Электродвигатель постоянного тока мощностью 400 Вт для бытовой техники

(12,56∙10-6∙4∙0,044∙ 

6,638/26)∙(2496/(2∙2∙2))2=54,938 мГн.

Реактивная ЭДС по (10.69) [2]

2×10-6× 6,638×24×0,044×11978× 11,5= 1,93 В.

ЭДС, индуктируемая в коммутируемой секции от поперечного поля реакции якоря, определяется следующим путём. Вначале определяем индукцию в зоне коммутации от действия поперечной МДС якоря [3]:

=1,25∙10-6∙11978/(1-0,72)=0,0535 Т.

Затем определяем ЭДС, индуктируемую в коммутируемой секции от поперечного поля реакции якоря

2∙24∙ 11,5∙0,044∙0,0535=1,30 В.

Среднее значение результирующей ЭДС в короткозамкнутой секции якоря

= 1,93+1,30=3,23 В.

В машинах малой мощности без добавочных полюсов, если щётки расположены на геометрической нейтрали, для обеспечения удовлетворительной коммутации 2…3 В. Если 2…3 В необходимо уменьшить линейную нагрузку в п. 3.1.5 и повторить расчет.

Индуктивность цепи якоря (для расчета параметров электропривода в гл.5)

54,938= 54,94 мГн

Активное сопротивление цепи якоря (для расчета параметров электропривода в гл. 5)

13,68= 13,68 Ом.

3.7 Определение размеров магнитной цепи

Внутренний диаметр якоря и диаметр вала для машин малой мощности

(0,18…0,24)∙  0,073=0,013…0,018 м.

Принимаем 0,015 м.

Сечение магнитной системы приведено на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Магнитная система двигателя:

1- станина; 2 – якорь; 3 – обмотка возбуждения

В двигателях с непосредственной посадкой сердечника якоря на вал внутренний диаметр якоря равен диаметру вала. В таких двигателях с  или  учитывают,что часть магнитных силових потока замыкается через вал.

Высота спинки якоря:

а) действительная высота спинки якоря по (8.126)

 =( 0,073-0,015)/2-0,02= 0,0090 м=9 мм;

б) расчетная высота спинки якоря по (8.124) для четырёхполюсних машин при , а также для двухполюсных машин

( 0,75·(0,5· 0,073-0,02)=0,012<0,015 м)

2/2=1

(2+1)/(3,2·1)·( 0,073/2-0,02)= 0,0155 м;

в противном случае

( 0,073-0,015)/2-0,02=0,009 м.

Принимаем расчетную высоту спинки якоря 0,0155 м.

Принимаем для сердечников главных полюсов сталь марки 2013 толщиной 0,5 мм: коэффициент магнитного рассеяния для малых машин =1,08…1,12 принимаем 1,1, длина сердечника 0,044 м, коэффициент заполнения сталью 0,95.

Высота сердечника полюса малых машин предварительно может быть принята:

=(0,12…0,4)∙  0,073=0,009...0,029 м.

Принимаем 0,029 м.

Ширина сердечника главного полюса определяется следующим путём.

Принимается индукция в сердечнике полюса. В машинах для продолжительного режима работы принимается в пределах

Принимаем 1,2 Т.

Определяется поперечное сечение сердечника полюса:

=1,1∙ 0,00165/ (1,2∙0,95)=0,0015921 м2,

где - минимальная ширина сердечника главного полюса

0,0015921/0,044=0,036 м.

Принимаем 0,036 м.

Индукция в сердечнике по табл.10.17 [2]

1,1× 0,00165/(0,95×0,036×0,044)= 1,21 Тл.

Индукция в станине в машинах для продолжительного режима работы принимается в пределах не более

Принимаем 1,2 Т.

Сечение станины предварительно

1,1× 0,00165/(2×1,2∙0,95)=0,0007961 м2,

Длина станины по (10/52) [2]

0,0440 м.

Высота станины предварительно, табл.10.17 [2]    

=0,0007961/ 0,0440= 0,0181м.

