Электрические машины. Проектирование двигателей

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЕЙ
ПОСТОЯННОГО ТОКА
Методические указания
по выполнению курсового проекта
для студентов направления подготовки
140400.62 – «Электроэнергетика и электротехника»,
профиль «Электропривод и автоматика промышленных
установок и технических комплексов»
Составители: А. М. Соин, Ю. П. Масков
Владикавказ 2014
0
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»
Кафедра теоретической электротехники и электрических машин
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЕЙ
ПОСТОЯННОГО ТОКА
Методические указания
по выполнению курсового проекта
для студентов направления подготовки
140400.62 – «Электроэнергетика и электротехника»,
профиль «Электропривод и автоматика промышленных
установок и технических комплексов»
Составители: А. М. Соин, Ю. П. Масков
Допущено
редакционно-издательским советом
Северо-Кавказского горно-металлургического института
(государственного технологического университета).
Протокол заседания РИСа № 4 от 16.07.2014 г.
Владикавказ 2014
1
УДК 621.3
ББК 31.261
С58
Рецензент:
доктор технических наук, профессор
Северо-Кавказского горно-металлургического института
(государственного технологического университета)
Васильев И. Е.
С58
Электрические машины. Проектирование двигателей постоянного тока. Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов направления подготовки 140400.62 – «Электроэнергетика и электротехника», профиль – «Электропривод и автоматика промышленных установок и технических комплексов» / Сост.:
А. М. Соин, Ю. П. Масков; Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет). –
Владикавказ: Северо-Кавказский горно-металлургический институт
(государственный технологический университет). Изд-во «Терек»,
2014. – 48 с.
В методических указаниях приводится подробный порядок расчета
двигателя постоянного тока при заданных исходных параметрах; даны
методические указания по выполнению каждого из разделов курсового
проекта; приведены ссылки на все расчетные формулы с указанием
страниц в рекомендуемых учебных изданиях; даны необходимые справочные материалы.
УДК 621.3
ББК 31.261
Редактор: Иванченко Н. К.
Компьютерная верстка: Куликова М. П.
 Составление. ФГБОУ ВПО «Северо-Кавказский
горно-металлургический институт
(государственный технологический университет)», 2014
 Соин А. М., Масков Ю. П., составление, 2014
Подписано в печать 23.11.2014. Формат 60х84 1/16. Бумага офсетная.
Гарнитура «Таймс». Печать на ризографе. Усл. п.л. 2,8. Уч.-изд. л. 1,96
Тираж 20 экз. Заказ №
. Северо-Кавказский горно-металлургический институт
(государственный технологический университет). Издательство «Терек».
Отпечатано в отделе оперативной полиграфии СКГМИ (ГТУ).
362021, г. Владикавказ, ул. Николаева, 44.
2
Содержание
1. Общие положения .................................................................................5
2. Техническое задание .............................................................................6
3. Содержание курсового проекта ...........................................................–
4. Учебные пособия ...................................................................................7
5. Указания к выполнению отдельных разделов курсового
проекта ...................................................................................................9
5.1. Магнитная цепь машины. Размеры, конфигурация,
материал .................................................................................................10
5.2. Расчет обмоток якоря, добавочных полюсов и стабилизирующей последовательной обмотки главных полюсов .............12
5.3. Расчет характеристик намагничивания и параллельной обмотки главных полюсов ................................................................14
5.4. Расчет щеток, коллектора и коммутационных параметров........16
5.5. Расчет параметров номинального режима и рабочих характеристик. Регулирование частоты вращения ..............................
17
5.6. Разработка конструкции (размещение обмоток главных и
добавочных полюсов, выполнение чертежей общих видов
в тонких линиях)............................................................................
5.7. Тепловой и вентиляционный расчеты ..........................................18
5.8. Расчет массы и динамических показателей .................................21
6. Оформление пояснительной записки ..................................................22
7. Защита проект ........................................................................................23
8. Контрольные вопросы ..........................................................................24
9. Литература .............................................................................................25
Приложение 1. Титульный лист курсового проекта ..............................26
Приложение 2. Бланк технического задания ..........................................27
Приложение 3. Варианты заданий ...........................................................28
Приложение 4. Машины постоянного тока серии 2П ...........................29
Приложение 5. Средние уровни привязки мощностей к высоте 31
оси вращения двигателей .............................................
