Вход

Расчет электродвигателя постоянного тока малой мощности

Курсовая работа по радиоэлектронике
Дата добавления: 08 января 2007
Язык курсовой: Русский
Word, rtf, 3.5 Мб
Курсовую можно скачать бесплатно
Скачать
Данная работа не подходит - план Б:
Создаете заказ
Выбираете исполнителя
Готовый результат
Исполнители предлагают свои условия
Автор работает
Заказать
Не подходит данная работа?
Вы можете заказать написание любой учебной работы на любую тему.
Заказать новую работу

Задание: провести электромагнитный расчет разработать конструкцию электродвигателя постоянного тока малой мощности с последовательным возбуждением, закрытого исполнения с продолжительным режимом работы, с естественным охлаждением при следующих исходных данных:

Полезная мощность на валу – P2 = 45 Вт;

Напряжение питающей сети – U = 6 B;

Частота вращения – n = 6500 мин;


ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

1. Расчетная мощность двигателя.

= 57.2727 [Вт] ;= 0,55

2. Ток и ЭДС якоря

Ток якоря электродвигателя: = 13.6364 [A] ;

ЭДС якоря электродвигателя: = 4.2 [B] ;

3. Машинная постоянная

= 0,0033, где - коэффициент полюсного перекрытия.

= 0,35 [Тл] и A = 8000 [А/м] при заданном отношении = 0,0069

4. Диаметр расточки полюсов, диаметр якоря и расчетная длина пакета якоря

= 0.0307 [м] ; = 0.0307 [м] .

конструктивный коэффициент - =1.

Диаметр якоря = 0.0301 [м] , где = 0.2754 [мм] - длина воздушного зазора между расточкой полюсов и якорем

Выбрана марка стали 1212.

5. Окружная скорость вращения якоря

= 10.2558 [м/сек.]

6. Полюсное деление и расчетная полюсная дуга

= 0.0482 [м]; = 0.0313 [м], где 2p = 2 - число полюсов машины.

= 0.0323 [м].

7. Частота перемагничивания стали якоря

= 108.33 [Гц].


ОБМОТКА ЯКОРЯ (ОЯ)

В электродвигателях постоянного тока малой мощности при двухполюсном исполнении применяется простая петлевая обмотка.

Вылет лобовой части обмотки по оси вала обычно составляет

= 0.012 [м].

8.Полезный поток полюса при нагрузке двигателя

= 0.0003362 [Вб].

9. Число проводников ОЯ

= 115, где - число параллельных ветвей ОЯ.

10. Число пазов якоря

= 9

11. Число коллекторных пластин

= 18 при ;

12. Число витков в секции ОЯ

= 3;

13. Число проводников в пазу якоря

= 12

N=NПZ = 108 – окончательное значение числа проводников обмотки якоря.

14. Шаги ОЯ по секциям у1 и коллектору ук .

Для простой петлевой обмотки якоря:

= 9; = 8; ;

15. Окончательная величина линейной нагрузки якоря

= 7791 [А/м].


РАЗМЕРЫ ЗУБЦОВ, ПАЗОВ И ПРОВОДОВ ОЯ.

16. Предварительный выбор плотности тока в ОЯ.

Вращающий момент электродвигателя определяется по уравнению

= 0,0675 [Нм]; = 6 [А/мм2].

17. Сечение и диаметр провода ОЯ

Предварительно = 1.1364 [мм2]. Сечение = 0,785 [мм2] , диаметр провода без изоляции = 1,0 [мм] и диаметр провода с изоляцией = 1,135 [мм]

18. Окончательная плотность тока в ОЯ

= 5.9998 [А/мм2] , где - из поз. 17.

19. Площадь сечения паза якоря

а) площадь паза якоря , занимаемая изолированными проводниками

= 21,47 [мм2] , где - технологический коэффициент, учитывающий неплотность и укладки проводников в пазы.

б) площадь паза, занимаемая пазовой изоляцией = 2,43 [мм2], где - толщина пазовой изоляции: , [мм], при напряжении (6 –12) [В];

и где [мм] - периметр паза

в) площадь паза, занимаемая клином

= 3,675 [мм2] = 5,25 [мм] и его высоту [мм].

