Курсовая работа (т): Расчет микродвигателя постоянного тока
Э.Д.С. реакции якоря:
где средняя длина силовой линии
поперечного потока реакции якоря в междуполюсном пространстве машины
м
Среднее значение результирующей
Э.Д.С. в короткозамкнутой секции якоря
В
Условие благоприятной коммутации
выполняется:
В
6. Магнитная система электродвигателя
Высота сердечника якоря
м
Проверка индукции в сердечнике якоря
Тл
Осевая длина полюса
м
Высота сердечника полюса машин малой
мощности
м
Поперечное сечение сердечника
м2,
где σ = (1,08÷1,12) ≈ 1,1 - коэффициент магнитного рассеяния для машин малой мощности;
ВПЛ = (1÷1,5) ≈ 1,25 Тл - магнитная индукция в сердечнике полюса
Ширина сердечника полюса
м,
где К2 = 0,93 - коэффициент заполнения сечения полюса сталью при шихтованных полюсах.
Поперечное сечение станины
м2
где Вс = (1÷1,4) ≈ 1,2 Тл - магнитная индукция в станине в машинах для продолжительного режима работы;
Осевая длина станины с отъемными
полюсами
м
Высота станины
м
Средние длины путей магнитного потока в каждом участке магнитной системы:
а) длина станины
б) длина сердечников полюсов
м
в) длина воздушного зазора
м
г) длина зубцов якоря
м
д) длина сердечника якоря
м
Коэффициент воздушного зазора
М.д.с. для воздушного зазора
А
Магнитная индукция и м.д.с. в зубце
Тл
А,
где напряженность магнитного поля в
зубце 
-
определяется по кривым для найденного Вз
Магнитная индукция в сердечнике якоря
Тл
М.д.с. для сердечника якоря
А
где 
- определяется по кривым для
найденного Ва
Магнитная индукция в сердечнике
полюса
Тл
М.д.с. для сердечников шихтованных
полюсов
А
где 
- определяется по кривым для
найденного Впл
Магнитная индукция в сплошной
станине
Тл
К2 = 1,0 - для сплошной станины.
М.д.с. для станины
А
где 
- удельная м.д.с определяется по
кривым для найденного Вс
Магнитная индукция в зазоре стыка
Тл
М.д.с. для воздушного зазора в стыке
между станиной и отъемными полюсами
А
где длина эквивалентного воздушного
зазора в месте стыка при шлифованных поверхностях соприкосновения станины и
полюса
м
Таблица 2. Расчет кривой намагничивания машины
|
Величины |
ЭДС холостого хода, В |
|||||||
|
|
0,5Е |
0,8Е |
Е |
1,15Е |
1,3Е |
1,5Е |
1,7Е |
2 Е |
|
Ф Вб |
0,2016· 10-3 |
0,323· 10-3 |
0,4033 10-3 |
0,464· 10-3 |
0,524· 10-3 |
0,605· 10-3 |
0,686·10-3 |
0,8·10-3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вз Тл |
0,65 |
1,04 |
1,3 |
1,495 |
1,69 |
1,95 |
2,21 |
2,6 |
|
Вa Тл |
0,321 |
0,51 |
0,642 |
0,738 |
0,835 |
0,963 |
1,09 |
1,284 |
|
ВПЛ Тл |
0,611 |
0,978 |
1,223 |
1,4 |
1,59 |
1,83 |
2,08 |
2,446 |
|
Вс Тл |
0,58 |
1,16 |
1,334 |
1,5 |
1,74 |
1,97 |
2,32 |
|
|
Всδ Тл |
0,611 |
0,978 |
1,223 |
1,4 |
1,59 |
1,83 |
2,08 |
2,446 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Hз А/м |
1,5·102 |
3,45·102 |
9,5·102 |
25·102 |
78·102 |
- |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Hа А/м |
0,75·102 |
0,95·102 |
1,3·102 |
1,4·102 |
1,75·102 |
2,35·102 |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Hпл А/м |
1,2·102 |
2,55·102 |
8·102 |
13·102 |
44·102 |
- |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Hс А/м |
1,1·102 |
2,2·102 |
7·102 |
10·102 |
26·102 |
- |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
68,5 |
111,46 |
148,16 |
194,3 |
304,2 |
- |
- |
- |
Тл0,1650,2640,330,380,430,50,560,66
А132,01211,2264,02303,6343,2396,03448,8528,04
А5,111,7332,385265,2---
А3,534,4766,68,2411,07--
А4,28,922845,5154---
А
14,8529,794,5135351---
А36,257,972,483,2696,2108,6123144,8
А195,9323,92497,22658,961217,8---
А
А
Общая м.д.с. возбуждения на пару
полюсов для ЭДС Е:
Построим кривую намагничивания:
Рис. 2. Кривая намагничивания
Поперечная м.д.с. якоря AWq определяется
из переходной характеристики 
, построенной по данным табл. 2.:
Рис. 2.2 Переходная характеристика
Откуда
А
Продольная составляющая м.д.с. якоря
А
где 
м
Ток одной параллельной ветви
А
Ток одной щетки
A
Средняя эквивалентная индуктивность
секции якоря
Гн
с
Ом
Продольная коммутационная м.д.с.
якоря
А
Суммарная м.д.с. реакции якоря
электродвигателя
А
Полная м.д.с. возбуждения машины при
нагрузке на пару полюсов
А
7.
Расчет обмотки возбуждения
Предварительно средняя длина витка катушки
возбуждения при Ск =0
м
Сечение провода обмотки возбуждения
м2
Ближайшие большие сечение и диаметр
провода обмотки возбуждения:
м2
м
м
Плотность тока в проводнике обмотки
возбуждения
А/м2
Число витков обмотки возбуждения,
приходящихся на один полюс
Высота полюсного наконечника
м
Высота катушки
м
Число проводников по высоте катушки
,
где толщина изоляции катушки
возбуждения на две стороны 
м
Число проводников по ширине катушки
Ширина катушки
м
Средняя длина витка катушки
возбуждения с учетом Ск
м
Окончательное сечение провода
обмотки возбуждения
м2
Ближайшие
большие сечение и диаметр провода обмотки возбуждения:
м2
м
м
Окончательная плотность тока в
проводнике обмотки возбуждения
А/м2
Сопротивление обмотки возбуждения в
нагретом состоянии при расчетной температуре 
Ом
Ток возбуждения
А
В начале расчета 
А.
Проверка величины э.д.с. якоря при
нагрузке
В,
Что незначительно отличается от
ранее рассчитанного Е = 88,86 В.
8.
Мощность потерь и коэффициент полезного действия
Потери в меди обмотки якоря
Вт
Потери в меди параллельной обмотки
возбуждения
Вт
Переходные потери в контактах щеток
и коллекторе
Вт
Масса стали сердечника якоря
кг
Масса стали зубцов якоря
кг
Потери на гистерезис и вихревые токи
в стали сердечника якоря
Вт
Потери на гистерезис и вихревые токи
в стали зубцов якоря
Вт
Удельные потери в стали
Вт/кг
Вт/кг
Полные магнитные потери на
гистерезис и вихревые токи в стали якоря
Вт
Потери на трение щеток о коллектор
Вт
Общая площадь прилегания к
коллектору всех щеток
м2
Потери на трение в подшипниках
Вт
Масса якоря
где 
кг/м3 - средняя объемная
масса якоря и коллектора
Потери на трение якоря о воздух
Вт
Полные механические потери в машине
Вт
Общие потери в машине при полной
нагрузке
Вт
где 
учитывает добавочные потери в
машине.
Коэффициент полезного действия при
номинальной нагрузке машины
,
где I=Ia+Iв =(0,729 +0,129)=0,858 А - потребляемый ток в номинальном режиме.
Результат не сильно отличается от
ранее выбранного 
.
9.
Рабочие характеристики электродвигателя
Результаты расчета рабочих характеристик
приведены в таблице 3.
Таблица 3. Расчет рабочих характеристик
|
Величины |
Потребляемый двигателем ток из сети, А |
|||
|
|
0,5I |
0,8I |
I |
1,2I |
|
IB, A |
0,129 |
0,129 |
0,129 |
0,129 |
|
I, A |
0,4935 |
0,7122 |
0,858 |
1,004 |
|
Ia = I-IB, A |
0,3645 |
0,5832 |
0,729 |
0,8748 |
|
∆Ua = Ia∙ra, B |
0,69 |
1,107 |
1,38 |
1,66 |
|
∆Uщ, B |
1,75 |
2 |
2,5 |
3 |
|
∆U = ∆Ua+∆Uщ, B |
2,44 |
3,107 |
3,88 |
4,66 |
|
E = U - ∆U, B |
107,56 |
106,893 |
106,12 |
105,34 |
|
AW'B = IB∙2WB, A |
528,477 |
528,477 |
528,477 |
528,477 |
|
AWR, A |
15,63 |
25 |
31,257 |
37,5 |
|
AW'p = AW'B - AWR , A |
512,85 |
503,477 |
497,22 |
491 |
|
Ф, Вб |
0,4063·10-3 |
0,4053·10-3 |
0,4033·10-3 |
0,4023·10-3 |
|
|
|
|
|
|
|
Рм.а= Ia2∙ra, Вт |
0,2521 |
0,645 |
1 |
1,45 |
|
Рм.в= U∙Iв, Вт |
14,19 |
14,19 |
14,19 |
14,19 |
|
Рщ.к= ∆Uщ∙Ia, Вт |
0,638 |
1,16 |
1,82 |
2,62 |
|
Р1=U∙I, Вт |
54,28 |
78,34 |
94,4 |
110,44 |
|
Ва, Тл |
0,321 |
0,51 |
0,642 |
0,77 |
|
Рса, Вт |
0,085 |
0,145 |
0,171 |
0,1894 |
|
Вз, Тл |
0,65 |
1,04 |
1,3 |
1,56 |
|
Рс.з, Вт |
1,03 |
1,63 |
2,06 |
2,261 |
|
Рс, Вт |
1,115 |
1,852 |
2,231 |
2,457 |
|
Ртр.щ, Вт |
0,082 |
0,138 |
0,164 |
0,193 |
|
Ртр.п, Вт |
1,96 |
1,84 |
1,736 |
1,48 |
|
Ртр.в, Вт |
0,208 |
0,369 |
0,416 |
0,505 |
|
Рмх, Вт |
1,158 |
1,85 |
2,316 |
2,78 |
|
|
|
|
|
|
|
P2 = P1 - ∑P , Вт |
37,38 |
58,36 |
72,75 |
86,87 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,
об/мин
4813479547844761
,
Вт16,919,9821,6523,565
0,690,7450,770,787
,
H·м0,0740,1160,1450,174