Машины постоянного тока

Задание По данным машины постоянного тока требуетс я: рассчитать и вычертить эскиз магнитной цепи машины; определить Н.С. воз буждения при номинальном режиме; вычертить развернутую схему обмотки я коря. Тип обмотки – петлевая . № п/п Наименование данных и геометрических размеров Данные 1 Режим работы Генератор 2 Мощность Р н , кВа 35 3 Напряжение U н ,В 230 4 Ток якоря I ан , А 155 5 Частота вращен ия n , об/мин 1450 6 Число главных п олюсов 2р 4 7 Воздушный зазо р под главными полюсами д , мм Наружный диаме тр якоря D a , мм 246 9 Диаметр вала d в , мм 75 10 Длинна сердечн ика якоря l а , мм 175 1 1 Число радиальных в ентиляционных каналов n в - 1 2 Число пазов якоря Z 29 1 3 Глубина паза якоря h n , мм 27 1 4 Ширина паза якоря b n , мм 10 1 5 Число активных про водников N 290 1 6 Число параллельны х ветвей обмотки 2а 2 1 7 Сопротивление обм отки якоря и добавочных полюсов при 15 О С ( Z a + Z д ) 15 0 , Ом 0,073 1 8 Наружный диаметр с танины D 1 , мм 516 1 9 Внутренний диамет р станины D 2 , мм 465 2 0 Длинна сердечника главного полюса l m , мм 175 2 1 Ширина сердечника главного полюса b m , мм 75 2 2 Длинна станины l я , мм 345 2 3 Коэффициент полюс ной дуги б д 0,64 2 4 Коэффициент магни тного рассеяния у 1,178 25 Число пазов Z 28 26 Число коллекто рных пластин К 28 27 Число полюсов 2 р 4 28 Число параллельных ветвей 2 а 8 29 Число простых обмоток m 2 Решен ие 1 Определим ном инальный основной магнитный поток с учетом генераторного режима работ ы ;([2]) . г де, Е ан = U н +[ I ан * ( z a + z д ) 75 o +2∆ U щ ] =230+[155*1,24*0,073+2*1]=246В.-ЭДС при номинальном режиме; ( z a + z д ) 75 o - сопротивление обмотки якоря и добавочных полюсов пр и 75 О С = 1,24( z a + z д ) 15 o =1,24*0,073Ом ; 2а=2 (а=1) - число параллельных ветвей обмотки ; ∆ U щ =1В- падение напряжения на щеточном контакте ; 2р=4 (р=2) – число главных полю сов; n =1450 частота вращения ; N = 290 ч исло активных проводн иков . Отсюда: 2 Постро им крив ую намагничивания машины , зависимость осно вного магнитного потока от нормальной силы возбуждения. Для этого рассч итаем магнитную цепь генератора ряда значений основн ого магнитного потока - (0,5; 0,8; 1,0; 1,1; 1,2) Ф д н Данные расчетов занесем в таблицу 1. Опред елим магнитное поле и Н.С. воздушного зазора . Полюсное деление . Расчетная полюсная дуга - b д ; Длинна якоря в осевом направлении ; Расчетная длинна якоря ; Индукция в возду шном зазоре ; Нормальная сила в воздушном зазоре ; Где: м 0 – 4х р х10 -7 Гн/м - магнитная проницаемость стали. k д – коэффициент зубчатости , равный где t 1 – зубцовое деление , равное b з 1 – ширина зуба в верхней части, равн а г - коэффициент равный отсюда Из этого Определим магнитное поле и Н.С. зубцовой зоны . Зубцовое деление по основанию пазов: Наименьшая ширина зубца: Ширина зуба посредине высоты: Определим индукцию в зубцах при k с = 0,9 – коэффициенте заполн ения пакета якоря сталью ; Так как вентиляционных канавок не предусмот рено l c (длинна пакета стали) = l a Пазовый коэффициент у основания паза: Определим напряженность магнитного поля по характеристикам намагничивания для стали 1211 ; Для : Вз 1 = 1,4 Т намагниченность Нз 1 = 1580 А/м выбираем по таблице намагниченн ости [2]. Вз 2 = 2 , 1 6 Т намагниченность Нз 2 = 66 000 А/м выбираем по семейству кривых (рис 2-9[1]). Вз ср =1, 71 Т намагниченность Нз ср = 8 200 А/м выбираем по таблице намагниченн ости [2]. Расчетное значение напряженности магнитно го поля; Определим Н.С. для зубцового слоя; Определим магнитное поле и Н.С. для сердечник а якоря . Высота сердечника якоря; Индукция в сердечнике якоря; ( ( 2-23 ), [1]) Напряженность магнитного поля в сердечнике якоря по хар актеристикам намагничивания для стали 1211 ; Н а = 458 А/м Средняя длинна пути магнитного потока в сер дечнике якоря ; Н.