Расчет электродвигателя. ПРИМЕР РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ. Пример расчета электродвигателя
![]()
|
ПРИМЕР РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯРасчет произведем с использованием методических указаний /2/ Исходные данные Полезная мощность Рz = 40 Вт; номинальное напряжение на зажимах Uн = 12 В; минимальное напряжение на зажимах Umin= 11 В; максимальное напряжение на зажимах Umax = 14,5 В; частота вращения n = 3000 мин -1; возбуждение - постоянными магнитами; режим работы – продолжительный; исполнение – закрытое. Основные размеры электродвигателя Принимаем КПД электродвигателя = 0,5 Сила тока в якоре: ![]() Принимаем коэффициент, учитывающий падение напряжения в цепи якоря КЕ =0,85. ЭДС в обмотке якоря: ![]() Расчетная электромагнитная мощность: ![]() Задаемся величиной линейной нагрузки А = 7000 А/м. Принимаем коэффициент полюсного перекрытия = 0,7 и индукцию в воздушном зазоре В’ = 0,28 Тл. Машинная постоянная: ![]() Принимаем отношение длины к диаметру пакета якоря = la / Da = 1. Диаметр якоря: ![]() Длина пакета якоря: ![]() Число пар полюсов р = 1. Полюсное деление: ![]() Расчетная длина дуги магнита: ![]() Магнитный поток в воздушном зазоре: ![]() Расчетный магнитный поток в воздушном зазоре немного отличается от потока по графику на рисунке 1 для Рz/ n = 1∙10-2 Вт / мин-1. Обмотка якоря Выбираем простую петлевую обмотку. Число параллельных ветвей обмотки 2а = 2р = 2. Число активных проводников обмотки якоря: ![]() Принимаем N’ = 310. Число пазов якоря: ![]() Принимаем ![]() Число проводников в пазу: ![]() Шаг обмотки по коллектору и результирующий шаг ![]() Первый частичный шаг: ![]() Второй частичный шаг: ![]() Принимаем плотность тока в обмотке якоря ![]() Сечение провода обмотки якоря: ![]() Выбираем провод ПЭТВ сечением ![]() ![]() ![]() Коллектор, щетки Число коллекторных пластин ![]() Диаметр коллектора: ![]() Коллекторное деление: ![]() Расстояние между ламелями ![]() Ширина коллекторной пластины: ![]() Ширина щетки: ![]() Длина щетки ![]() Выбираем щетки марки 960 с размерами ![]() ![]() Площадь щетки: ![]() Плотность тока под щеткой: ![]() Длина коллектора: ![]() Ширина зоны коммутации: ![]() Условие благоприятной коммутации: ![]() Пазы якоря ![]() Рисунок 10. Эскиз пластины железа якоря Выбираем грушевидный паз (рисунок 10). Ширина прорези паза ![]() Высота прорези паза ![]() Зубцовое деление по наружному диаметру якоря: ![]() Принимаем допустимую максимальную индукцию в зубце ![]() Минимальное сечение зубца (в среднем сечении): ![]() Высота паза: ![]() Диаметр якоря в верхнем сечении паза: ![]() Диаметр якоря в среднем сечении паза: ![]() Диаметр якоря в нижнем сечении паза: ![]() Паз строится в виде трапеции. Методом подбора находим радиусы сопряжений ![]() ![]() Диаметр якоря, соответствующий центрам окружностей сопряжений в верхней части паза: ![]() Диаметр якоря, соответствующий центрам окружностей сопряжений в нижней части паза: ![]() Площадь паза: ![]() Магнитная система электродвигателя Ширина зубца по наружному диаметру: ![]() Ширина зубца в нижнем сечении: ![]() Средняя ширина зубца на первом расчетном участке: ![]() Средняя ширина зубца на втором расчетном участке: ![]() Средняя ширина зубца на третьем расчетном участке: ![]() Длина магнитной силовой линии на первом расчетном участке: ![]() Длина магнитной силовой линии на втором расчетном участке: ![]() Длина магнитной силовой линии на третьем расчетном участке: ![]() Высота зубца: ![]() Высота тела якоря (с валом): ![]() Длина магнитной силовой линии в теле якоря (с учетом магнитной проводимости вала): ![]() Принимаем длину воздушного зазора ![]() Внутренний диаметр магнита: ![]() Принимаем толщину магнита ![]() Внешний диаметр магнита: ![]() Осевая длина магнита: ![]() Полезная площадь магнита: ![]() Принимаем допустимую магнитную индукцию в корпусе ![]() Сечение корпуса электродвигателя: ![]() Длина корпуса: ![]() Толщина корпуса: ![]() Длина магнитной силовой линии в корпусе: ![]() Принимаем длину зазора в стыке между корпусом и магнитом ![]() Площадь стыка магнит – корпус: ![]() Расчет точки отхода прямой возврата и проводимости рассеивания Центральный угол дуги магнита: ![]() Угол необходимый для определения интеграла ![]() ![]() По графику на рисунке 6для ![]() Коэффициент, учитывающий краевой эффект принимаем ![]() Проводимость между внутренними поверхностями магнита: ![]() Расстояние между внутренними кромками концов магнитов: ![]() Проводимость рассеяния между концами магнитов (для упрощения принимаем, что плоскости концов магнитов параллельны и находятся на расстоянии Сmax): ![]() Диаметр магнита в среднем сечении: ![]() Эквивалентная