Файл: Министерство Образования Российской Федерации Государственный Технический Университет.docx

Часть 2

Расчёт двигателя постоянного тока

Цель работы и исходные данные

Целью курсовой работы является электромагнитный расчёт двигателя постоянного тока по исходным данным, приведенным в приложении таблицы 1 и построение его рабочих характеристик, то есть зависимостей М, Р₁, n, I_я, η=f(P₂) где:

– момент на валу двигателя, HM;

– потребляемая мощность, Вт;

– частота вращения, об/мин;

– ток якоря, А

– КПД;

– мощность на валу, Вт.

Основными исходными данными для расчёта являются;

• 
  Тип двигателя (расчётный вариант);
  
• 
  Номинальная мощность на валу при ПВ 100%, Вт
  
• 
  Номинальный ток якоря, ;
  
• 
  Номинальная частота вращения, об/мин;
  
• 
  Номинальное напряжение, ;
  
• 
  Указанные параметры даны в табл. 1.
  

В работе принять данные для двигателей с параллельным возбуждением без стабилизирующей обмотки.

Так же заданы:

Геометрические размеры якоря и основных полюсов,

Таблица 2;

Геометрические размеры паза якоря и данные обмотки якоря,

Таблица 3;

Данные по обмоткам возбуждения

Таблица 4;

Данные по коллектору и некоторые параметры обмотки якоря

Таблица 5;

Нагрузочные характеристики двигателей, в том числе характеристики холостого хода

рис. 1 и 2;

Магнитная цепь двигателя.

Важнейшим элементом машины постоянного тока является якорь, а выбор его параметров наиболее ответственная и трудоемкая работа. Настоящая работа не предусматривает выбор основных параметров якоря, однако при необходимости проведения такой работы можно узнать ряд исследований и публикаций, где достаточно полно изображены эти вопросы.

---

В настоящее время стандартизирован размер от центра вращения вала до основания лап. Данные по этому размеру и геометрические параметры двигателей серии Д приведены в таблице 2.

Здесь , , обозначают длину, ширину и высоту главного полюса двигателей.

Таблица 2

Тип двигателя	Диаметр якоря(Дя), мм	Длина сердечника якоря(Lя), мм	Высота центра вращения, мм	Размеры основных полюсов, мм
				Iп	Вп	hп
Д-12	130	150	160	150	36	74,0
Д-21	167	120	180	120	50	75,25
Д-22	167	165	180	165	50	88,5
Д-31	210	125	225	126	66	88,5
Д-32	210	195	225	196	66	95,75
Д-41	245	190	250	190	80	95,75
Д-806	245	275	250	275	80	103,0

1. Расчёт магнитных цепей двигателя.

Расчёт магнитных цепей двигателя рекомендуется начинать с выбора индукции в воздушном зазоре. Рекомендуемые значения индукции для двигателей серии Д приведены в таблице 6.

Таблица 6

Тип двигателя	Д-12	Д-21	Д-22	Д-31	Д-32	Д-41	Д-806	Д-808
α	0,62	0,64	0,64	0,65	0,65	0,65	0,65	0,65
Вб	0,49	0,625	0,649	0,659	0,7	0,759	0,787	0,869
Дв	30	40	40	55	55	80	80	110
dk	-	-	-	15	15	16	16	18

---

По выбранной индукции в воздушном зазоре определяется магнитный поток в соответствии со следующим выражением:



где:

– магнитный поток, Вб

– индукция в воздушном зазоре, Тл

-размер полюсной дуги главного полюса, мм

– длина главного полюса, мм

Ширина полюсной дуги главного полюса определяется:



где:

– полюсное давление, мм

– коэффициент полюсного перекрытия (таблица 6)



– наружный диаметр якоря, мм (таблица 2)

– число пар полюсов равна 2 для всех типов машин серии Д

Полученные значения магнитного потока должно быть сверено с данными указанными в таблице 4

2. Определение магнитной индукции в отдельных элементах магнитной цепи.

2.1 Магнитная индукция в главном полюсе.



-коэффицент магнитого рассеяния = 1.2

– индукция в главном полюсе, Тл

– магнитный поток, Вб

– площадь поперечного сечения главного полюса равная:



2.2 Магнитная индукция в зубах якоря.

Размеры пазов якоря и их количество определяются из таблицы 3.

Зубцовый шаг определяется из выражения:

---

, мм

Z – Количество пазов якоря (таблица 3)

2.3 Ширина зубцов якоря в верхней части.

, мм

T_п – ширина прямоугольного паза, определяется из таблицы 3

Ширина зубца якоря в нижней части:


Hz-высота зубца (паза), мм, определяется из таблицы 3.

Зубцовое деление (шаг) на 1/3 высоты зубца.



Ширина зубца на 1/3 высоты:



Площадь поперечного сечения зубцов в верхней части находящийся под полюсным наконечником:



– длина якоря, мм (таблица 2)

Площадь поперечного сечения зубцов в нижней части, находящейся под полюсным наконечником



Площадь поперечного сечения зубцов на расстоянии 1/3 от высоты зубца



Индукция в верхней части зубца



Индукция в нижней части зубца.



Индукция на расстояния 1/3 от высоты зубца.



Коэффициент зубцов в нижней части зубца.



Кс – коэффициент использования стали равный 0.98

Коэффициент зубцов в верхней части зубца



Коэффициент зубцов в средней части зубца



t_zcp – ширина зубца в средней части зубца



Напряженность магнитного поля в зубцах H a/см для узкой, средней и широкой части определяют по рис. 4 и 5 и Таблице 7 по соответствующим индукциям.

---

2.4 Магнитная индукция в сечении якоря.

Расчетная площадь поперечного сечения спинки якоря с акиальными каналами:



– высота спинки якоря, мм

– длина пакета якоря, мм

– диаметры вентиляционных каналов, мм (таблица 6). При отсутствии вентиляционных каналов:



Высота спинки якоря



-диаметр вала якоря, мм

Диаметр валов и вентиляционных каналов указаны в таблице 6.

2.5 Магнитная индукция в спинке якоря.



2.6 Магнитная индукция в станине.



h_ст – толщина станины, мм



Данные по толщинам станины приведены в таблице 8 (мм)

Таблица 8

Тип двигателя	Д14	Д21 Д22	Д31 Д32	Д41 Д806	Д808	Д810	Д812	Д814	Д816	Д818
Толщина станины	12.5	20.5	21	25	30	40	42	48	54	56
Число канавок	---	3	3	3/4	5	3	4	5	6	9
Диаметр проволоки	1.6	1.6	1.6	1.6	1.6	1.6	1.6	1.6	1.6	2
Длина канавок	---	16	16 22	25 22	21	24	24	28	24	24

---