поперечной реакции якоря: =319- 253 =66 А Продольная коммутационная МДС якоря в машинах малой мощности возникает в результате смещения нейтральной точки обмотки с геометрической нейтрали при замедленной коммутации тока в короткозамкнутых секциях. В машинах без добавочных полюсов и положении щёток на геометрической нейтрали процесс коммутации в короткозамкнутых секциях якоря получается замедленным. В этом случае коммутационная МДС якоря у двигателей усиливает поле полюсов. Её величина определяется следующим путём. Переходное падение напряжения в щёточном контакте на пару щёток марки ЭГ-14 по табл. П4.2 [2] =2,5 В, составляющие переходного падения напряжения в контакте щёток =2,1 В, =0,4 В по [4]. Сопротивление щёточного контакта =2∙2,5/(4∙ 2,21)=0,566 Ом. Период коммутации 0,004/6,28=0,000637 с. Средняя длина силовой линии поперечного поля якоря в междуполюсном пространстве двигателя (0,115-0,085)/2=0,015 м. Средняя эквивалентная индуктивность секции якоря 2∙24∙ 6,638∙10-6∙11978∙0,044∙0,004∙ 0,073/ (2,21∙0,04)=0,000084 Гн. Коэффициенты определяются: 0,566∙0,000637/0,000084=4,29; 1,7∙2,1∙4,29/2,5=6,126; 1,7∙0,4∙4,29/2,5=1,167. Коммутационная МДС якоря на один полюс 0,0117∙11978/(6,126+1,167+1))∙ (1+0,2∙3,14∙0,115/(0,015∙ 6,638))=15 А. Для устойчивой работы двигателя при изменении нагрузки на валу применим стабилизирующую последовательную обмотку. Без стабилизирующей обмотки возбуждения с увеличением нагрузки на валу двигателя увеличивается ток якоря и увеличивается размагничивающее действие реакции якоря на основной магнитний поток главных полюсов. При достаточно большом значении реакции якоря зависимость частоты вращения якоря от мощности на валу двигателя имеет не падающий, а возрастающий характер, что приводит к неустойчивому режиму работы двигателя. МДС последовательной стабилизирующей обмотки возбуждения должна компенсировать МДС реакции якоря. Поэтому принимаем МДС стабилизирующей обмотки равной МДС поперечной реакции якоря (направлены навстречу друг другу) ==66 А. Число витков стабилизирующей обмотки на один полюс 66/ 2,21=29,86 Принимаем =30 витков. Уточняем МДС стабилизирующей обмотки при номинальном режиме работы 30∙ 2,21=66,3 А. Сечение и диаметр провода последовательной обмотки возбуждения. Плотность тока в обмотке предварительно выбираем для машин со степенью защиты IP22 по п.10.7: 5000000 А/м2. Расчетное сечение провода предварительно = 2,21/5000000=0,000000442 м2. Принимаем по табл. 10.18 [2] круглый провод ПСД: по табл. П.3.1 [2] диаметр голого провода dГСО=0,00075 м, диаметр изолированного провода = 0,000815 м; = 0,000915 м, сечение провода = 0,000000442 м2. Окончательная плотность тока в проводнике стабилизирующей обмотки возбуждения = 2,21/0,000000442=5000000 А/м2. Средняя длина витка стабилизирующей обмотки =2×(0,044+0,036= 0,160 м. Полная длина обмотки 2×0,160×30=9,60 м. Сопротивление стабилизирующей обмотки возбуждения при °С =9,60/(57×106×0,000000442)= 0,38 Ом. Сопротивление стабилизирующей обмотки возбуждения при °С 1,22× 0,38 =0,46 Ом. Масса меди стабилизирующей обмотки 8900×9,60×0,000000442= 0,0378 кг. Выбираем изоляцию обмоток: изоляция сердечника: эпоксидная смола, толщина 1 мм. Потребная площадь окна для размещения стабилизирующей обмотки возбуждения на полюсе 30∙0,0009152∙106/0,84=30 мм2, где =0,82...0,88 – коэффициент, учитывающий возможные неточности намотки рядов провода в катушке. Фактическая площадь окна для размещения обмотки возбуждения на полюсе 1,2∙30=36 мм2. Продольная составляющая МДС якоря на один полюс возникает вследствие самопрозвольного сдвига щёток с геометрической нейтрали по механическим причинам и неточности установки и в малых машинах незначительна: =0,00025∙10-2∙11978= 3,0 А. Необходимая МДС шунтовой обмотки возбуждения на один полюс 347+66-66,3-15-3,0=328,7 А. Вначале принимаем значение согласно полученному по формуле. Затем выполняем расчет по пп..3.11.5-3.13.12. При несовпадении значения частоты вращения в номинальном режиме (при расчете рабочих характеристик в п.3.13.12 ) корректируем . После корректировки принимаем 329 А. Принимаем предварительно ширину катушки параллельной обмотки 0,5∙(0,083-0,036)=0,024 м, толщину изоляции обмотки возбуждения (изоляция сердечника полюса- эпоксидная смола толщиной 1 мм) 0,001 м. тогда средняя длина витка обмотки по (10.57) [2] 2×(0,044+0,036)+×(0,024+0,001)= =0,239 м. Расчетное сечение меди параллельной обмотки при последовательном соединении катушек полюсов по (10.58) [2] 1,1×2×329×0,239/(220×57×106)= = 0,00000001379 м2, где - коэффициент запаса. Принимаем по табл. 10.18 [2] круглый провод ПСД: по табл. П.3.1 [2] диаметр голого провода м, диаметр изолированного провода = 0,0001 м; сечение провода = 0,00000000502 м2. Номинальную плотность тока принимаем для машин со степенью защиты IP22 по п.10.7: 3500000 А/м2. Число витков на полюс по (10.64) [2] с учетом выбранного сечения провода 329∙0,00000000502/(3500000× 0,000000013792)=2481. Потребная площадь окна для размещения обмотки возбуждения на полюсе 2481∙0,00012∙106/0,84=30 мм2, где =0,82...0,88 – коэффициент, учитывающий возможные неточности намотки рядов провода в катушке. 