длина магнита по среднему сечению: ![]() Средняя длина воздушного зазора между торцевыми поверхностями магнитов: ![]() Эмпирический параметр: ![]() Удельная проводимость между двумя плоскими параллельными поверхностями, лежащими в одной плоскости: ![]() М ![]() ![]() ![]() По схеме замещения на рисунке 5 частичная магнитная проводимость рассеяния: ![]() Магнитная проводимость стыка магнит-корпус Gст и корпуса Gj значительно больше магнитной проводимости Gs . Их можно не учитывать. Тогда магнитное сопротивление в цепи корпус, стык корпус-магнит, зазор между внутренними поверхностями магнита: ![]() Суммарная магнитная проводимость рассеяния: ![]() Тангенс угла наклона прямой, определяющей точку отхода прямой возврата: ![]() Расчет характеристики холостого хода Для расчета характеристики холостого хода задаемся несколькими значениями магнитной индукции в воздушном зазоре В. Результаты расчета сводятся в таблицу 1. Полезный магнитный поток: ![]() Индукция в зубцах якоря: Первое расчетное сечение: ![]() Второе расчетное сечение: ![]() Третье расчетное сечение: ![]() Напряженность магнитного поля в расчетных сечениях зубца для стали Э-11 Hz1 = 150А / м, Hz2 = 1100 А / м, Hz3 = 350 А / м. МДС в расчетных сечениях зубца: Первое сечение: ![]() Второе сечение: ![]() Третье расчетное сечение: ![]() МДС зубцовой зоны: ![]() Магнитная индукция в теле якоря: ![]() Напряженность магнитного поля в теле якоря определяем по кривым намагничивания стали Э-11. Hа = 220 А / м. МДС в теле якоря: ![]() МДС якоря: ![]() Коэффициент воздушного зазора: ![]() МДС воздушного зазора: ![]() Сумма МДС якоря и воздушного зазора: ![]() Проводимость цепи якорь – воздушный зазор: ![]() Проводимость между внутренними поверхностями магнитов при установленном якоре: ![]() Магнитный поток в корпусе: ![]() Магнитная индукция в корпусе: ![]() Напряженность магнитного поля в корпусе для стали 10 принимаем Hj = 1100 А/м . МДС в корпусе: ![]() Индукция в воздушном зазоре стыка корпус – магнит: ![]() МДС в воздушном зазоре стыка корпус – магнит: ![]() Сумма МДС корпуса и воздушного зазора стыка корпус – магнит: ![]() МДС магнита: ![]() Напряженность поля магнита: ![]() Поток рассеяния: ![]() Поток, отдаваемый магнитом во внешнюю цепь: ![]() Индукция магнита: ![]() По данным таблицы 1строится кривая ![]() Рабочая индукция с учетом ее снижения при нагреве магнита: ![]() По кривой на графике рисунка 9 находим значение Вр = 0,28,что соответствует ранее принятому значению. Полезный магнитный поток: ![]() Уточнение параметров обмотки якоря Температурный коэффициент материала провода обмотки: ![]() Средняя длина проводника обмотки якоря: ![]() Падение напряжения под щетками принимаем ![]() ЭДС в обмотке якоря: ![]() Число активных проводников: ![]() Сопротивление обмотки якоря в горячем состоянии: ![]() Число проводников в пазу: ![]() Площадь сечения изолированных проводников в пазу: ![]() Коэффициент заполнения паза: ![]() ![]() Рабочие характеристики электродвигателя При расчете рабочих характеристик задаемся несколькими значениями силы тока якоря и результаты расчета сводим в таблицу 2. Падение напряжения в обмотке якоря: ![]() Сумма падений напряжений в электродвигателе: ![]() ЭДС в обмотке якоря: ![]() Частота вращения вала электродвигателя: ![]() Электрические потери в меди якоря: ![]() Электрические потери в щетках: ![]() Электрические потери в электродвигателе: ![]() Масса стали сердечника якоря: ![]() Масса коллектора: ![]() Масса стали зубцов якоря: ![]() Масса меди обмотки якоря: ![]() Масса якоря: ![]() Частота перемагничивания стали: ![]() Удельные потери в стали якоря (сердечник): ![]() Магнитная индукция в теле якоря при полезном рабочем потоке ![]() ![]() ![]() Удельные потери в стали зубцов якоря: ![]() Потери на гистерезис и вихревые токи в стали тела якоря: ![]() Магнитная индукция во втором расчетном сечении зубца при полезном рабочем потоке ![]() ![]() Потери на гистерезис и вихревые токи в стали зубцов якоря: ![]() Потери мощности на гистерезис и вихревые токи в якоре: ![]() Потери мощности на трение щеток о коллектор: ![]() Механические потери на трение в подшипниках: ![]() Механические потери на трение якоря о воздух: ![]() Суммарные механические потери: ![]() Суммарные потери мощности в электродвигателе: ![]() Подведенная к электродвигателю мощность: ![]() Полезная мощность на валу: ![]() КПД при номинальной нагрузке: ![]() Вращающий момент на валу электродвигателя: ![]() ![]() Выполненный расчёт оформляется в виде таблицы. Таблица 1. Результаты расчета характеристики холостого хода
Таблица 2. Результаты расчета рабочих характеристик
![]() Рисунок 10. Рабочие характеристики электродвигателя |