Расчет двигателя постоянного тока

 
 
 
 
 
 
 
 
 

       Введение:

       Электромашиностроение - это основная отрасль электротехнической промышленности, изготавливающая генераторы для производства электроэнергии и электродвигатели для привода станков и механизмов.

       Основным  достижением в области турбогенераторостроения  является разработка и освоение в  производстве турбогенератора мощностью 500, 800,

1200 Вт.

       В области гидрогенератора строения весьма важными достижениями является содержание мощных генераторов с высокими технологическими показаниями.

       Достигнуты  успехи в производстве крупных электродвигателей. Разработаны и освоены в производстве единые серии электрические машины: серия трехфазных асинхронных двигателей 4А и серии машин постоянного тока 2П.

       Проектирование  электрической машины - это сложная  комплексная задача, включающая расчет и выбор размеров статора, ротора и других электрических машин  и конструировании статей и сборочных  единиц с последующей компоновкой электрических машин в целом.

       Главной задачей электромашиностроения  является создание новых образцов электрических  машин с высокими технологическими показателями, совершенных в эксплуатации, удовлетворяющих различным требованиям. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       РАСЧЕТ  ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА 
 
 
 
 
 
 

       Исходные  данные: 
 

           номинальная мощность P_ном=3 кВт;

           номинальное напряжение сети U_ном=220 В;

           номинальная частота  вращения n_ном=1500 об/мин;

           высота оси вращения h=250 мм;

           степень защиты IP22;

           способ охлаждения IC01;

    способ  возбуждения - параллельное с последовательной стабилизирующей обмоткой;

    максимальная  частота вращения n_max=2200 об/мин;

    класс нагревостойкости изоляции F;

    режим работы - продолжительный. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       1. Главные размеры  двигателя 

       1.1. Предварительное значение КПД  при номинальной нагрузке

       h’_ном = 0,755

       1.2. Расчетная мощность двигателя

       P_i = k_д  / P_ном = 1,07 / 3 = 2,8 кВт,

  где k_д = 1,07.

       1.3. Наружный диаметр якоря и число  главных полюсов

       D₂ = 112 мм; 2p = 4.

       1.4. Предварительное значение коэффициента  полюсного перекрытия при

       2p = 4 и D₂ = 112 мм a’_i =0,65.

    1.5. Предварительное значение максимальной  магнитной индукции в воздушном  зазоре

       B’_d = 0,58 Тл.

       1.6. Предварительное значение линейной  нагрузки

       А’₂ = 210 10² А/м.

       1.7. Расчетная длина сердечника якоря

                           6,1 10¹² P_i     6,1 10¹² 2,8

       l_i = ^{_________________________________} = ^{__________________________________________} = 114 мм.

              k’_в k’_об a’_i n_ном D²₂ B’_d A’₂ 1 1 0,65 1500 112² 0,58 210 10²

       1.8. Коэффициент длины сердечника  якоря

       l = l_i / D₂ = 114 / 112 = 1,02,

  что находится  в пределах рекомендуемых значений.

       1.9. Внутренний диаметр сердечника  якоря

       D_2вн = 0,31 D₂ = 0,31 112 = 39,2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                    
 
 
 
 
 

       2. Дополнительные размеры 

    2.1. В соответствии с таблицей  принимаем: марка электротехнической  стали сердечника якоря - 2013; форма  пазов на якоре - полузакрытые  овальные тип обмотки якоря  - всыпная. 

       2.2. В соответствии с таблицей  предусматриваем в сердечнике  якоря аксиальные вентиляционные каналы в один ряд,

    число каналов     n_к2 = 0,

    диаметр одного канала  d_к2 = 0.

    2.3. Конструктивная длина сердечника  якоря 

    l₂ = l_i = 114 мм.

    2.4. Воздушный зазор эксцентричный.  По рисунку принимаем

       d = 0,9 мм, 

             тогда

          d_max = 0,9 / 1,5 = 0,6 мм;

    d_min = 0,9 2 = 1,8 мм.

    2.5. Длина сердечника главного полюса

    l_m = l₂ = 114 мм.

    2.6. Предварительное значение высоты  главного полюса

    h_m = 40 мм.

    2.7. Полюсное деление

    t = p D₂ / 2p = 3,14 112 / 4 = 88 мм.

    2.8. Магнитная индукция в сердечнике главного полюса

    B_m = 1,65 Тл.

    2.9. Ширина сердечника главного полюса

                                          B ’_d a’_i t s’     0,58 0,65 88 1,2

    b_m = ^{_______________}  = ^{_______________________} = 24 мм.

                                         k’_c1 B_m                               0,98 1,65  

    2.10. Ширина выступа полюсного наконечника  главного полюса

    b_mн = 0,10 b_m = 1,10 24 ~ 2 мм.

    2.11. Высота полюсного наконечника  в основании выступа

                                      B ’_d                0,58 

       h_m = ^___________ (b_p - b_m)= ^{_________________} (57 - 24)= 7 мм,

                                    1,67 B_m                      1,67 1,65

где длина полюсного  наконечника

       b_p = a’_i  t = 0,65 88 = 57 мм.

       2.12. Сердечники главных и добавочных  полюсов изготавливаем из электротехнической стали марки 3411 толщиной 1 мм (k_c = 0,98). 

    2.13. Длина сердечника добавочного  полюса

    l_д = l₂ = 114 мм.

    2.14. Ширина сердечника добавочного  полюса

    b_д = 20 мм.

    Число добавочных полюсов 

    2p_д = 4.

    2.15. Воздушный зазор между якорем  и добавочным полюсом

    d_д = 3 мм.

    2.16. Длина станины

    l_c1 = l₂ + k_l t = 114 + 0,65 88 = 171 мм,

    где k_l = 0,65. Материал станины - сталь марки Ст3.

    2.17. Толщина станины

                                    B’_d a’_i t s ’ l₂          0,58 0,65 88 1,2 114

    h_c1 = ^{___________________} = ^{___________________________}   ~ 10,3 мм,   

                                        2 B_c1 l_c1                       2 1,28 171

    где B_c1 = 1,28 Тл.

    2.18. Внутренний диаметр станины

    D_1вн = D₂ + 2d_min + 2h_m + 2d = 112 + 2 0,6 + 2 40 + 2 0,9 = 195 мм.