Первый частичный шаг по элементарным пазам

                                                          (57)

       Подставляя численные значения, получаем:

       Второй частичный шаг по элементарным пазам

                                                             (58)

       Подставляя численные значения, получаем:

       Сопротивление обмотки якоря при 20° С

                                                        (59)

где r – удельное электрическое сопротивление меди при 20° С, 

             r = 0,0175 Ом×мм2/м;

      Sla – суммарная длина проводников одной параллельной ветви обмотки,

               которая определяется по формуле:

                                                            (60)

где ℓп – полная длина одного проводника обмотки, которая определяется по

              формуле:

                                              (61)

       Таким образом,

       Тогда подставляя численные значения в (60) и (59) , получаем:

       Шаг уравнительных соединений в коллекторных делениях:

укр = К/р = 248/2 = 124.

       Площадь сечения уравнителя определим по следующей формуле:

                                                     Sу = 0,3…0,35×Sа.                                                 (62)

       Подставляя численные значения, получаем:

Sу = 0,3×22,04 = 6,61 мм2.

       Толщину проводника уравнителя принимаем равной толщине проводника обмотки якоря, что упрощает соединение уравнителя с коллектором.

2.1 Расчет коллекторно-щеточного узла

       Число щёткодержателей обычно равно числу главных полюсов.

       Контактная площадь щёток одного щёткодержателя

                                                      (63)

где jщ  – допускаемая плотность тока под щёткой, А/см2.

       В зависимости от типа и характеристик щёток

jщ = 9 ¸ 18 А/см2.                                                (64)

       По рекомендациям  , выбираем щётку марки ЭГ74АФ. Допускаемое давление на щётку 15 ¸ 21 кПа, падение напряжения 2,3 В, jщ = 15 А/см2.  Тогда

       Наиболее важно правильно выбрать ширину щётки, которая влияет на ширину зоны коммутации, а последняя на степень использования активного слоя машины.

       Из практики электромашиностроения установлено, что приемлемая величина щёточного перекрытия

                                                        (65)

где bщ – ширина щётки, мм.

       Отсюда

bщ = g×tк.                                                       (66)

       Обычно для тяговых двигателей

g = 2,5 ¸ 6.                                                     (67)

       Принимаем g = 4, тогда

bщ = 4×4 = 16 мм.

       Принимаем bщ = 16 мм.

       Ширину зоны коммутации определяют по известной формуле

                                              (68)

где eк – укорочение обмотки в коллекторных делениях;

       t¢к – коллекторное деление, пересчитанное на окружность якоря, мм,

                                                                                                            (69)

                                                        (70)

       Подставляя численные значения, получаем:

      Тогда подставляя численные значения в (68), получаем:

       Максимально допустимая ширина щётки

                          (71)

       Выполняем щётку разрезной; принимаем стандартную ширину щётки по    ГОСТ 12232-89; bщ = 2´25 мм.

       Общая длина щёток одного щёткодержателя

                                                      (72)

       Для уменьшения инерционности щёток, их чувствительности к вибрациям и геометрии коллектора щётки следует принимать меньшей длины и массы, поэтому их делят по длине на Nщ щёток. Принимаем Nщ = 2.

      Намечаемая длина щётки

                                                        (73)

       По ГОСТ 12232-89 принимаем ℓщ = 60 мм.

       Плотность тока в щётке

                                              (74)

       Подставляя численные значения, получаем:

       Полученная величина плотности тока в щётке входит в заданный диапазон для выбранной марки щётки, т. е. выбранная марка щётки удовлетворяет условию по коммутации.

       Рабочая длина коллектора

                                  (75)

где ℓ1 – толщина перемычки щёткодержателя между “окнами” щёток, ℓ1 = 4 мм;

      rкр – радиус закругления краёв рабочей поверхности коллектора,  rкр = 2 мм;

      ℓ2 – допуск на осевое перемещение якоря, ℓ2 = 2 мм;

       Подставляя численные значения, получаем:

       Достаточность рабочей длины коллектора для его охлаждения оценивается по эмпирической формуле без учёта механических потерь

                                                    (76)

       Подставляя численные значения, получаем:

       Остальные размеры коллектора: ширину канавки у петушков для выхода шлифовального круга и фрезы для продорожки ℓкн и ширину петушков коллектора ℓпт принимают по опыту проектирования ТЭД: ℓкн = 10 мм; ℓпт = 20 мм.

       Тогда общая длина коллекторных пластин

Lко = Lк + ℓкн + ℓпт ,                                                 (77)

        Подставляя численные значения, получаем:

Lко = 156 +10 + 20 = 186 мм.

2.4 Разборка эскиза магнитной  цепи

       Основной магнитный поток, с целью проверки правильности расчёта, определяем по двум формулам:

Фд дл = at×Bd×t×ℓа×10-4;                                             (78)

                                              (79)

       Обычно Ед дл = (0,95 ¸ 0,96)×Uд дл.

       Подставляя численные значения, получаем:

       Сердечник якоря. 

       Принимаем восьмигранную форму остова, 2р = 4.

       Эффективная высота сечения сердечника (ярма) якоря

                                                        (80)

где Кс – коэффициент заполнения сердечника сталью, учитывающий изоляцию  

               между листами сердечника якоря; Кс = 0,97;

      Ва – индукция в сердечнике якоря,  Ва = 1,5Тл.

       Подставляя численные значения, получаем:

       Так как в сердечнике якоря имеются вентиляционные каналы, поэтому конструктивная высота сердечника якоря будет больше в радиальном направлении на величину, определяемую по эмпирической формуле:

                                                     (81)

где dк – диаметр вентиляционных каналов,  dк = 3 см;

      mк – число рядов каналов; mк = 3.

       Подставляя численные значения, получаем:

       Каналы размещают в шахматном порядке с шагом внешнего ряда  9 см.

       Внутренний диаметр сердечника якоря

                                             (82)

       Подставляя численные значения, получаем:

       Так как Dа = 56 см, то, руководствуясь рекомендациями  , втулку якоря не применяем.

       Воздушный зазор под главными полюсами машины.

       Этот размер оказывает большое влияние на эксплуатационные характеристики двигателя.

       Воздушный зазор под серединой полюса

d0 = (0,012 ¸ 0,015)×Da;                                             (83)

       Подставляя численные значения, получаем:

d0 = 0,012×560 = 8,4 мм.

       При эксцентричном воздушном зазоре эквивалентный зазор dэ связан с зазорами под серединой полюса d0 и под краем dкр зависимостью:

                                                       (84)

       Задаёмся отношением откуда

dкр = 2×8,4 = 16,8 мм,

       Тогда подставляя численные значения, получаем:

       Сердечник главного полюса.

       Считаем, что действительная полюсная дуга bp равна расчётной bd. Следовательно

bp = at×t,                                                          (85)

       Подставляя численные значения, получаем:

bp = 0,62×44 = 27,3 мм.

       Площадь сечения сердечника полюса

                                                        (86)

где Вт – индукция в сердечнике полюса,  Вт = 1,7 Тл;

        s – коэффициент рассеивания поля главных полюсов, s = 1,1.

       Подставляя численные значения, получаем:

       Ширина сердечника полюса

                                                      (87)

где К¢с – коэффициент заполнения сердечника полюса сталью, К¢с = 0,97;

       Подставляя численные значения, получаем:

       Для того, чтобы катушка главного полюса не касалась сердечника якоря, принимаем высоту выступа D = 0,5 см.

       Индукция в роге сердечника должна быть

                                                Врог £ 2 ¸ 2,2 Тл.                                           (88)

                                                                                               (89)

где bc, ab – отрезки;;

       Подставляя численные значения, получаем:

       Ширина опорной полочки для катушки

                                           bоп = (0,15 ¸ 0,2)×bт,                                           (90)

        Подставляя численные значения, получаем:

                                      bоп = 0,2×18,3 = 3,7 см.

       Высота сердечника полюса

hт = (0,2 ¸ 0,25)×t,                                                    (91)

        Подставляя численные значения, получаем:

hт = 0,2×44 = 8,8 см.

