Курсовая рбота Дисциплина «Электрические машины». Задача Расчет магнитной цепи и параметров обмотки якоря машины постоянного тока. В задаче требуется
 Скачать 315.5 Kb.
|
|
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ Дисциплина: «Электрические машины» Задача № 1. Расчет магнитной цепи и параметров обмотки якоря машины постоянного тока. В задаче требуется : 1. Произвести проверочный расчет магнитной цепи машины постоянного тока при холостом ходе, определить коэффициент насыщения магнитной цепи и, по результатам расчета, вычертить в масштабе эскиз магнитной цепи для одной пары полюсов. 2. Выбрать число коллекторных пластин, определить число витков в секции обмотки якоря и рассчитать шаги обмотки по элементарным пазам. При выполнении работы принять, что сердечник якоря и сердечник полюсов набраны из листов электротехнической стали толщиной 0.5 мм., коэффициент заполнения сталью kст = 0.98, марка стали для якоря – 1211, марка стали для полюсов – 3411. Станина машины постоянного тока, являющаяся также ярмом, по которому замыкается магнитный поток, выполняется из литой стали марки Ст.3. Пазы якоря открытые с параллельными стенками. Высоту спинки якоря, толщину станины(ярма), ширину сердечника главного полюса и ширину зубца у основания необходимо рассчитать исходя из того, что в номинальном режиме значения магнитной индукции [Тл.] на этих участках магнитной цепи должны находиться в следующих пределах: Ва = 1.3 –1.5; Вя =1.0–1.2; Вm =1.4 –1.6 ; Вz3 =1.9 –2.1. Исходные денные: Da =493 мм. =0.493м. La = 460 мм. = 0.46м. P = 3 αδ = 0.68 δ = 4,7мм. = 0. 0047 м. hm = 110мм. = 0. 11 м. hZ = 51мм. = 0,051м σ = 1.25 Z = 58 Uн = 165 nн= 600 об/ мин. Обмотка якоря петлевая, машина работает в режиме двигателя. 1) Расчет магнитной цепи заключается в определении МДС обмотки возбуждения приходящейся на один полюс FВ = IВ .WВ и необходимой для создания заданного магнитного потока (IВ– ток возбуждения, WВ– число витков на полюс). Расчет МДС производится на основе закона полного тока, который может быть записан в виде:  (1)где Н – вектор напряженности магнитного поля ; dl – вектор элемента длинны контура; ∑ i k – алгебраическая сумма токов, охватываемых контуром. При расчете магнитной цепи контур интегрирования выбирают совпадающим со средней магнитной линией. Магнитопровод разбивают на участки, напряженность магнитного поля на каждом из которых можно принять постоянной, а угол между векторами H и dl принять равным нулю.  Рис. 1. Магнитная цепь машины постоянного тока В результате интеграл в уравнении (1) можно заменить суммой, а в правой части уравнения будет МДС обмотки возбуждения приходящейся на один полюс:  (2)Здесь Hk – напряженность магнитного поля на k – м участке магнитной цепи; Lk– длина k – го участка магнитной цепи. Магнитную цепь машины постоянного тока разбивают на 5 участков: 1 воздушный зазор; 2 зубцовый слой якоря; 3 сердечник главного полюса; 4 спинка якоря; 5 ярмо. Так как магнитная цепь симметрична относительно оси, проходящей между двумя полюсами, то берется половина контура. Закон полного тока для данной магнитной цепи может быть записан в виде: FВ = Fδ + Fz + Fm + Fa + Fя, (3) где Fδ, FZ, Fm, Fa, Fя - магнитные напряжения соответственно в воздушном зазоре, зубцовом слое, сердечниках полюсов, спинке якоря, ярме и равные произведению напряженности магнитного поля на участке магнитной цепи на длину этого участка.  Расчет магнитной цепи начинают с выбора номинального значения магнитной индукции в воздушном зазоре Вδпо графику рис.2Рис. 2. Зависимость номинальной индукции в воздушном зазоре B от заданного диаметра якоря Da Принимаем: Da=0,493м ; Bδ = 0,86Тл. Затем определяем значения магнитного потока на участках магнитной цепи : Фδ=Вδ . Sδ , Фа=Фδ/2 , Фm = σ . Фδ, Фя = Фm/2, Где Sδ = lδ.bδ – площадь воздушного зазора под полюсом в м2; σ – коэффициент магнитного рассеяния. В нашем случае σ = 1.25 Расчетную ширину bδ и длину lδ воздушного зазора определяем по формулам: bδ = αδ.τ , где τ = π.Da / (2p) lδ = 0,5 .(la + lm), где lm = la – 0,005=0,455 В нашем случае Da = 0,493 м , p = 3, αδ = 0,68, la = 0,46м, тогда τ = 3,14 . 0,493 / (2*3)=0,258м bδ = 0,68 . 0,258=0,175м ; lδ = 0,5 . (0,46 + 0,455) = 0,457 м. Отсюда площадь воздушного зазора под полюсом будет равна: Sδ = 0,457. 0,175 =0,079м2 Значения магнитного потока на участках будут равны : Фδ = 0,86* 0,079= 0,067 Вб Фа = 0,067/2 = 0,033 Вб Фm = 1,25 . 0,067 = 0,083 Вб ФЯ = 0,083/2 = 0,041 Вб Определим размеры, необходимые для вычерчивания эскиза магнитной цепи, а именно ширину полюса bm, высоту спинки якоря ha, высоту ярма hЯ: bm = Фm/ (Bm.lmp), где lmp= lm.kст =0,455*0,98=0,4459 ha = Фа / (Ва.lap), где lap = la.kст=0,46*0,98=0,4508 hЯ = ФЯ / (BЯ.lЯ ) , где lЯ = lm + 0,4 .Da = 0,455+0,4 .0,493=0,652 м Bm = 1,5 Тл, Ba = 1,4 Тл, BЯ = 1,1 Тл, Вz3 = 2 Тл. , kст = 0,98; Следовательно: bm= 0,083/ (1,5 . 0,4459 ) = 0,124м ha = 0,033 / ( 1,4 . 0,4508) = 0,052 м hЯ = 0,041 / ( 1,1 . 0,652) = 0,057м При расчете магнитного напряжения в зубцах якоря необходимо учитывать, что, так как пазы якоря выполняют с параллельными стенками, то зубцы имеют разную ширину в верхней части и у основания и, соответственно разные значения магнитной индукции. Поэтому рассчитывают магнитную индукцию и напряженность магнитного поля в трех сечениях зубца. Для этого вначале определяют магнитный поток в зубце: ФZ = Bδ. lZ. t1, где lZ = la.kст. – длина зубцов; t1 = π.Da / Z – зубцовое деление. Da = 0,493 м , kст.= 0,98, Bδ = 0,86Тл, Z = 58, la = 0,46 м, t1= 3,14 . 0,493/58= 0,026 м , lZ = 0,46.0,98= 0,4508 м. ФZ = 0,86 . 0, 4508. 0,026 = 0,01 Вб Затем зададимся значением магнитной индукции в нижней части зубца BZ3 = 2 Тл и найдем ширину этой части зубца : bZ3 = ФZ / (BZ3. lZ )= 0,01/(2 *0,4508). = 0,0022 Находим ширину паза: bП = t3 – bZ3 = 0,021 – 0,0022 = 0,019м где t3 = π .(Da – 2 .hZ) / Z = 3,14 . (0,493 – 2 . 0,051) / 58=0,021м Находим ширину зубца и индукцию в верхнем сечении: bZ1 = t1 – bП = 0,026– 0,019= 0,007м ; BZ1 = BZ3 .bZ3 / bZ1 = 2. 0,002 / 0,007=0,57 Тл Индукция в средней части зубца будет: BZ2 = (BZ1 + BZ3) / 2 = (0,57+ 2) / 2 =1,2 Тл Напряженности магнитного поля Hm, Ha, HЯ,HZ1, HZ2, HZ3 находим с помощью кривых намагничивания сталей, по значениям индукции на соответствующих участках. Кривые намагничивания приведены в приложении в таблицах П1, П2, П3.
Принимаем: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||