Учебная работа № 3449. Двигатель постоянного тока
Учебная работа № 3449. Двигатель постоянного тока
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСТИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Кафедра: «ЭтЭЭм»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
на тему: «Двигатель постоянного тока»
КП 14020365 637
Выполнил: Кузнецов К. И.
Проверил: Пашнин В.М.
Хабаровск
2007
Введение
Почти вся электрическая энергия вырабатывается электрическими машинами. Но электрические машины могут работать не только в генераторном режиме, но и в двигательном, преобразуя электрическую энергию в механическую. Обладая высокими энергетическими показателями и меньшими, по сравнению с другими преобразователями энергии, расходами материалов на единицу мощности, экологически чистые электромеханические преобразователи имеют в жизни человеческого общества огромное значение.
При проектировании электрической машины приходится учитывать большое количество факторов, от которых зависят её эксплуатационные свойства, заводская себестоимость и надёжность в работе.
При проектировании выбор материалов, размеров активных и конструктивных частей машины должен быть технически и экономически обоснован. При этом следует использовать предшествующий опыт и ориентироваться на данные современных машин. Однако необходимо критически относиться к этим данным, выявить недостатки машин и найти способы их устранения.
Целью данной работы была разработка конструкции двигателя постоянного тока. За основу конструкции была принята машина постоянного тока серии 2П. Проектирование двигателя включает в себя выбор и расчёт размеров статора и ротора, обмоток, изоляции, конструктивных деталей, объединение их в конструктивные узлы и общую компоновку всех его частей.
Материалы, размеры и формы конструктивных деталей должны быть так выбраны и отдельные детали так объединены, чтобы двигатель по возможности наилучшим образом соответствовал своему назначению и был наиболее экономичным в работе и изготовлении.
1 Выбор и расчёт главных размеров двигателя
1.1 – предварительное значение КПД двигателя назначаем в зависимости от его мощности по [рис1.1]. Принимаем среднее значение ηн = 0,8.
1.2 Определяем предварительное значение номинального тока:
А
1.3 Ток якоря:
где значение коэффициента выбираем из табл.1.1., =0,08
А
1.4 Определяем электромагнитную мощность двигателя:
,
кВт
1.5 Диаметр якоря D можно принять равным высоте оси вращения:
Определяем наружный диаметр якоря DН , м:
,
.
1.6 – линейная нагрузка якоря по [рис1.3].
1.7 – магнитная индукция в воздушном зазоре по [рис1.4].
– расчетный коэффициент полюсного перекрытия по [рис1.5].
1.8 Определяем расчётную длину якоря:
,
м
1.9 Определяем отношение длины магнитопровода якоря к его диаметру:
,
.
полученное λ удовлетворяет условию
1.10 Принимаем число полюсов двигателя 2р = 4.
1.11 Находим полюсное деление:
.
1.12 Определяем расчётную ширину полюсного наконечника:
,
.
1.13 Действительная ширина полюсного наконечника при эксцентричном зазоре под главными полюсами
.
2 Выбор обмотки якоря
2.1 Т.к. ток якоря меньше 600 А, выбираем простую волновую обмотку
(2а = 2). Ток параллельной ветви равен:
,
.
2.2 Определяем предварительное общее число эффективных проводников обмотки якоря:
,
.
2.3 Крайние пределы чисел пазов якоря:
,
где t1 – зубцовый шаг, граничные значения которого зависят от высоты оси вращения.
Принимаем t1 max = 0.02 м; t1 min = 0.01 м. Тогда:
.
Ориентировочное число пазов якоря:
где отношение определяется по табл.2.1
=10
Зубцовый шаг:
2.4 Число эффективных проводников в пазу:
В симметричной двухслойной обмотке это число должно быть четным. Принимаем Nп =24, тогда число проводников в обмотке якоря определяется как .
2.5 Т.к. диаметр якоря меньше 200 мм, пазы якоря выполняем полузакрытыми овальной формы, зубцы с параллельными стенками. Выбор такой конструкции обусловлен тем, что обмотка якоря таких машин выполняется всыпной из эмалированных медных проводников круглого сечения, образующих мягкие секции, которые легко можно уложить в пазы через сравнительно узкие шлицы.
2.6 Выбор числа коллекторных пластин. Минимальное число коллекторных пластин К ограничивается допустимым значением напряжения между соседними коллекторными пластинами. Для серийных машин без компенсационной обмотки .
Минимальное значение К:
,
Принимаем коллекторное деление:
Максимальное значение К:
где – наружный диаметр коллектора
Число коллекторных пластин:
,
где — число элементарных пазов в одном реальном ( =3).
Данные полученные ранее записываем в таблицу:
un | К = un ·Z | |||
3 | 120 | 4 | 18 | 3.27 |
Уточнённое значение линейной нагрузки, А/м
,
,
где
2.7 Скорректированная длина якоря:
2.8 Наружный диаметр коллектора
2.9 Окружная скорость коллектора:
,
2.10 Коллекторное деление tk = 3.27 мм
2.11 Полный ток паза:
.
2.12 Предварительное значение плотности тока в обмотке якоря:
,
где — принимаем в зависимости от диаметра якоря по [рис 1.3].
.
2.13 Предварительное сечение эффективного провода:
,
Для обмоток якоря с полузакрытыми пазами из [табл.2.4] выбираем круглый провод марки ПЭТВ с сечением 0.883 мм2 , диаметром неизолированного провода 1.06 мм и диаметром изолированного провода 1.14 мм.
Число элементарных проводников .
3 Расчёт геометрии зубцовой зоны
3.1 Площадь поперечного сечения обмотки, уложенной в один полузакрытый паз:
где dИЗ = 1.14 мм – диаметр одного изолированного провода;
nЭЛ = 1 – число элементарных проводников в одном эффективном;
WС = 4 – число витков в секции;
un = 3 – число элементарных пазов в одном реальном;
КЗ = 0.7 – коэффициент заполнения паза изолированными проводниками.
Тогда:
3.2 Высоту паза предварительно выбираем по рис 3.1 в зависимости от диаметра якоря:
hП = 25 мм
Ширина шлица bШ должна быть больше суммы максимального диаметра изолированного проводника и двухсторонней толщины пазовой изоляции. Принимаем bШ = 2 мм.
Высоту шлица принимаем hШ = 0.6 мм.
3.3 Ширина зубца:
где BZ = 2 Тл– допустимое значение магнитной индукции в зубцах для частоты перемагничивания 50Гц и двигателя со степенью защиты IP22 и способом охлаждения ICO1;
КС = 0,95 – коэффициент заполнения пакета якоря сталью.
Тогда:
м
3.4 Большой радиус паза:
,
м
3.5 Меньший радиус паза:
,
м
3.6 Расстояние между центрами радиусов:
3.7 Минимальное сечение зубцов якоря: