КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Расчёт главной магнитной цепи
С точностью, достаточной для практических целей, магнитная цепь машины постоян-ного тока может быть разбита на участков, в пределах каждого из которых (i- го) пред-полагаются неизменными площадь поперечного сечения , магнитная проницаемость и магнитный поток . Длиной участка считают соответствующий отрезок средней линии индукции . При этом потоки рассеяния могут быть учтены коэффициентами рассеяния , которые в случае необходимости вводятся на переходе от одного расчётного участка – к другому. К их числу относится и технологический зазор на стыке между сердечником глав-ного полюса и станиной, магнитное сопротивление которого принимается во внимание в расчётах машин с высотой оси вращения до 315 мм. Долю намагничивающей силы (МДС, ампервитков) обмотки возбуждения, необходи-мую для проведения потока через -й участок магнитной цепи принято называть магнитным напряжением этого участка. Государственные стандарты допускают некоторое расхождение свойств одноимённых электротехнических сталей, поэтому в рамках курсового проектирования вполне приемлемо использование характеристик намагничивания, представленных графиками. Перед началом этого этапа проектирования целесообразно ещё раз проверить величину полезного магнитного потока. Магнитный поток пары полюсов в воздушном зазоре в номинальном режиме – . (64) Принятая расчётная величина индукции в сердечнике главного полюса (должна на-ходиться в пределах 1,5…1,6 Тл) – . (65) Осевая длина сердечника главного полюса принимается равной длине сердечника якоря, а коэффициент рассеяния магнитного потока составляет при 2 р = 4 и при 2 р = 6. Коэффициент заполнения шихтованного сердечника сталью толщиной 1 мм состав-ляет 0,98. Принятый коэффициент рассеяния потока в магнитной цепи главных полюсов – . (66) Ширина сердечника главного полюса – . (67)
Рис. 8 Предварительное значение высоты сердечника главного полюса (по рис. 8, где допусти-мые пределы ограничены красными линиями) – . (68) Расчётная полюсная дуга (измеряемая по окружности якоря) – . (69) Для машин с см воздушный зазор под серединой главного полюса выбирают в пределах и округляют с точностью до 0,01 см. Принятое значение величины воздушного зазора под центром главного полюса – . (70) Рациональные очертания наконечника главного полюса определяются следующими соотношениями. Под средней частью полюса на дуге, равной , воздушный зазор сохра-няется неизменным, а на крайних участках полюсной дуги – равномерно возрастает до , как показано на рис. 9. Поэтому расчётный зазор следует принять на 15-20% выше.
Рис. 9 Толщина выступа полюсного наконечника в наименьшем сечении – . (71) Принятая ширина выступа полюсного наконечника (обычно составляет (0,1…0,2) ) – . (72) Напряжённость магнитного поля в сердечниках главных полюсов определяется в за-висимости от принятого значения по кривой намагничивания, соответствующей выбран-ной марке электротехнической стали. Для стали Э3411 эта кривая представлена на рис. 10. Здесь чёрный график, в случае необходимости, может быть продолжен к началу координат как прямая линия. Расчётная напряжённость магнитного поля в сердечнике – . (73) Магнитное напряжение сердечников главных полюсов – . (74)
Рис. 10 Коэффициент воздушного зазора под главным полюсом с приподнятыми краями – . (75) Магнитное напряжение воздушного зазора на пару полюсов – . (76) Зубцовое деление якоря в расчётных сечениях: на середине высоты зубца – , 77) у основания зубца – . (78) Ширина зубца якоря в расчётных сечениях: на поверхности якоря – ; (79) на середине высоты – ; (80) у основания – . (81) Площадь расчётного сечения зубцового слоя на полюсном делении якоря: на поверхности – ; (82) на середине высоты – ; (83) у основания – (84) Индукция в расчётных сечениях зубцового слоя якоря: на поверхности – ; (85) на середине высоты – ; (86) у основания – (87) При Тл напряжённость магнитного поля в зубцах якоря определяется для индукции по графикам на рис. 11, характеризующим электротехническую сталь марки 2013. При > 1,8 Тл необходимо вычислить зубцовые коэффициенты, учитывающие вытес-нение магнитного потока из насыщенных зубцов якоря. По рис. 12 следует определить