г) общая требуемая площадь сечения паза якоря

= 27,575 [мм2]

20. Коэффициент заполнения паза изолированным проводом

= 0,44 , где = 1,0113 [мм2] - площадь поперечного сечения провода с изоляцией;


21. Размеры листов пакета якоря (пазы, зубцы, ярмо).

Выбираем паз круглой формы.

диаметр паза якоря =5,926 [мм];

- зубцовый шаг по окружности якоря, = 10,5 [мм].

Ширина прорези паза: , [мм],

Зубцовые шаги по вершинам, серединам и основаниям зубцов якоря:

= 8,41[мм] ; = 6,33 [мм], где = 5,976 [мм]

высота ярма якоря , [мм]; dвл – диаметр вала

длина магнитной силовой линии по ярму = 5,2819 [мм]

длина магнитной силовой линии по зубцу L3 hn

= 5,5 [мм]; = 2,48 [мм]; = 6,33 [мм],

Проверка максимальной индукции в минимальном сечении зубца

= 1,59 [Тл], где 0,93 - коэффициент, учитывающий лаковую изоляцию между листами пакета якоря .

22. Средняя длина одного проводника ОЯ

= 0,0668 [м]

23. Сопротивление ОЯ в нагретом состоянии при

= 0,054 [Ом],

где 1,4 - коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления обмотки при нагревании её от 20 до .

24. Падение напряжения в ОЯ

= 0,7365 [В].

КОЛЛЕКТОР И ЩЕТКИ

25. Предварительная величина диаметра коллектора

=18,06 [мм];

26. Ширина коллекторной пластины

= 3,15 [мм]

Ширина коллекторных пластин k = 4 [мм].

Толщина миканитовой или пластмассовой изоляции между коллекторными пластинами:

u = 0,5 [мм];

После выбора k и u окончательное коллекторное деление tk =k +u = 4.5 [мм].

27. Диаметр коллектора и его окружная скорость

= 0,0258 [м]; = 8,77 [м/сек] .

28. Сорт щеток и плотность тока под щетками.

Марка щеток - М-1

Допустимая плотность тока, = 15 [А/см2 ];

Переходное падение напряжения на пару щеток

= 1,50,5 [В];

Коэффициент трения = 0,25;

Удельное нажатие = 0,16 [H/мм2].

Ширина по окружности коллектора = 8 [мм];

Длина по оси коллектора = 12,5 [мм];

Высота = 25 [мм];

29. Площадь сечения щетки и ее размеры

= 90,9 [мм2];

Тогда окончательно площадь щетки: = 100 [мм2] , ();

30. Окончательная плотность тока под щетками

= 0,1364 [А/мм2],

31. Длина коллектора

= 13,6 [мм].

Полная длина коллектора по оси вала = 17,6 [мм].

32. Проверка коммутации.

Ширина коммутационной зоны

= 11,55 [мм], где = 2- число секционных сторон в одном слое паза; = 9,3 [мм]; = 5,25 [мм]; a=1.

Для благоприятной коммутации необходимо соблюдать соотношение:

= 13,52 [мм].

Удельная магнитная проводимость для потоков рассеяния секции ОЯ приближенно определяется по следующей формуле:

= 3,5[Гн/м], где

= 36,12 [мм] при 2p=2;


РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ СИСТЕМЫ ДВИГАТЕЛЯ

Магнитная система электродвигателя с привёрнутыми полюсами

33. Длина воздушного зазора под полюсом:

= 0,2 [мм];

34. Высота сердечника якоря

= 0,0123 [м],

где диаметр вала = 0,0063 [м].

Проверка индукции в сердечнике якоря

= 0,4784 [Тл], где 0,93 - коэффициент, учитывающий лаковую изоляцию между листами пакета якоря.


35. Размеры полюса.

Осевая длина полюса = 0,0307 [м].

Высота сердечника полюса машин малой мощности предварительно может быть принята = 0,009 [м].

Индукция в сердечнике полюса = 1[Тл].

Тогда поперечное сечение сердечника полюса будет = 0,000369 [м2] , где - коэффициент магнитного рассеяния для машин малой мощности.

