Расчет двигателя постоянного тока

        Ширина шлица b_Ш должна быть больше суммы максимального диаметра изолированного проводника и двухсторонней толщины пазовой изоляции. Принимаем b_Ш = 2 мм.

        Высоту шлица принимаем h_Ш = 0.6 мм. 

3.3   Ширина зубца:

 

        где  B_Z = 2 Тл– допустимое значение магнитной индукции в зубцах для частоты перемагничивания 50Гц  и двигателя со степенью защиты IP22 и способом охлаждения ICO1;

        К_С = 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: 

 
 

3.8  Предварительное значение ЭДС: 

Е_Н = К_Д∙U_Н

        где К_Д = 0.9 – выбирается в зависимости от мощности двигателя по табл.1.1. Тогда:

Е_Н = 0.9∙440 = 396 В 

3.9  Предварительное значение магнитного потока на полюс: 

 
 

3.10 Индукция в сечении зубцов (сталь марки 2312): 

B_z не удовлетворяет условию B_z ≤2. В таком случае пересчитываем так, что бы выполнялось условие B_z ≤2: 

 

 
 

4 Расчёт обмотки  якоря 

4.1  Длина лобовой части витка при 2р = 4: 
 

 
 

4.2  Средняя длина полувитка обмотки якоря: 

l_{а ср} = (l_п + l_л), м 

        где  l_п ≈ l_δ = 0.16 – длина якоря приближённая для машин без радиальной вентиляции, м 

        Тогда:

l_{а ср} = 0.16+ 0.158= 0.318 м 
 

4.3  Полная длина проводников обмотки якоря: 
 

L_ма = N·l_{а ср} = 960·0.318= 305.28 м 
 

4.4  Сопротивление обмотки якоря при температуре t = 20 ˚С: 
 

 
 

4.5  Сопротивление обмотки якоря при температуре t = 75 ˚С: 
 

R_da = 1.22R_а = 1.22·1.6 = 1.952 Ом 
 

4.6  Масса меди обмотки якоря: 
 

М_ма = 8900·l_{а ср}·N·q₀ = 8900·0.318·960·0.83635·10^-6 = 2.272 кг 
 

4.7  Расчёт шагов обмотки. Шаг по коллектору для простой волновой обмотки: 
 

 
 

        Результирующий шаг Y = Y_К = 59

        Первый частичный шаг:

 

где Σ – дробное число, с помощью которого Y₁ округляется до целого числа. 

Тогда:

 

Второй частичный  шаг: 
 

Y₂ = Y – Y₁ = 59 – 30 = 29 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5 Определение размеров  магнитной цепи 

5.1  Предварительное значение внутреннего диаметра якоря и диаметра вала: 

 

5.2  Высота спинки якоря: 

 

        Магнитная индукция в спинке  якоря: 

 

        где  – площадь поперечного сечения спинки якоря;

        K_c = 0,95; 

        Тогда  

 B_j не удовлетворяет условию . В таком случае делаем перерасчет внутреннего диаметра якоря D_o:

 

5.3  Принимаем сталь марки 3411 толщиной 0.5 мм, у которой известно

       К_с = 0.95; σ_г = 1.2; b_p = 0.07812 м

       Ширина выступа полюсного наконечника  равна 

 
 

5.4  Ширина сердечника главного полюса:

 
 

 

5.5  Индукция в сердечнике: 

 

5.6  Сечение станины:

 

       где В_С = 1,3 – индукция в станине, Тл. 

 

5.7  Длина станины: 

l_C = l_г + 0.4D = 0.285 + 0.4·0,16 = 0.221 м 

5.8  Высота станины: 

 

5.9  Наружный диаметр станины: 
 

 

5.10 Внутренний диаметр станины: 
 

d_C = D_H – 2h_C = 0.31 – 2·0.0278= 0.254 м 
 

5.11 Высота главного полюса: 

 

      где δ = 0.015м – предварительное значение воздушного зазора по [рис 5.2.]

 
 
 
 
 
 
 

6 Расчётные сечения  магнитной цепи 

6.1  Сечение воздушного зазора: 

S_δ = b_ρ·l_δ = 0.0781·0.285 = 0.0222 м² 

6.2  Длина стали якоря: 
 

 

6.3  Минимальное сечение зубцов якоря из п.3.7: 
 

S

=0.00665 м  

6.4  Сечение спинки якоря: 

\ 

S_j = l_с.∙h_j = 0.27∙0.0175 = 0.0473 м² 
 

6.5  Сечение сердечников главных полюсов: 
 
 

S_r = K_c∙l_r∙b_r = 0.95∙0.285∙0.0469 = 0.0127 м² 

6.6  Сечение станины из п. 5.6.: 
 

S_C = 0.00614 м² 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7 Средние длины магнитных линий 

7.1  Воздушный зазор δ = 0.015 м. 

7.2  Коэффициент воздушного зазора, учитывающий наличие пазов овальной формы на якоре: 
 
 

 
 

7.3  Расчётная длина воздушного зазора: 
 
 

 

7.4  Зубцы якоря для пазов овальной формы: 
 
 

 
 

7.5  Спинка якоря: 
 
 

 

7.6  Сердечник главного полюса: 
 
 

L_r = h_r = 0.017 м 
 

7.7  Воздушный зазор между главным полюсом и станиной: 
 
 

L_С.П. = 2l_r·10^-4+10^-4 = 2·0.285·10^-4+10^-4 = 0.000157 м 
 

7.8  Станина: 
 
 

 
 

 

8 Индукция в расчётных  сечениях магнитной  цепи 

8.1  Индукция в воздушном зазоре: 

 

8.2  Индукция в сечении зубцов якоря: 

 

8.3  Индукция в спинке якоря: 

 

8.4  Индукция в сердечнике главного полюса: 

 

8.5  Индукция в станине: 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

9 Магнитное напряжение  отдельных участков

магнитной цепи 

9.1  Магнитное напряжение воздушного зазора: 

 

9.2  Коэффициент вытеснения потока: 

 

9.3  Магнитное напряжение зубцов якоря: 

F_Z = 2H_ZL_Z = 2∙38800·0.0242 = 1877.92 А 

9.4  Магнитное напряжение спинки якоря: 
 

F_j = H_jL_j = 1000·0.0451 = 45.1 А 
 

9.5  Магнитное напряжение сердечника главного полюса: 

F_r =2H_rL_r = 2∙460·0.017 = 15.64 А