Рис. 11
Рис. 12 для и , для и , для и . Если окажется Тл и (или) Тл, то соответствующие и (или) следует находить по графикам на рис. 11. Зубцовые коэффициенты: ; (88) ; (89) (90) Расчётное значение напряжённости магнитного поля в зубцах (при > 1,8 Тл) – (91) Магнитное напряжение зубцового слоя якоря на пару полюсов (высота зубца равна глу-бине прямоугольного паза) – (92) Расчётное значение внутреннего диаметра сердечника якоря – (93) При сердечник выполняется с одним рядом аксиальных вентиляционных каналов диаметром 1,8…2 см. При > 36,8 такие каналы располагают двумя рядами в шах- матном порядке. Принятый диаметр вентиляционного канала – (94) Число аксиальных вентиляционных каналов (округляется до целого и без существенного ущерба может быть снижено на несколько каналов по условиям симметрии расположения) – (95) Число рядов каналов – (96) Расчётная высота спинки якоря – (97) Расчётная площадь поперечного сечения спинки якоря – (98) Длина средней линии индукции в спинке якоря – (99) Индукция в спинке якоря – (100) Напряжённость магнитного поля в спинке якоря (по графику на рис. 11) – (101) Магнитное напряжение спинки якоря – (102) Принятое значение индукции в ярме массивной станины (для номинальных напряжений 220 В и 440 В рекомендуется 1,3 Тл, а при питании двигателя выпрямленным током с напря-жением 340 В – 1,1 Тл) – (103) Площадь сечения ярма станины – (104) Аксиальная длина станины (должна перекрывать лобовые части катушек обмотки воз-буждения) – (105) Толщина ярма станины – (106) Напряжённость магнитного поля в ярме станины (по графику на рис. 13) – (107) Наружный диаметр станины (вычислив этот диаметр, целесообразно проверить возмож-ность реализации заданной высоты оси вращения) – (108) Расчётная длина средней линии индукции в станине – (109) Магнитное напряжение станины – (110) Расчётный технологический зазор на стыке между станиной и сердечником главного полюса (обычно составляет (0,005…0,0075) см) – (111) Рис. 13
Магнитное напряжение стыка на пару полюсов – (112) Намагничивающая сила (МДС) пары полюсов, необходимая для создания номинального магнитного потока в воздушном зазоре при холостом ходе двигателя – (113) Магнитное напряжение контура, по которому замыкается поток якоря – (114) Таким образом, выбор основных размеров двигателя завершён. Однако остаётся ещё не-которая вероятность корректировки диаметра станины после расчёта размеров обмоток воз-буждения. По результатам расчёта магнитной цепи для принятых размеров двигателя следует заполнить таблицу, которая под названием Кривая намагничивания и переходная харак-теристика должна быть внесена в расчётно-пояснительную записку. Первым в этой таблице заполняется столбец, соответствующий номинальному потоку . Затем, задаваясь рядом значений потока в долях от номинального, необходимо заполнить остальные столбцы. Кривая намагничивания, построенная по данным этой таблицы, должна быть представлена графиком в относительных единицах, как показано на рис. 14, и приведена в расчётно-пояснительной записке как рис. 3 с соответствующим названием. При этом результаты расчёта по (91) строки в таблице кривой намагничивания целесообразно предваритель- но сосредоточить в приведённой ниже вспомогательной таблице.
Расчётная напряжённость магнитного поля в зубцовом слое якоря
Рис. 14
На рис. 15 представлена переходная характеристика, необходимая для расчёта размагни-чивающего действия поперечной реакции якоря при работе двигателя с номинальной нагрузкой на валу. Точка N на этой характеристике соответствует номинальной индукции в воздушном зазоре под центром главного полюса. Пользуясь методами численного анализа, по приближённым формулам следует добиться равенства площадей криволинейных тре-угольников, вершины которых соприкасаются в этой точке. Кривая намагничивания и переходная характеристика.
