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

=400 Вт; =1,24 А; =3000 об/мин; =0,725 Hм;

= 0,13 А; =0,751 ; = 1,24 A;

В табл..3.5 приведены рабочие характеристики двигателя (некоторые из них рассчитаны в относительных единицах) для автоматизированного построения на рис.3.8 при помощи редактора Exel. За базовые величины приняты номинальные значения, приведенные выше.

Таблица 3.5 Рабочие характеристики двигателя в относительных единицах

3.15 Тепловой расчет

Тепловой расчет выполняется согласно п. 10.11 [2] для оценки тепловой напряженности машины и приближенного определения превышения температуры отдельных частей машины.

Для приближенной оценки тепловой напряженности машины необходимо сопротивления обмоток привести к температуре, соответствующей заданному классу изоляции; при классе нагревостойкости В сопротивления умножаются на коэффициент 1,15 .

Расчетные сопротивления:

обмотки якоря

16,69×1,15=19,19 Ом,

обмотки паралельного возбуждения

5057×1,15=5815,55 Ом,

стабилизирующей обмотки последовательного возбуждения

0,46 ×1,15=0,53 Ом.

Потери в обмотках:

1,242×19,19=29,5 Вт,

0,132×5815,55=98,3 Вт,

1,242×0,53 =0,8 Вт,

Коэффициент теплоотдачи с внешней поверхности якоря (по рис.10.29) [2] при 3000∙ 0,073=219 (об/мин)∙м  90 .

Превышение температуры охлаждаемой поверхности якоря над температурой воздуха внутри машины определяется по (10.133) [2]:

(29,5(2×0,044/0,25)+3,95+1,43)/

/(× 0,073×0,044×90)= 17 .

Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки якоря определяется по (10.135) [2]:

a) периметр поперечного сечения паза по по (10.124) [2]:

2∙19 + 0,0055+ 0,0009= 0,0444 м;

б) перепад температуры

29,5×(2×0,044/0,25)/(26× 0,0444×0,044)∙∙(( 0,0055+ 0,0009)/(16×1,4)+0,0005 /0,16)= 0,70,

где 1,4

Превышение температуры охлаждаемой поверхности лобовых частей обмотки якоря над температурой воздуха внутри машины определяется из (10.134), (10.125) [2]:

29,5×(1-2×0,044/0,25)/(× 0,073×2×(0,2×0,115)× 90)= 10 ,

где 90  - коэффициент теплоотдачи с лобовых поверхностей обмотки якоря по рис. 10.29 [2] при 3000∙ 0,073=219 (об/мин)∙м; 0,023 м - вылет лобовых частей обмотки якоря.

Перепад температуры в изоляции лобовой части обмотки якоря определяется из:

а) ×=0,0444м;

б) 29,5×(1-2×0,044/0,25)×0,02/ (2×26×0,0444×8×1,4)= 0,015 .

Среднее превышение температуры обмотки якоря над температурой воздуха внутри машины определяется из (10.138) [2]:

 17+ 0,70)∙ ×2×0,044/0,25+( 10+ 0,015)×(1-2×0,044/0,25)= 13

Сумма потерь, отводимых охлаждающим внутренний объем двигателя воздухом, согласно (10.120) [2],

136-0,1×98,3=126,17 Вт.

Условная поверхность охлаждения двигателя определяется из (10.137) [2]:

2∙(0,169+0,186) ∙(0,044+2×0,023)=0,064 м2,

Среднее превышение температуры воздуха внутри двигателя, согласно (8-142) [2]:

а) Коэффициент подогрева воздуха, (рис. 10.30) [2], при 3000∙ 0,073=219 (об/мин)∙м  625 .

б)126,17/(0,064×625)= 3,2 .

Среднее превышение температуры обмотки якоря над температурой охлаждающей среды

= 13+ 3,2=16,2 .

Превышение температуры наружной поверхности обмотки возбуждения над температурой воздуха внутри машины:

а) периметр поперечного сечения условной поверхности охлаждения обмотки возбуждения ПВ определяется по эскизу междуполюсного окна; определяют длины участков контура поперечного сечения обмотки; поверхности, прилегающие к сердечнику главного полюса, не учитываются  0,08 м.