3.12.20. Фактическая площадь окна для размещения обмотки возбуждения на полюсе 1,2∙30=36 мм2. На основании производится размещение обмотки возбуждения и уточнение высоты сердечника полюса. Определяем номинальный ток возбуждения: 329/2481=0,13 А. Полная длина обмотки 2×0,239×2481=1186 м. Сопротивление обмотки возбуждения при °С =1186/(57×106×0,00000000502)=4145 Ом. Сопротивление обмотки возбуждения при °С 1,22×4145=5057 Ом. Масса меди параллельной обмотки 8900×1186×0,00000000502= 0,05 кг. Выбираем изоляцию обмоток: изоляция сердечника: эпоксидная смола, толщина 1 мм. 3.13 Потери и КПД Электрические потери в обмотке якоря по п. 10.10 [2] 2,212×16,69=81,5 Вт. Электрические потери в обмотке возбуждения : 220×0,13= 28,6 Вт. Электрические потери в переходном контакте щеток на коллекторе 2,5× 2,21=5,5 Вт. Потери на трение щеток о коллектор 0,00004×30000×0,2×6,28=1,5 Вт, где - давление на щетку; для щетки марки ЭГ - 14 Па. f = 0,2 - коэффициент трения щетки. Потери в подшипниках определяются следующим путём [4]. Масса якоря с обмоткой и валом (стр. 232) [2] 6500∙ 0,0732∙0,044= 1,5 кг. Масса коллектора с валом (стр. 232) [2] 6100∙0,042∙0,009= 0,1 кг. Потери в подшипниках 1,5∙( 1,5+ 1,5)∙ 3000 10-3=7,2 Вт. Потери на трение якоря о воздух при скорости вращения до 12000 об/мин 2∙ 0,0733∙30003∙0,044∙10-6=0,92 Вт. Масса стали спинки ярма якоря по (10.103) [2] 7800××(( 0,073-2×0,02)2-0,0152)×0,044 ×0,95/4= 0,22 кг Условная масса стали зубцов якоря по (10.101) [2] 7800×26× 0,0031 ∙0,02× 0,044 ×0,95= 0,53 кг Магнитные потери в ярме якоря a)= =2/2×3000/60= 50 Гц; б) 2,3×1,75×( 50/50)1,4× 1,272× 0,22=1,43 Вт, где p1,0/50=1,75 Вт/кг, по табл 6-24 [2] для стали 2312. Магнитные потери в зубцах якоря 2,3×1,75×( 50/50)1,4× 1,362× 0,53=3,95 Вт, Добавочные потери 220× 2,6=5,72 Вт. Сумма потерь 81,5+ 28,6+5,5+1,5+7,2+0,92+3,95+1,43+5,72 =136 Вт. Потребляемая мощность =400+136=536Вт. Коэффициент полезного действия по (8-97) [2] 400/(400+136)= 0,746. 3.14 Рабочие характеристики Для построения рабочих характеристик двигателя при номинальном напряжении и токе возбуждения принимаем, что потери холостого хода с нагрузкой практически не изменяются и составляют: 1,5+7,2+0,92+3,95+1,43=15,00 Вт. МДС поперечной реакции якоря для нескольких значений тока якоря позволяют представим зависимостью от тока I в виде (п.12-14 [3]): =66×/ 2,21А. МДС стабилизирующей обмотки возбуждения для нескольких значений тока якоря представим зависимостью от тока I в виде : =66,3×/ 2,21А. Продольная коммутационная МДС якоря на один полюс представим зависимостью от тока I 0,5∙11978∙(/ 2,21)3∙ 0,0117/((6,126+(1,167+1) / 2,21))∙(1+0,2∙3,14∙0,115/(0,015∙ 6,638))=11,20∙/(6,126+0,98) . Задаваясь током якоря IТ, определяем ЭДС обмотки якоря: б)220-×16,69-2,5, В. Вычисляем результирующую МДС возбуждения: 329-66×/ 2,21+66,3×/ 2,21+11,20∙/(6,126+0,98 ), А. По значению программа автоматически находит из кривой холостого хода черт. РР1 удельную ЭДС якоря: , . Определяем скорость вращения якоря , об/мин. Ток якоря при холостом ходе =15,00/220=0,07, A. Вычисляем ток двигателя: IТ+0,13 A. Потребляемая мощность двигателя 220×(IТ+0,13) Вт. Полезная мощность на валу двигателя (220-×16,69-2,5) -15,00-5,72×( 2,6/ /+0,13)2 , Вт. Коэффициент полезного действия . Вращающий момент , Н×м. Результаты расчетов, по пп.15.1-15.12 для ряда значений тока якоря IТ, сведены в табл. 3.4, рабочие характеристики двигателя приведены на черт РР1. Таблица 3.4 Рабочие характеристики двигателя
В результате расчета и построения рабочих характеристик двигателя установлены номинальные значения: |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Рефераты бесплатно, реферат бесплатно, сочинения, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты, рефераты скачать, рефераты на тему, курсовые, дипломы, научные работы и многое другое. |
||
При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна. |