Размагничивающее действие поперечной реакции якоря в первом приближении – (115) Уточнённое размагничивающее действие поперечной реакции якоря – (116) Переходная характеристика и операции расчёта размагничивающего действия попереч-ной реакции якоря в расчётно-пояснительной записке должны быть представлены как рис. 4 с соответствующим названием. Стабилизирующая последовательная обмотка должна компенсировать с некоторой поправкой на приближённость расчётов. Рис. 15 Намагничивающая сила (МДС) последовательной обмотки на пару полюсов – (117) Число витков последовательной обмотки на полюс – (118) Намагничивающая сила (МДС) параллельной обмотки с поправкой на приближённость расчётов – (119) Зная и , можно приступить к расчёту размеров поперечных сечений катушек параллельной и последовательной обмоток возбуждения главных полюсов. Ориентировочная мощность, потребляемая цепью параллельной обмотки (определяется по графику на рис. 16) – (120) Максимальный ток параллельной обмотки – (121) Число витков параллельной обмотки на полюс – (122) Ориентировочное значение плотности тока в параллельной обмотке (при исполнении по степени защиты IP22 с изоляцией класса В рекомендуется выбирать в пределах А/мм2) – (123) Ориентировочная площадь поперечного сечения провода параллельной обмотки – (124)
Рис. 16
Для параллельных обмоток возбуждения с нагревостойкостью класса B рекомендуется эмалированный провод марки ПЭТВ с круговым поперечным сечением. Отрезок сортамента такого провода представлен в таблице 6. Здесь , мм – диаметр изолированного провода, а , мм – площадь перечного сечения неизолированного. Принятые размеры поперечного сечения провода параллельной обмотки – , (125) Расчётная плотность тока в параллельной обмотке – (126) Коэффициент укладки рядовой обмотки (для катушек, наматываемых проводом с круго-вым поперечным сечением выбирается в пределах 1,15…1,25) – (127) Таблица 6 Размеры поперечного сечения круглых медных эмалированных проводов марки ПЭТВ
Полная площадь поперечного сечения параллельной обмотки в окне между главным и коммутирующим полюсами – (128) В дальнейших расчётах становится необходимым учёт компоновки основных элементов в поперечном сечении магнитной цепи машины. В случае необходимости лучшего охлаж-дения параллельная обмотка на каждом полюсе может быть разделена на две одинаковые или разные секции с тем же суммарным расчётным числом витков и той же суммарной площадью поперечного сечения. Роль дистанционной шайбы для создания вентиляционного канала между такими секциями может сыграть катушка последовательной обмотки. Целе-сообразность такого решения может быть оценена лишь после выполнения расчёта нагрева двигателя. Катушки стабилизирующей обмотки обычно соединяют последовательно или в две параллельные ветви , если превышает 200 А и когда округление числа витков катушки до целого оказывается неприемлемо грубым. Ориентировочное значение плотности тока в последовательной обмотке (благодаря лучшим условиям отвода тепла принимают на 15…25% выше, чем в параллельной) – (129) Ориентировочная площадь поперечного сечения провода последовательной обмотки – (130) Для многослойных катушек последовательной обмотки рекомендуется провод прямо-угольного сечения ПСД с двухсторонней толщиной изоляции . Сочетание раз-меров его сторон, представленных в таблице 2, при намотке плашмя следует выбирать в со-отношении 1:1,5…1:2. При намотке однослойных катушек голым проводом на ребро с изоля-ционными прокладками между витками соотношение сторон может составлять 1:6…1:8. Все сказанное о конструктивном исполнении последовательных обмоток возбуждения распространяется и на обмотки коммутирующих (дополнительных, добавочных) полюсов. Принятые размеры неизолированного провода для последовательных обмоток в цепи якоря (эти размеры уточняются после проектирования катушки коммутирующего полюса) – (131) Расчётная плотность тока в обмотках, включённых последовательно в цепь якоря – (132) Площадь поперечного сечения катушки последовательной обмотки в окне между глав-ным и коммутирующим полюсами – (133)
Рис. 17 На рис. 17 показан эскиз квадранта поперечного сечения магнитной цепи двигателя, который заполняется и уточняется по мере продвижения проектирования. Здесь 1 – две секции, на которые разделена катушка параллельной обмотки; 2 – катушка обмотки коммутирующих полюсов; 3 – пружинящая шайба, фиксирующая катушку на сердечнике коммутирующего полюса; 4 – катушка последовательной обмотки; 5 – пружинящая шайба, фиксирующая катушки на сердечнике главного полюса. Белым цветом на эскизе показана изоляция сердечников полюсов (стекломикафолий толщиной 0,2 мм – 5 слоёв внахлёст), а зелёным – стеклотекстолитовые рамки толщиной 2 мм. Для бандажа катушек используется стеклянная лента толщиной 0,1 мм – 1 слой вполнахлёста. Катушки, намотанные голым проводом, снаружи не изолируются, а между витками имеют прокладки из гибкого стекломиканита толщиной 0,3 мм. В расчётно-пояснительной записке окончательный вариант заполнения окна должен быть представлен на рис. 5 как чертёж с соответствующим названием. Основные результаты расчёта главной магнитной цепи и уточнённые параметры обмо-ток возбуждения следует свести в таблицу с соответствующим названием. Параметры главной магнитной цепи и обмоток возбуждения
Дата добавления: 2014-12-27; Просмотров: 2038; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |