Расчет двигателя постоянного тока

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ 

ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСТИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                       Кафедра: «ЭтЭЭм» 
 
 
 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ 

на тему: «Расчет  двигателя 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   η_н = 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 D_Н, 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].

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 t_1max = 0.02 м; t_1min = 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 N_п=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: 

       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 t_k = 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  d_ИЗ = 1.14 мм – диаметр одного изолированного провода;

        n_ЭЛ = 1 – число элементарных проводников в одном эффективном;

        W_С = 4 – число витков в секции;

        u_n = 3 – число элементарных пазов в одном реальном;

        К_З = 0.7 – коэффициент заполнения паза изолированными    проводниками. 

        Тогда:

 
 

3.2 Высоту паза предварительно выбираем по рис 3.1 в зависимости от диаметра якоря:

h_П = 25 мм