б) наружная поверхность охлаждения катушки обмотки возбуждения:

0,239×0,008=0,002 м2;

в) потери мощности ,отводимые охлаждающим внутрение обьёмы машины воздухом ( ориентировочно принимаем 90%):

==0,9×(98,3+0,8)=89,2 Вт;

г) коэффициент теплоотдачи с поверхности обмотки возбуждения (рис. 10.29) [2] при 3000∙ 0,073=219 (об/мин)∙м  42 .

д) = 89,2/(2×0,002×42)= 531 .

Перепад температуры в изоляции катушки:

а) средняя ширина катушки обмотки возбуждения ,определяется по сборочному чертежу двигателя, =0,024 м;

б)89,2/(2×0,002)( 0,024 /(8×1,4)+  0,00000/0,16)= 75,7 ,

где  - часть теплоты катушки обмотки возбуждения, передаваемая через полюс.

1,4

принимаются, как и для изоляции обмотки якоря.

Среднее превышение температуры обмотки возбуждения над температурой охлаждающей среды

 531+ 75,7+ 3,2=609,9 .

Превышение температуры наружной поверхности коллектора над температурой воздуха внутри двигателя:

а) поверхность теплоотдачи коллектора

=3,14×0,04×0,009=0,001130 м2;

б) коэффициент теплоотдачи с поверхности коллектора (по рис. 10.31) [2] для окружной скорости коллектора =6,28 м/с  150 .

в)=( 5,5+1,5)/(0,001130×150)= 41 .

Среднее превышение температуры коллектора над температурой охлаждающей среды (при входе охлаждающего воздуха со стороны коллектора) по (10.150) [2]

= 41+ 3,2=44,2

Таким образом, среднее превышение температуры обмотки якоря 16,2 , обмотки возбуждения 609,9 , коллектора 44,2  над температурой охлаждающей среды, что ниже предельных допускаемых значений для класса изоляции В 90 (130-40).

3.16 Вентиляционный расчет

Вентиляционный расчет выполняется приближенным методом. Метод заключается в сопоствлении расхода воздуха, необходимого для охлаждения для охлаждения двигателя, и расхода, который может быть получен при данной конструкции и размерах двигателя.

Рассчитаем для двигателя аксиальную систему вентиляции.

3.16.1.Необходимое количество охлаждающего воздуха по (8-354) [1]:

a)  - превышение температуры воздуха;

 3,2=6,4 ;

б)126,17/(1100×6,4)=0,018 м3/с,

где  - сумма потерь, отводимых, охлаждающим внутренний объем машины, воздухом.

3.16.2. Расхода воздуха, который может быть получен при данной конструкции и размерах двигателя со степенью защиты IP22 определяем по эмпирической формуле (8.355) [1].

3.16.3. Коэффициент для двигателя с  = 1,1

0,11,1∙3000∙ 0,0732/100=0,018 м3/с.

Система охлаждения двигателя обеспечивает необходимый расход воздуха.

Заключение

1. В результате расчетов получены следующие номинальные харак теристики двигателя постоянного тока:

2. Среднее превышение температуры обмотки якоря 16,2 , обмотки возбуждения 609,9  коллектора 44,2  над температурой охлаждающей среды, что ниже предельных допускаемых значений для класса изоляции В 90  (130-40).

3.Необходимое количество охлаждающего воздуха 0,018 м3/с. Система охлаждения двигателя обеспечивает необходимый расход воздуха.

Список используемых источников

1. Проектирование электрических машин: Учебное пособие для вузов. - В 2-х кн.: кн. 1 /И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин и др; Под ред. И.П. Копылова. – М.: Энергоатомиздат, 1993. -464 с.

2. Проектирование электрических машин: Учебное пособие для вузов. - В 2-х кн.: кн.2 /И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин и др; Под ред. И.П. Копылова. – М.: Энергоатомиздат, 1993. -384 с.

3. Сергеев П.С., Виноградов Н.В., Горяинов Ф.А. Проектирование электрических машин.-М.: Энергия, 1969.-632 с.

4. . Ермолин Н.П. Расчет коллекторных машин малой мощности. Л.: Энергия. 1973. – 216 с.

5. Справочник по электрическим машинам/ Под общ. ред. И.П. Копылова, Б.К. Клокова. Т.1. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 456 с.