Приложение 6. Увязка высот оси вращения с номинальными 36
мощностями для машин серии 2П ..............................
Приложение 7. Общий вид машин 2ПН и 2ПБ с h = 90–100 мм 38
(для 2ПН IP22, IC01, IM1001 и для 2ПБ IP44,
IC0141, IM1001) .............................................................
Приложение 8. Габаритно-массовые показатели машин 2ПН и 40
2ПБ (IM1001) c h = 90–100 мм .....................................
41
3
Приложение 9. Общий вид машин 2ПН и 2ПБ с h = 112–200 мм
(для 2ПН IP22, IC01, IM1001 и для 2ПБ IP44,
IC0141, IM1001) .............................................................
Приложение 10. Габаритно-массовые показатели машин 2ПН и 42
2ПБ (IM1001) с h = 112–200 мм ...................................
Приложение 11. Основные результаты расчёта .....................................43
Приложение 12. Форма штампа для основной надписи листов 44
курсового проекта..........................................................
48
4
1. Общие положения
Учебное проектирование машин постоянного тока проводится
студентами, обучающимися по направлению подготовки 140400.62
«Электроэнергетика и электротехника», специализация «Электропривод и автоматика», которое связано с эксплуатацией и проектированием электромеханических систем и установок. Силовой частью таких
систем являются двигатели постоянного тока.
Электропривод на постоянном токе значительно эффективнее по
производительности и точности, чем на переменном токе. Это обусловлено тем, что двигатели постоянного тока обеспечивают необходимые по форме механические характеристики, плавное и экономичное регулирование скорости вращения в широких пределах с сохранением во всём диапазоне регулирования высокого коэффициента
полезного действия, быстрые пуск, торможение, реверс и большие
кратковременные перегрузки. Двигатели постоянного тока применяются в металлообрабатывающих станках, бумагоделательных машинах, в текстильной, резиновой, полиграфической промышленности,
во вспомогательных механизмах в металлургии, на транспорте.
Конструкция двигателей постоянного тока сложнее, а их стоимость больше, чем стоимость асинхронных двигателей, однако благодаря перечисленным выше положительным свойствам удельный вес
двигателей постоянного тока в общем выпуске электрических машин
составляет в среднем 5% и имеет тенденцию к повышению.
Курсовой проект имеет целью ознакомить студентов с современной практикой и основными проблемами проектирования электрических машин, научить их применять полученные знания для решения
реальных инженерных задач, а также развить у них навыки самостоятельной работы и самостоятельного принятия решений. Работа над
курсовым проектом должна приучать студентов к пользованию широким кругом литературных материалов: рекомендованной литературой,
справочниками, стандартами, каталогами и т. п.
Проект разрабатывается студентами самостоятельно на основе
знаний, полученных при изучении теоретических курсов по теоретическим основам электротехники, электрическим машинам и ряда других, входящих в программы специализаций.
Каждый студент получает индивидуальное задание на проект и
выполняет его, пользуясь рекомендованной литературой и методическими указаниями к курсовому проекту. Курсовой проект рассчитан
на выполнение в течение одного учебного семестра.
5
2. Техническое задание
Задание на курсовой проект выдается руководителем проекта,
назначенным кафедрой. Оно содержит основные данные проектируемой машины, указания о режиме ее работы, конструктивном исполнении, виде защиты от окружающей среды, системе возбуждения и
системе вентиляции. Помимо этого могут быть также заданы дополнительные требования, например, диапазон регулирования частоты
вращения двигателя, момент инерции якоря и т. п. Требования к проектируемой машине, не оговоренные в задании, должны удовлетворять соответствующим ГОСТам. При работе над проектом (если
нет специальных указаний руководителя) следует ориентироваться
на конструктивное исполнение, принятое в машинах постоянного тока единой серии 2П (без компенсационной обмотки). Образец бланка технического задания приведён в приложении 2, варианты заданий
для курсового проекта – в приложении 3, краткая характеристика
машин постоянного тока серии 2П – в приложении 4.