       Станина (остов) двигателя.

       Принимаем восьмигранную форму остова. Наибольшая ширина остова

Вд max £ 2×Ц - d¢о + 2×tст – 1,                                               (92)

где tст – подрез остова в месте расположения МОП,  tст = 2,5 см;

       Подставляя численные значения, получаем:

Вд max = 2×59 – 23,5 + 2×2,5 – 1 = 98,5 см.

       Длина утолщённой части остова принимается наименьшей из значений

ℓст = ℓа +0,8×t,                                                  (93)

ℓст = 2,3×ℓа,                                                   (94)

        Подставляя численные значения, получаем:

ℓст = 44 + 0,8×44 = 79,2 см,

ℓст = 2,3×44 = 101,2 см.

       Принимаем ℓст = 79,2 см.

       Площадь поперечного сечения станины

                                                 (95)

где Вст – индукция в станине,  Вст = 1,55 Тл;

       Подставляя численные значения, получаем:

       Толщину станины в месте расположения главных полюсов h¢ст делают больше, чем под добавочными – h²ст, так как по остову у главных полюсов замыкается не только основной поток, но и поток рассеяния.

Таким образом

                                                       (96)

       Подставляя численные значения, получаем:

                                                       (97)

        Подставляя численные значения, получаем:

       Проверяем размер Вд.

Вд = Da + 2×(d0×10-1 + hт + hст),                                         (98)

       Подставляя численные значения, получаем:

Вд = 56 + 2×(0,84 + 8,8 + 6) = 87,3 см.

       Затылок сердечника полюса, стыкующийся с остовом, очерчивают радиусом, равным

                                                     (99)

       Высоту приливов остова h¢т, растачиваемых под сердечником главных полюсов, принимаем равной 1 см. На внутренних гранях остова, расположенных под углом 45° к горизонтальной оси машины, размещаются добавочные полюса.

      Ширина площадки для установки добавочных полюсов

                                                С = (0,14 ¸ 0,15)×Вд,                                   (100)

       Подставляя численные значения, получаем:

С = 0,14×87,3 = 13 см.

       Таким образом, определены все размеры полюсного окна.

2.5 Расчёт магнитных напряжений участков магнитной цепи

       Воздушный зазор. Выбору размеров и формы воздушного зазора под главным полюсом придаётся при проектировании особое значение. От правильности этого выбора зависят потенциальная и коммутационная устойчивость двигателя, вероятность возникновения кругового огня на коллекторе, электромеханические характеристики, габариты, масса ТЭД и др.

       Повышенная потенциальная напряжённость, т. е. наличие больших межламельных напряжений, – одна из причин возникновения круговых огней на коллекторе. Величина допустимого максимального напряжения (при толщине изоляции между пластинами Dиз = (0,8 ¸ 1,2) мм)

ек max £ (35 ¸ 40)×Вd ,                                                     (101)

Задаёмся ек max = 35 В. Потенциальную устойчивость ТЭД следует обеспечить при самом тяжёлом режиме работы, соответствующем конструкционной скорости Vmax, максимальному напряжению на двигателе Uд max и минимальному коэффициенту ослабления возбуждения amin. При этом режиме искажающее действие поперечной реакции якоря на распределение индукции под главными полюсами максимально. Снизить неравномерность этого распределения можно путём увеличения воздушного зазора, однако при этом для сохранения требуемого магнитного потока возрастает МДС обмотки главных полюсов. Более рациональное решение – это выполнить воздушный зазор, расходящимся от центра полюсного наконечника к его краю. Тем самым увеличивается магнитное сопротивление по мере приближения к краю полюсного наконечника.

Так как поперечная реакция якоря нарастает от середины полюса к его краям, то увеличение зазора, а следовательно, и  магнитного сопротивления по мере приближения к краю полюса, будет ослаблять искажающее действие реакции якоря.

Из технологических соображений чаще используют эксцентричный зазор, при котором радиус расточки наконечников полюсов выбирают больше радиуса якоря.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5