Курсовая работа (т): Расчет микродвигателя постоянного тока

Расчет микродвигателя постоянного тока

Курсовая работа

по дисциплине "Электрические машины "

на тему «Расчет микродвигателя постоянного тока»

Содержание

Введение

.     Задание на расчет.

2.      Основные размеры электродвигателя.

.        Обмотка якоря.

.        Размеры зубцов, пазов, проводов и электрические параметры якоря.

.        Коллектор, щеткодержатели и щетки.

.        Магнитная система электродвигателя.

.        Расчет обмотки возбуждения.

.        Мощность потерь и коэффициент полезного действия.

.        Рабочие характеристики электродвигателя.

10.Упрощенный тепловой расчет.

. Поперечное сечение рассчитанного электродвигателя

Заключение

Список литературы

Введение

Электрический аппарат - это электротехническое устройство, которое используется для включения и отключения электрических цепей, контроля, измерения, защиты, управления и регулирования установок, предназначенных для передачи, преобразования, распределения и потребления электроэнергии.

Электрические аппараты служат для коммутации, сигнализации и защиты электрических сетей и электроприемников, а также управления электротехническими и технологическими установками и находят исключительно широкое применение в различных областях народного хозяйства: в электроэнергетике, в промышленности и транспорте, в аэрокосмических системах и оборонных отраслях, в телекоммуникациях, в коммунальном хозяйстве, в бытовой технике и т. д. При этом в каждой из областей диапазон используемой номенклатуры аппаратов очень широкий. Можно определенно сказать, что не существует области, связанной с использованием электрической энергии, где бы не применялись электрические аппараты.

Помимо знания конструкции и принципа работы электрических аппаратов, необходимо уметь выбрать аппаратуру для конкретной схемы электрической установки; в практике электромонтера этот вопрос имеет большую значимость.

1. Задание на расчет

) Исходные данные:

мощность на валу P₂ = 50 Вт;

напряжение сети U = 110 В;

частота вращения n = 4000 об/мин;

возбуждение - параллельное;

режим работы - продолжительный;

исполнение - закрытое;

температура окружающего воздуха - θ ₀ = 20 ºС.

2. Основные размеры электродвигателя

Расчетная или внутренняя электромагнитная мощность машины

Вт,

где по кривой рис. 2.2.1 для Р₂ = 50 Вт принято η = 0,53.

Ток якоря электродвигателя при параллельном возбуждении

А

где ток возбуждения

А

Э.Д.С. якоря электродвигателя

 В

Машинная постоянная

,

где принято α = (0,6÷0,70)=0,6 и по кривым рис. 2.2.2. для

В_δ = 0,33 Тл; AS = 76·10² А/м

Примем предварительно

Диаметр расточки полюсов и расчетная длина пакета якоря будут

м

м

Окончательный диаметр якоря

м,

где принято δ = (0,2÷0,4)·10^-3 = 0,3·10^-3

Окружная скорость якоря

м/сек

Полюсный шаг и расчетная полюсная дуга

м

м,

где 2р = 2

Приближенно длина воздушного зазора

 м

Действительная полюсная дуга

м

Частота перемагничивания стали якоря

Гц.

3. Обмотка якоря

Вылет лобовой части обмотки по оси вала

м

Полезный поток полюса при нагрузке машины

Вб

Число проводников обмотки якоря

,

где а = 1

Число пазов якоря

Число коллекторных пластин

Число витков в секции обмотки якоря

Число проводников в пазу якоря

Шаги петлевой обмотки якоря по элементарным пазам и коллектору

_;

Рис. 1 Схема петлевой якорной обмотки

Линейная нагрузка якоря

 А/м

Результат отличается не больше 5 % от ранее выбранного 7600 А/м.

4. Размеры зубцов, пазов, проводов и электрические параметры якоря

При напряжении машины 110 В для обмотки якорей электродвигателей постоянного тока малой мощности подходят провода марок ПЭЛШО и ПЭЛШКО. электродвигатель постоянный ток якорь

Удельная тепловая загрузка наружной цилиндрической поверхности пакета якоря

 Вт/м²

В случае закрытого исполнения машины без вентилятора

Вт/м² при  .

Допустимая плотность тока в обмотке якоря при 2р=2 и n до 5000 об/мин:

А/м²

Момент на валу электродвигателя

 Н·м

Предварительное сечение провода обмотки якоря

 м²

Окончательное сечение и диаметр провода:

 м²

 м

 м

Окончательная плотность тока в проводнике обмотки якоря

 А/м²

Площадь паза, занимаемая изолированными проводниками

 м²,

где принято

Площадь паза, занимаемая пазовой изоляцией

м²,

где толщина пазовой изоляции принята  м при напряжении 110 В, периметр паза

 м

Площадь паза, занимаемая клином

м²,

где принято:

ширина клина

м

высота клина

 м

Общая требуемая площадь паза

м²

Коэффициент заполнения паза изолированным проводом

,

где площадь поперечного сечения провода с изоляцией

м²

Высота сердечника якоря

м

Диаметр вала

 м

Ширина прорези паза

м

Высота коронки и зубцовый шаг якоря

м

м

Диаметр паза якоря

 м

Размеры зубца

 м

При трапецеидальном пазе ширина зубца получается большей, поэтому выбираем трапецеидальный паз и далее расчеты ведем для него.

Для трапецеидального паза:

Ширина зубца якоря

 м > 1 мм,

где  Тл

Размеры паза

м

 м

м

Высота паза

 м

Проверка максимальной индукции в минимальном сечении зубца

для трапецеидального паза

 Тл

Средняя длина проводника обмотки якоря при 2р = 2

 м

Сопротивление обмотки якоря в нагретом состоянии при расчетной температуре θ =75 ºС.

Ом

Падение напряжения в обмотке якоря при полной нагрузке

 В

Результат составляет примерно 10÷20 % от номинального напряжения U = 6 В.

5. Коллектор, щеткодержатели и щетки

Толщина тела коллектора

м

Предварительный диаметр коллектора

м

Коллекторное деление

 м

Ширина коллекторных пластин

 м

Толщина изоляции

т. к. U = 110 В

 м

Окончательно коллекторное деление

м

Окончательно диаметр коллектора

м

Окружная скорость коллектора

 м/с

В нашем случае окружная скорость коллектора составляет 0,8 от величины окружной скорости якоря  м/с

Так как U = 110 В выбираем меднографитные щетки марки МГ-4:

Допустимая плотность тока

А/м²

Переходное падение напряжения на пару щеток при номинальном токе и окружной скорости 15 м/с

 В

Коэффициент трения при V = 15 м/с

Удельное нажатие

Н/м²

Площадь сечения щетки

 м²

Ширина щетки по дуге окружности коллектора

м

Длина щетки по оси коллектора

м

Высота щетки

м

Уточненные по таблице 2.5.2. размеры: щетка прямоугольная для радиальных щеткодержателей со спиральной пружиной Ф8-А1

м

м

м

Окончательная плотность тока под щетками

А/м²

Активная длина коллектора по оси вала

м

Полная длина коллектора по оси вала

м

Ширина коммутационной зоны

м,

где  - число секционных сторон в одном слое паза;

м

м

В нашем случае условие благоприятной коммутации выполняется:

Удельная магнитная проводимость для потоков рассеяния секции обмотки

где длина лобовой части проводника якорной обмотки для 2р = 2

м

Среднее значение реактивной Э.Д.С. в короткозамкнутой секции якоря

В