3. Содержание курсового проекта
Курсовой проект выполняется на основании технического задания и состоит из пояснительной записки и графической части.
Пояснительная записка должна содержать расчеты, перечисленные в таблице 1, где также указан примерный объем работы, необходимой для выполнения каждого раздела в процентах ко всему объему
проекта. График выполнения проекта с указанием сроков выполнения
отдельных разделов по неделям семестра сообщается студентам при
выдаче задания.
Отдельные части проекта должны быть выполнены и представлены для проверки руководителю в сроки, указанные в графике. Это дает возможность своевременно исправить допущенные ошибки и организовать равномерную работу над проектом в течение семестра. К защите проекта должны быть представлены пояснительная записка и
графическая часть.
6
Таблица 1
Объем и график выполнения основных разделов
курсового проекта
№
Разделы проекта
Объем
Сроки
п/п
в%
выполнения
1 Магнитная цепь машины. Размеры, конфигурация,
7
1–2 недели
материал
2 Расчёт обмоток якоря, добавочных полюсов и
20
3–6 недели
стабилизирующей последовательной
обмотки
главных полюсов
3 Расчёт характеристики намагничивания и парал16
7–9 недели
лельной обмотки главных полюсов
4 Расчёт щеток, коллектора и коммутационных
5
9 неделя
параметров
5 Расчёт параметров номинального режима и рабо12
10–11 недели
чих характеристик. Регулирование частоты вращения
6 Разработка конструкции (размещение обмоток
25
12–14 недели
главных и добавочных полюсов, выполнение
чертежей общих видов в тонких линиях)
7 Тепловой и вентиляционный расчеты
8
15 неделя
8 Расчёт массы и динамических показателей
2
15 неделя
9 Завершение чертежей и оформление пояснитель5
16 неделя
ной записки
10 Итого
100
11 Сдача и защита курсового проекта
–
17–18 недели
Графическая часть должна быть выполнена на двух листах формата А1.
На первом листе размещаются:
- схема-развертка якорной обмотки;
- звезда и полигон якорной обмотки;
- рабочие характеристики и характеристики намагничивания;
- зубец и паз якоря со спецификацией.
На втором листе предоставляется чертеж машины в двух проекциях с необходимыми сечениями и разрезами.
4. Учебные пособия
Рекомендованная методика расчёта двигателя постоянного тока
изложена в учебнике «Проектирование электрических машин» под
7
ред. О. Д. Гольдберга [1].Однако для полноты проработки материала
необходимо также использовать и другие источники.
Так, в [2], кроме примера расчёта двигателя постоянного тока изложен также общий подход к проектированию электрических машин,
рассмотрены вопросы их надёжности и оптимального проектирования, представлены основные сведения об их конструктивных особенностях.
Методика инженерного расчёта серий электрических машин с
примерами представлена в [3] и может быть полезна при выполнении
курсового проекта. Однако следует иметь в виду, что при проектировании серий электрических машин необходимо учитывать ряд специфических требований, предъявляемых к единым сериям машин постоянного тока. При учебном проектировании единичной машины полное
использование этой методики не рекомендуется.
В [3] рассмотрены конструктивные особенности электродвигателей, технология их изготовления, а также приведены чертежи двигателей постоянного тока исполнений IP44, IC0141 и IP22, IC01.
В [4, 5] приведены технические данные и описаны особенности
конструкции и области применения электрических машин, дана общая
классификация электрических машин, приведены системы их охлаждения, рассмотрены конструкции и схемы обмоток машин постоянного тока, основные сведения по стандартизации в электромашиностроении и сведения по организации технического обслуживания и
ремонта электрических машин.
Примеры общей компоновки машин и конструкция отдельных
узлов и деталей, а также технология изготовления основных деталей и
сборок приведены в [6].
При выполнении чертежей общих видов двигателя постоянного
тока неоценимую помощь окажет [7].
Для успешного выполнения курсового проекта необходимо восстановить в памяти сведения, полученные из курса лекций по электрическим машинам, а также (или) использовать учебники, рекомендованные лектором или в данном пособии [8].
При разработке конструкции необходимо руководствоваться
имеющимися на кафедре теоретической электротехники и электрических машин чертежами машин постоянного тока, близких по мощности к габаритам, заданным в техническом задании. Большую помощь
в изучении и разработке конструкции окажут стенды с деталями машин постоянного тока и учебные плакаты, имеющиеся в лаборатории
электрических машин (ауд. 5–409).
8
5. Указания к выполнению отдельных разделов проекта
Учебными планами для направления подготовки 140400.62 –
«Электроэнергетика и электротехника» не предусмотрены лекции по
проектированию электрических машин. Поэтому, прежде чем приступить к проектированию, необходимо:
1. Восстановить в памяти сведения, полученные из курса лекций
по электрическим машинам или заново проработать теоретическую
часть курса по машинам постоянного тока, пользуясь рекомендованными учебниками, например [8]. При этом основное внимание должно быть уделено следующим вопросам: принцип действия машин постоянного тока; схема замещения и основные уравнения; расчёт магнитной цепи; реакция якоря; вопросы коммутации; режимы работы;
основные характеристики; методы пуска; способы регулирования частоты вращения.
2. По одному из учебников [1–5] проработать следующие вопросы:
- стандартизация в области электрических машин;
- главные размеры, машинная постоянная, подходы к проектированию электрических машин;
- материалы, применяемые в электромашиностроении;
- вопросы конструирования машин постоянного тока: механический расчёт вала, конструкции и схемы обмоток машин постоянного
тока; узел коллектора, станина, подшипниковые щиты, главные и добавочные полюса с обмотками;
- системы вентиляции электрических машин;
- методы теплового расчёта;
- требования к вентиляции, вентиляционный расчёт;
- примеры конструктивного исполнения двигателей постоянного
тока IP44, IC0141 и IP22, IC01.
При выполнении расчетов необходимо ориентироваться на хорошо проверенные серийные двигатели серии 2П. Это, однако, не
означает, что двигатель, спроектированный студентом, во всех деталях должен повторять каталожную машину. Отдельная серийная машина может отличаться от оптимальной с точки зрения использования
активных материалов, т. к. при проектировании серии электрических
машин большое внимание уделяется, например, наилучшему использованию технологического оборудования для изготовления двигателей
своей серии. А в этом случае приходится отступать от оптимальных
соотношений в одном отдельном двигателе. Студент же проектирует
9
одну машину, для которой должны быть выбраны оптимальные значения электромагнитных нагрузок, отношения длины машины к ее
диаметру и т. д.
5.1. Магнитная цепь машины
При выборе высоты оси вращения h следует пользоваться средним уровнем привязки мощностей двигателей к h (приложение 5) или
использовать уровень привязки, принятый в серии 2П (приложение 6).
Число полюсов машины 2р принимают при h < 112 мм равным 2, при
h > 112 мм 2р = 4. Наружный диаметр сердечника якоря Dн2 определяется по графику Dн2=f (Dн1), приведённому в [1],
где Dн1 – наружный диаметр станины по расчету. Расчетные значения
диаметров не должны превышать предельно допустимых значений
Dн1max и Dн2max.
При предварительном определении электромагнитных нагрузок А2[А/СМ], Вδ[TЛ] и КПД η, необходимо воспользоваться графиками, приведенными в [1], с. 225. При этом следует учесть, что при
h < 200 мм применяются полузакрытые овальные пазы, а при
h > 200 мм – открытые прямоугольные пазы.
В машинах серии 2П защищенного исполнения (IP22) при h < 220
мм применяют изоляцию класса нагревостойкости В, закрытого исполнения (IP44) – класса F. При расчете А2 и Вδ для машин закрытого
исполнения (IP44) при частотах вращения, отличных от 1500 об/мин
необходимо ввести поправочные коэффициентыК4 и К5, а для машин
защищенного исполнения (IP22) – дополнительно коэффициенты К1 и
К2 (см. [1], с. 226).
Электромагнитные нагрузки связаны с геометрическими размерами машины основным расчетным уравнением [1, 2]:
2 ⋅𝑙
𝐷н2
2
𝑃′⁄
𝑛
=
6,1⋅107
𝛼′𝐴2 𝐵δ
,
где l2 – длина якоря, мм;
P′– расчётная мощность, Вт;
n – частота вращения, об /мин;
α′ – расчетный коэффициент полюсной дуги (см. [1], с. 226.)
Из формулы следует, что чем больше А2 и Вδ, тем меньше габариты машины D2н2⋅ l2 при неизменной мощности Р′и частоте вращения n.
10
Выбор больших (по верхним пределам) значений А2 и Вδ приводит к
уменьшению габаритов машины, но одновременно увеличивается
нагрев и снижается КПД. При выборе низких значений А2 и Вδ увеличиваются габариты машины. Но и при выбранных электромагнитных
нагрузках А2 и Вδ произведение D2н2⋅ l2 ещё не определяет главные
размеры, т. к. этому произведению соответствует множество различных значений Dн2 и l2. Поэтому определение главных размеров сводится к выбору соотношений этих размеров λ = l′2/Dн2. Величина λ
может изменяться в широких пределах от 0,4 до 1,6. При выборе λ
следует учитывать, что в коротких машинах улучшаются условия
коммутации, т. к уменьшается величина реактивной ЭДС Eр. Однако
из экономических соображений длину якоря l2 стремятся увеличить,
т. к. стоимость коллектора и подшипников практически не зависит
от длины машины, а минимум меди обмотки якоря достигается при
приближении λ к 1,5.Значение λ не должно выходить за пределы
λmin = 0,9 и λmax = 1,5.
Если в результате расчета полученные значения λ < λmin, то надо
перейти на ближайшую меньшую, а если λ > λmax – на ближайшую
большую стандартную высоту оси вращения h.
Необходимо отметить, что в следующих разделах проекта возможны некоторые изменения главных размеров машины. В этом случае пересчета главных размеров производить не следует, достаточно
дать обоснование их изменения.
Величина воздушного зазора δ у машины без компенсационной
обмотки (КО) выбирается достаточной для того, чтобы знак магнитного поля по длине полюсной дуги не изменялся. В противном случае
может произойти опрокидывание поля. Однако увеличение δ приводит к увеличению мощности и габаритов обмотки возбуждения (ОВ).
В [1], с. 230 рекомендуется применение эксцентричного зазора для
уменьшения размагничивающего действия реакции якоря (РЯ) и
уменьшения уровня магнитного шума. Средние значения δ, применяемые на практике, приведены в [1], с. 231.
При выборе сердечников якоря, главных (ГП) и добавочных (ДП)
полюсов, а также станины, необходимо следовать рекомендациям,
приведенным в [1], с. 228…233. Высота ГП hп рассчитывается предварительно, а затем, после расчета ОВ и вычерчивания эскиза межполюсного окна с расположением катушки, величина hп уточняется. При
расчете ширины ГП bп используется предварительное значение магнитной индукции В′п.
11
Ширину ДП bд′ предварительно принимают по рис. 10–15, а величину воздушного зазора δд – по рис. 10–14, с. 233. При расчетах коммутационных параметров δд может уточняться.
Высоту станины hс1 рассчитывают по (10–12) исходя из предварительного значения магнитной индукции станине Bс′, которое рекомендуется принимать максимально допустимым. После расчета hс1 по
формуле необходимо проверить правильность расчета по рис. 10–17,
с. 233. Одновременно рассчитывается магнитная индукция в месте
распространения магнитного потока в станине при его входе в главный плюс Всп по (10–13), с. 236. Если Всп > 1,7 Тл, то hс1 надо увеличить.
Пример расчета размеров элементов магнитной цепи машины, а
также выбор её конфигурации и материала представлен в [1],
с. 234–235.
5.2 Расчет обмоток якоря, добавочных полюсов
и стабилизирующей последовательной обмотки главных полюсов
Тип обмотки якоря определяется числом главных полюсов 2р.
При 2р = 2 используют простую петлевую обмотку, и при 2р = 4 и токах якоря I2 < 700 A – простую волновую [1]. Все основные свойства
обмоток подробно освещены в [3], а рекомендации по выбору их основных параметров – в [1], с. 240. При простой волной обмотке число
пазов Z2 и количество коллекторных пластин К должно быть нечетным. При этом уменьшаются пульсации магнитного поля под полюсами, вызывающие появление переменной ЭДС, ухудшающей коммутацию. Количество секций по ширине паза Nш принимают равным
трем. При этом надо учитывать, что зубцовое деление по наружному
диаметру якоря t2 для h = 80–200 мм не должно выходить за пределы
10 > t2 > 20 мм. Предварительное значение числа витков обмотки якоря W2′, числа витков в секции W′с2 и число пазов Z2 ′ рассчитывают соответственно по формулам (10–20), (10–21) и (10–23), приведенным в
[1], и округляют до целого.
Конструкция коллектора и его диаметр зависят от мощности машины, частоты вращения и диаметра якоря. При выборе коллектора
необходимо следовать рекомендациям [1], с. 242. Для якоря с полузакрытыми пазами, если произведение 2cd < 9 мм, то применяют коллектор без петушков (здесь с – число элементарных проводников,
d – диаметр неизолированного провода), в противном случае – с петушками. Диаметр коллектора Dк округляют до целого из предпочти-
12
тельного ряда (см. [1], с. 242). Коллекторное деление tк, исходя из
технологии изготовления, должно быть не меньше 3мм при Dк =
56–125 мм и 3,5 мм при Dк = 160–280 мм.
При расчёте уточнённой линейной нагрузки А2 по (10–35) [1]
необходимо учитывать, что её значение не должно отличаться от
предварительного значения А′2 более чем на 10 %, в противном случае
надо изменить число витков W2.
При расчете зубцовой зоны якоря по [1] предварительно опреде′
ляют примерное значение высоты паза ℎп2
по рис. 10–21, и высоту
спинки якоря ℎс2 по (10–40). Рассчитанная при этом магнитная индукция в спинке якоря Bс2 не должна превышать значений, указанных в
таблице 9–10, с. 244. При использовании таблицы 10-9 частота перемагничивания вычисляется по формуле:
f = р𝑛н /60,
где 𝑛н – номинальная частота вращения по заданию.
Правильность расчетов конфигурации паза сердечника якоря подтверждается тем, что ширина зубца bз2, полученная по двум разным
формулам (10–37) и (10–36), одинакова.
Для машин с полузакрытыми пазами при h = 80–200 мм и степенью защиты IP22 для обмоток якоря применят провод ПЭТВ, для машин со степенью защиты IP44 – провод ПЭТ-155. При этом коэффициент заполнения паза Кп не должен превышать 0,75, а диаметр неизолированного провода d = 1,68 мм. Последнее связано с затруднением укладки проводов в паз. Поэтому при использовании (10–38) [1]
число элементарных проводников с последовательно принимают равными 1, 2, 3 – и т. д. до d < 1,68 мм.
При расчете удельной тепловой нагрузки А2 𝐽2 необходимо её
значение умножить на коэффициент К12 для машин исполнения IP22,
IC01, и дополнительно на К24 для этих же машин с частотой
вращения n, отличной от 1500 об/мин (см. [1], с. 246). Если расчетное
значение А2 𝐽2 превышает допустимое более чем на 15 %, необходимо
увеличить площадь поперечного сечения провода, высоту паза ℎп2 и
′′
площадь поперечного сечения паза 𝑆п2
.
Пример расчета зубцовой зоны и обмотки якоря приведен в [1],
с. 251–253. Проверка правильности расчета сопротивления обмотки
якоря 𝑟2 осуществляется по контрольному значению 𝑟2∗ (10–59).
13
При расчете обмотки ДП необходимо, чтобы ее МДС Fд могла
𝐹д
скомпенсировать МДС якоря F2 в зоне коммутации, т. е. Кд = 𝐹2 > 1
[1]. В расчетах при 2р = 4 принимают Кд = 1,25, а при 2р = 2 – 1,4. Рассчитанное предварительно значение плотности тока Jд′ в обмотке ДП
умножают на поправочный коэффициент К3 для машин исполнения
IP22, IC01 и дополнительно для этих же машин – на К6, если частота
вращения машины n отлична от 1500об./мин (см. табл. 10–4, 10–5)
[1]. При выборе марки провода для обмотки ДП необходимо руководствоваться табл. 10–14, с. 263. При сечениях S < 8 мм2 применяют
круглый провод, который выбирают из приложения 1, с. 384, а при
S > 8 мм2 − прямоугольный провод из приложения 2, с. 368. Марка
провода зависит от класса нагревостойкости изоляции. При применении прямоугольного провода необходимо следить, чтобы соотношение между размерами по меньшей a и большей b сторонам удовлетворяло условию b/а = 1,4…1,8. При формировании катушек размеры
проволоки должны быть увеличены на двустороннюю толщину изоляции, устройствость которой показано в [1], с. 390.
Пример расчета обмотки ДП приведен в [1], с. 265. Проверка правильности расчета сопротивления обмотки ДП осуществляется по
отношению rд/𝑟2 = 0,4…0,64, а пример расчета стабилизирующей последовательной ОВ ГП приведен в [1], с. 267. Проверка правильности
расчета сопротивления стабилизирующей последовательной обмотки
осуществляется по отношению 𝑟пос/𝑟2 = 0,04–0,12.
5.3. Расчет характеристики намагничивания и параллельной
обмотки главных полюсов
При расчете характеристики намагничивания магнитную цепь
машины разбивают на 6 физически однородных участков, в пределах
которых напряженность магнитного поля Н остается неизменной. В
число этих участков входит и зазор в стыке главного полюса и станины, возникающий из-за неплотности прилегания их поверхностей.
Схема расчета магнитной цепи следующая:
𝑆уч→Вуч →Нуч →𝐹уч →𝐹𝚺 ,
где 𝑆уч − площадь поперечного сечения участка;
Вуч, Нуч, 𝐹уч – магнитная индукция, напряженность магнитного поля
и МДС на каждом участке;
𝐹𝚺 – суммарная МДС.
14
При расчетах значения магнитного потока при номинальном режиме уточняются с учетом сопротивления обмоток якорной цепи, которые приводят их к рабочей температуре 75 ο С (класс изоляции В)
или 115 ο С (класс изоляции F).
При магнитных индукциях в зубцах якоря Вз2 < 1,8 ТЛ напряженность поля Нз2 определяется по основной кривой намагничивания
(см. [1], приложения 5…7, с. 390–391), а при Вз2 > 1,8 Тл необходимо
пользоваться приложениями 17…19, предварительно рассчитав коэффициент зубцов Кз2. Все расчеты рекомендуется вести по (10–58) ÷
(10–216) из [1]. Если уточненная магнитная индукция в станине Вс1
выше ранее принятой Вс1, более чем на 10 %, то следует увеличить
высоту станины hс1, одновременно уменьшив высоту полюса hп. При
расчете кривой намагничивания первый расчет проводят для номинального магнитного потока, полученного по уточненной формуле
(10–162). При этом в пояснительной записке приводят все формулы и
заполняют в табл. 10–15 столбец Ф = 100 %. Далее задают значения
магнитного потока 50, 75, 90, 110, 115 %, проводят расчеты по тем же
формулам и заполняют оставшиеся столбцы, при этом все расчеты
делают на черновиках и в пояснительной записке не приводят. Для
машин нормального исполнения коэффициент насыщения магнитной
цепи принимает значения Кнас = 1,2…1,6. Если по расчету значения
Кнас выходят за указанные пределы, то необходимо пересмотреть расчет зубцовой зоны машины и проконсультироваться с руководителем
проекта. Построение характеристики намагничивания рекомендуется
вести в относительных единицах:
∗
где Ф = Ф/Фн;
Ф∗ = f(𝐹𝚺∗ ),
𝐹𝚺∗ = FΣ/FΣн,
где Фн, FΣн – номинальные значения потока и суммарной МДС.