С. для сердечника якоря; Определим магнитное поле и Н.С. для сердечник а полюса. Индукция в сердечнике полюса при k с = 0,95 ((2-2 7 ),[1]) ; Напряженность магнитного поля в полюсе по х арактеристикам намагничивания для стали 3 413(В п >1,6 T ) ; Н m = 665 А/м Н.С. для сердечника полюса; где - высота полюса. Определим магнитное поле и Н.С. для ярма. Индукция в ярме; где - высота (толщина) ярма. Отсюда Напряженность магнитного поля в ярме по характеристикам намагничивания для стали 1211,[2] ; Н я = 800 А/м Н.С. для ярма ; где: средняя длинна м агнитн ой линии в ярме. Отсюда: Определим Н.С. на полюс, необходимую для создания основного потока ; Воспользовавшись данными таблицы 1 построим кривую намагничивания генератора, рисунок 1. 3 Определим коэффициент насыщения магнитной цепи; 4 Построим переходную магнитную характерис тику генератора рис. 2 , представляющую собой зависимость индукции в воздуш ном зазоре при холостом ходе от суммы Н.С. воздушного зазора и зубцов на од ин полюс. Из таблицы 1 возьмем соответствующие данные и рассчитаем. По переходной магнитной характеристике ген ератора определим размагничивающую Н.С. поп еречной реакции якоря . , где, и - определим из рисунка 2 ; b д – расчетное значение полюсной дуги; А а – линейная н агрузка на якорь - 5 Рассчитаем Н.С. обмотки возбуждения при ном инальном режиме; где 2 F o – Н.С. генератора на холостом ходу на пару полюсов, соотв етствующая магнитному потоку Ф д н . 6 Определим число витков об мотки возбуждения на один полюс где i в – ориентировочное значение тока возбуждения ра вное 0,025х I ан т.к. мощность гене ратора небольшая. 7 Вычертим развернутую схему обмотки якоря, для этого; Рассмотрим тип обмотки. Имеем: т=2, 2р=4, 2а=8, Z = K =28 . При данных условия х симметри я соблюдаются т.к. 2а=2рт и т =2, а К/р =28/2=14 - четное число. Исходя из вышеперечисленного, получаем сим метричную двухходовую двукратнозамкнутую петлевую обмотку . Рассчитаем шаги обмотки Определим первый частичный шаг обмотки Определим результатирующий шаг обмотки и ша г по коллектору. y = y k =+2 т.к . т=2. Второй частичный шаг. y 2 = y - y 1 =2 - 8= -6 По известным значениям шагов построим табл ицу соединений секционных сторон обмотки. 1 й ход 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 обмотки 9 ’ 11 ’ 13 ’ 15 ’ 17’ 19 ’ 21 ’ 23 ’ 25 ’ 27 ’ 1 ’ 3 ’ 5 ’ 7 ’ 2 й ход 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 обмотки 10’ 12’ 14’ 16’ 18’ 20’ 22’ 24’ 26’ 28’ 2’ 4’ 6’ 8’ Шаг уравнительных соединений первого рода. y п = К/р =28/2=14 Шаг уравнительных соединений второго рода. Т ак как две равн опотенциальные точки обмотки удалены на одной стороне якоря на y п = 14 элементарных пазов и пр инадлежат одному ходу обмотки, то выполнение уравнителей второго рода н а одной стороне якоря невозможно. Для того чтобы уравнять потенциалы обм оток разных ходов необходимо соединить сер едину лобовой части секции 1 на стороне противоположной коллектору и кол лекторную пластину 2. Уравнительно е соединени е второго рода достаточно одного , так как оно служит и уравните лем и для середины секции 15 и начала секции 16. Уравнительное соединение второго рода явля ются одновремен но и уравнителями третьего р ода . Как видно из рис. 3 при движении коллектора щетка В1 сначал а замкнет пластины 1-2 и тем самым левую половину секции 1, а затем пластины 2-3 – правую половину секци и 1. Литература 1 . Вольдек А.И. Электрически е машины - Л. : Энергия 1978 г. 2 . Методические пособ ия по расчетам машин постоянного тока. ЮУрГУ 3 . Костенко М.П., Пиотровский Л.М. Электрические машины. Ч.1. Машины постоянного т ока. Трансформаторы - Л.: Энергия 1972 г.