Ширина сердечника полюса = 0,0127 [м], здесь - коэффициент заполнения сечения полюса сталью при шихтованных полюсах.

36. Размеры станины:

Поперечное сечение станины = 0,000154 [м2] , где индукция = 1,2 [Тл].

Осевая длина: = 0,0347 [м];

Высота станины 0,0047 [м].

37. Эскиз магнитной системы двигателя

длина станины = 0,0838 [м]

= 0,018 [м] - длина сердечников полюсов;

= 0,0004 [м] - длина воздушного зазора;

= 0,012 [м] - длина зубцов якоря ;

= 0,0184 [м] - длина сердечника якоря;

= 0,0534 [мм].

38. МДС для воздушного зазора

Коэффициент воздушного зазора = 1,1364;

МДС для воздушного зазора = 12,72 [А].

39. МДС для зубцов якоря

Индукция по трем сечениям зубцов якоря в случае прямоугольного или круглого пазов: = 0,7185 [Тл]; = 1,59 [Тл]; = 1,59 [Тл].

МДС для зубцов = 46,26 [A],

где = 130 [A/м], == 4600 [A/м]

40. МДС для сердечника якоря.

Индукция в сердечнике якоря = 0.4784 [Тл].

МДС для сердечника якоря = 3,84 [A], где = 100 [A/м]

41. МДС для сердечника полюсов

Индукция в сердечнике полюса = 0,99 [Тл].

МДС для сердечника полюса = 4,5 [A] где = 250 [А/м]

42. МДС для станины.

Индукция в станине = 1,1928 [Тл].

МДС для станины = 41,9 [А], где = 500 [А/м]



43. МДС для воздушного зазора в стыке между станиной и полюсами.

Индукция в зазоре стыка =0,94 [Тл]. МДС для воздушного зазора в стыке =56,03336 [А], где[м].

44. Характеристика холостого хода (ХХ) двигателя.

Расчет характеристики холостого хода машины

Величины

, [Вб]

0,000168

0,000268

0,000336

0,000386

0,000436

, [Тл]

0,175

0,28

0,35

0,4

0,455

, [Тл]

0,35

0,574

0,7185

0,82

0,93

, [Тл]

0,79

1,27

1,59

1,81

2,06

, [Тл]

0,79

1,27

1,59

1,81

2,06

, [Тл]

0,23

0,38

0,4784

0,524

0,62

, [Тл]

0,49

0,79

1,0006

1,09

1,29

, [Тл]

0,59

0,95

1,1928

1,3

1,54

, [Тл]

0,49

0,79

1,0006

1,09

1,29

,[А/м]

100

110

130

160

200

,[А/м]

150

680

4600

14000

26000

,[А/м]

150

680

4600

14000

26000

,[А/м]

141,6

585

3855

11693

21700

,[А/м]

90

100

100

105

120

,[А/м]

100

150

250

330

760

,[А/м]

110

220

500

780

3800

,[А]

63,63

101,8

127,2

145,46

165,46

,[А]

1,7

7,02

46,26

140,32

260,4

,[А]

3,45

3,84

3,84

4,032

4,6

,[А]

1,8

2,7

4,5

5,94

13,6

,[А]

9,22

18,44

41,9

65,36

318,44

,[А]

156,8

252,8

316,8

348,8

412,8

,[А]

236,6

386,6

540,5

709,91

1175,3

Наконец строится характеристика ХХ (рис. 14):


45. МДС реакции якоря.

Поперечная составляющая МДС якоря определяется по так называемой переходной характеристике машины , = 60 [А]













Продольная составляющая МДС якоря определяется формуле = 3,1164 [А],

где [м].

Продольная коммутационная МДС якоря может быть определена по следующей формуле:

= 113,8876 [А], где = 0,0084 [м]

= 1 - относительная величина тока якоря в долях его номинального значения;

= 1 - относительная величина угловой частоты вращения якоря в долях ее номинального значения;

= 0,0116; = 0,0132; здесь - = 0,0146; = 0,055 [Ом]; = 0,0009 [с];

= 0,0034 [Гн] - средняя эквивалентная индуктивность секции якоря ;

= 13,6364 [А] - ток одной щетки ; = 6,81.

46.Полная МДС возбуждения двигателя при нагрузке на пару полюсов

= 654,38 [А]


РАСЧЕТ ОБМОТКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ (ОВ).

47. Число витков ОВ, приходящихся на один полюс

=24 округлить до целого большего значения.

48. Сечение и диаметр провода ОВ.

Плотность тока в обмотке = 5,8 [А/ мм2]

предварительно сечение не изолированного провода = 2,3511 [мм2] .

По ГОСТ 6324-52 окончательно: = 2,06 [мм2] ; диаметры неизолированного и изолированного провода dв = 1,62 [мм] и dв.и = 1,755 [мм].

49. Окончательная плотность тока в проводнике ОВ

= 6,62 [А/ мм2].

50. Сопротивление ОВ в нагретом состоянии при .

Средняя длина витка катушки

= 0,0679 [Ом], где =1,4 - коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления обмотки при нагревании её от 20 до ;

- средняя длина витка ОВ в [м], ,[мм2] определяемая по эскизу расположения обмотки на полюсе . lср  2(l0 +b0) = 0,124 [м]

51. Падение напряжения в ОВ

= 0,12 [В].

52. Проверка величины ЭДС якоря при нагрузке

= 4,1365 [В].

53. Требуемая площадь окна для размещения ОВ на полюсе

=90,14 [мм2] , где - коэффициент , учитывающий возможные неточности намотки рядов проволоки в катушке.

54. Фактическая площадь окна для размещения ОВ

= 99,154 [мм2]


ПОТЕРИ И КПД ДВИГАТЕЛЯ

60. Потери в меди ОЯ и ОВ.

Потери в меди ОЯ : = 10,04 [Вт];

Потери в меди последовательной ОВ : = 12,62 [Вт];

61. Переходные потери в контактах щеток и коллектора

= 13,6364 [Вт].

62. Магнитные потери на гистерезис и вихревые токи в стали якоря.

Масса стали сердечника якоря: = 0,0556 [кг].

Масса стали зубцов якоря: = 0,0319 [кг].

Потери на гистерезис и вихревые токи в сердечнике якоря

= 0,26 [Вт].

Потери на гистерезис и вихревые токи в зубцах якоря

= 1,707 [Вт].

Полные магнитные потери на гистерезис и вихревые токи в якоре

= 1,97 [Вт].

Удельные потери в стали:

= 20,5 [Вт/кг];

= 21,17 [Вт/кг].

= 3,5; = 4,4 .

63. Механические потери в двигателе

а) Потери на трение щеток о коллектор: = 3,47 [Вт],

где и [Нмм2]. - из табл.2 позиции 28 согласно принятой марки щеток; [мм2].- общая площадь прилегания к коллектору всех щеток, определяемая по данным позиции 29 , скорость Vк [м/с].

б) Потери на трение в шарикоподшипниках можно приближенно определить по формуле: = 1,7108 [Вт].

Масса якоря = 0,2632 [кг]..

Средняя объемная масса якоря и коллектора 103[кг/м3].

в) Потери на трение якоря о воздух можно приближенно определить по следующей формуле :

= 0,45 [Вт].

г) Полные механические потери в машине:

= 5,6 [Вт].

64. Общие потери в машине при полной нагрузке

= 47,37 [Вт],

где - учитывает добавочные потери в машине.

65. Коэффициент полезного действия при номинальной нагрузке двигателя

= 42,1 %,





По результатам проведенного расчета составляем спецификацию и чертим чертеж:





























Московский Авиационный Институт

(Государственный Технический Университет)

кафедра 310











Курсовая работа

по дисциплине Электромеханика


Электромагнитный расчет двигателя малой мощности















Выполнил студент

группы:



Принял:

Пенкин В.Т.













Москва, 2006 год

Список использованных источников


  1. Н.П. Ермолин. Расчет коллекторных машины малой мощности. 1973 г.

  2. Д.Э. Брускин, А.Е. Зорохович, В.С. Хвостов. Электрические машины и микромашины. 1981 г.

  3. Л.И Поспелов. Конструкции авиационных электрических машин, 1982 г.


© Рефератбанк, 2002 - 2018