Принимаем высоту станины 0,0181 м.

Сечение станины окончательно

=0,0181× 0,0440= 0,000796 м

Воздушный зазор для двигателей продолжительного режима [4]

0,25∙0,115∙11978∙10-6/0,45= 0,00077 м. 0,00077 м.

Наружный размер станины с пямоугольным сечением по вертикали

 0,073+2∙(0,00077 +0,029+0,0181)=0,169 м.

Внутренний размер станины по вертикали с прямоугольным сечением

0,169-2×0,0181= 0,133 м.

Наружный размер станины по горизонтали с прямоугольным сечением выбираем на 10% больше

1,1∙0,169=0,186 м.

Принимаем 0,186 м.

Внутренний размер по горизонтали станины с прямоугольным сечением

0,186 -2×0,0181= 0,150 м.

3.8 Расчетные сечения магнитной цепи

Сечение воздушного зазора, табл. 10.17 [2],

=0,085×0,044= 0,00374 м2.

Длина стали якоря

0,044×0,95=0,042 м.

Минимальное сечение зубцов якоря, табл. 10.16 [2], Sz= 0,001213 м2.

Расчетное сечение спинки якоря, табл. 10.16 [2],

0,042×0,0155 = 0,000651 м2.

Сечение сердечника главного полюса, табл. 10.16 [2],

0,95×0,044×0,036= 0,00150 м2.

Сечение станины (см. п. 3.5.6)  0,000796 м2.

3.9 Средние длины магнитных линий

Воздушный зазор для двигателей продолжительного режима из 3.5.10 =0,00077 м.

Коэффициент воздушного зазора, учитывающий наличие пазов на якоре, по (10.50б) [2]

=( 0,0088+10×0,00077)/( 0,0088-0,002+10×0,00077)= 1,14 м.

Расчетная длина воздушного зазора

 1,14×0,00077= 0,000878 м.

Длина магнитной линии в зубцах якоря

0,02=0,02 м.

Длина магнитной линии в спинке якоря

×(0,015+0,009)/2×2+0,009/2=0,023 м.

Длина магнитной линии в сердечнике главного полюса

0,029 м.

Длина магнитной линии в станине

(0,169+0,186-2∙0,0181)/(2)+0,0181/2=0,1775 м,

3.10 Индукция в расчетных сечениях магнитной цепи

Индукция в воздушном зазоре, табл. 10.16 [2],

 0,00165/ 0,00374= 0,44 Тл.

Расчетная индукция в сечении зубцов якоря, табл. 10.16 [2],

 0,00165/ 0,001213= 1,360Тл.

Индукция в зубцах якоря принимается до 1,3…1,5 Т.

Индукция в спинке якоря, табл. 10.16 [2],

 0,00165/(2× 0,000651)= 1,27 Тл.

Максимальная индукция допускается до 1,3…1,5 Т.

Индукция в сердечнике главного полюса, табл. 10.16 [2],

1,1× 0,00165/ 0,00150=1,21 Тл.

Индукция в сердечнике главного полюса в машинах для продолжительного режима работы допускается до 1,0…1,5 Т.

Индукция в станине, табл. 10.16 [2],

1,1× 0,00165/(2× 0,000796)= 1,14 Тл.

Индукция в станине в машинах для продолжительного режима работы допускается в пределах до 1,0…1,4 Т.

3.11 Магнитные напряжения отдельных участков магнитной цепи

Магнитное напряжение воздушного зазора на два полюса

0,8× 0,44× 0,000878∙106= 309,1 А.

Коэффициент вытеснения потока

 0,0088×0,044/( 0,0031×0,042)= 2,97.

Магнитное напряжение ярма якоря Hj для стали 2013 определяется по основной кривой намагничивания табл. П.1.5 [2] , значения которой введены в программу для автоматического определения ,

196×0,023=4,5 А.

Магнитное напряжение зубцов якоря определяется для стали 2013 с учетом ответвления магнитного потока в паз. Если индукция в каком либо сечении зубца окажется более 1,8 Т, то необходимо учесть отвлетвление части потока зубцового деления в паз. При этом действительная индукция в зубце уменьшается ло сравнению с рассчитанной в п 3.10.2. Методика определения действительной индукции в зубце  изложена в гл.4 [1],согласно которой в табл..3.1 заложена программа расчета  при значениях как больше 1,8 Т, так и меньше 1,8 Т.. Путём подбора значения  в левой колонке табл..3.1 и последующего автоматического пересчёта добиваються равенства значений  в левой и правой колонках табл. 3.2. Значение  в левом столбце используется программой в дальнейших расчетах.

Определяем среднюю ширину паза, п. 8.8 [2]

=( 0,0055+ 0,0009)/2= 0,0032 м.

Коэффициент, определяющий отношение площадей поперечных сечений паза и зубца на половине высоты зубца,

= 0,0032·0,044/( 0,0031·0,044·0,95)= 1,09.

Определяем по (4.32) [2]

Таблица 3.2.

По значению  программа вычисляет  по кривой намагничивания для стали 2013, а затем вычисляем МДС

268×0,02= 5,4 А.    

Магнитное напряжение сердечника главного полюса (сталь 2013), Hг определяется по табл. П.1.5 аналогично:

148×0,029= 4,29 А.

Магнитное напряжение станины (шихтованная сталь 2013), Hc определяется по табл. П.1.5

132,24×0,1775=  23,5 А.

Суммарная МДС на полюс

 309,1+ 5,4+4,5+ 4,29+ 23,5=347 А.

МДС переходного слоя

 309,1+ 5,4+4,5=319 А.

Аналогичным образом производим расчет для потоков, отличных от номинального значения (например, 0,5; 0,75; 1,0; 1,4 и т.д.) . Результаты расчета сведены в табл.3.2. В верхней строке таблицы приведены относительные значения потока , которые мы можем изменять при необходимости. Программа выполняет расчет для тех относительных значений , которые мы укажем в верхней строке. Магнитное напряжение зубцов якоря в таблице для двух последних значений магнитного потока рассчитывается для стали 2013 с учетом ответвления магнитного потока в паз аналогично п. 3.11.4. Для этого справа рядом с таблицей приведена строка, в которую вставлена программа.

Таблица 3.2 Расчет характеристик намагничивания

Строим характеристику холостого хода (намагничивания) – зависимость удельной ЭДС от суммарной МДС на один полюс  и переходную характеристику – зависимость индукции в воздушном зазоре  от МДС переходного слоя на один полюс (черт. РР1).

3.12 Расчет обмоток возбуждения

Размагничивающее действие реакции якоря определяем по переходной характеристике (черт. РР1) по методике п.10.5 [2].

При нагрузке под действием поля поперечной реакции якоря  магнитное поле в воздушном зазоре искажается: под одним краем полюса индукция индукция уменьшается, под другим возрастает. При значительной поперечной реакции якоря может произойти опрокидывание поля под одним краем полюса и индукция примет отрицательное значение. Минимальное значение намагничивающей силы под сбегающим краем полюса (для режима двигателя) определится:

=319-11978×0,085/2=-190 A,

Из переходной характеристики определяем (автоматически программой) минимальное значение магнитной индукции в воздушном зазоре под сбегающим краем полюса =-0,26.

Тому що поле реакції якоря замикається по контуру: зубці якоря, спинка якоря, повітряний зазор, полюсний наконечник, то повітряний зазор вибирають таким, щоб індукція  протягом усієї полюсної дуги не змінювала свого напрямку. Якщо <0 необхідно збільшити повітряний зазор  у п.3.7.10, а потім повторити розрахунок, починаючи з п.3.7.10.

Максимальное значение намагничивающей силы под набегающим краем полюса:

=319+11978×0,085/2=828 A,

Из переходной характеристики определяем максимальное значение магнитной индукции в воздушном зазоре под набегающим краем полюса = 0,624

Страницы: 1, 2, 3