Пример расчета кривой намагничивания приведен в [1] на
с. 276–277. Построенная зависимость сравнивается с типовой, которая
приведена на с. 272.
При расчете параллельной обмотки возбуждения необходимо,
чтобы её МДС Fп была больше суммарной МДС FΣ на величину размагничивающего действия реакции якоря Fр2. С учетом МДС последовательной стабилизирующей обмотки Fпос необходимо, чтобы
Fп = FΣ + F2р – Fпос.
15
Применяемая в [1] методика позволяет избежать трудоемкого
определения размагничивающего действия поперечной МДС якоря с
помощью переходных характеристик. Для этого используют кривые
Кр2 = f(F2/FΣ) при различных значениях магнитной индукции в зубцах
(см. рис. 10–29, с. 275) [1] и размагничивающее действие реакции якоря определяют по формуле:
Fр2 = Кр2F2.
В двигателях с регулированием частоты вращения ослаблением
магнитного поля главных полюсов необходимо МДС Fп увеличить на
15 % введением коэффициента запаса Кзап= 1,15. На данном этапе расчета ширину катушки b′кп для определения средней длины витка обмотки принимают предварительно по (10–222) или (10–223) из [1].
После вычерчивания эскиза расположение обмоток в межполюсном
окне значение b′кп может быть уточнено.
Пример расчета параллельной ОВ представлен в [1], с. 279. Рекомендации по выбору плотности тока в параллельной ОВ приведены на
с. 278, диаметр провода можно выбрать из приложения 1, с. 384 [1].
5.4. Расчет щеток, коллектора и коммутационных параметров
Размеры щеток регламентированы ГОСТом и могут быть выбраны с учётом рекомендаций [1], с. 282. Ширина щетки влияет на ширину зоны коммутации bзк, которая, в свою очередь, определяет коэффициент зоны коммутации
Кзк = bзк /(τ–bнп),
где τ–bнп – расстояние между наконечниками главных полюсов. При
расчете bзк необходимо учитывать, что укорочение , входящее в формулу bзк, всегда берут со знаком ″+″, независимо от того, как выполнена обмотка якоря: с удлинением или с укорочением. Наибольшее
допустимое значение Кзк = 0,6–0,75. Для надежной работы машины
количество щеток в одном брикете должно быть не менее 2. При выборе щеток необходимо также учитывать число перекрытых щёткой
коллекторных пластин
𝛾 = 𝑡⁄𝑡k ,
где t – ширина щетки;
16
𝑡k – коллекторное деление. Для простой волновой обмотки рекомендуемые значения 𝛾 = 2– 4. Активная длина коллектора рассчитывается с учетом возможности правильного расположения щеток на одном
щеточном болту, типа щеткодержателя и сдвига щеток вдоль коллектора.
Пример расчета щеток представлен в [1] на c. 283, пример расчета
коммутационных параметров – на с. 286–287.При расчетах коммутации величина реактивной ЭДС коммутируемых секций Ер не должна
превышать 3,5 В для 2p = 4, h = 80–200 мм. Магнитная индукция в
сердечнике добавочных полюсов Bд не должна быть больше 1,6 Тл для
обеспечения линейной зависимости 𝐵Д = 𝑓(𝐼𝑎 ).
5.5. Расчет параметров номинального режима и рабочих
характеристик. Регулирование частоты вращения
В этом разделе уточняется принятое в начале расчета значение
КПД и строятся рабочие характеристики. При определении КПД
необходимо учесть следующие виды потерь:
- магнитные потери в спинке якоря и зубцах;
- электрические потери в обмотках якоря, добавочных полюсов,
возбуждения и переходных контактах щёток;
- механические потери на трение щёток о коллектор, на трение
подшипников и якоря о воздух и на вентиляцию;
- добавочные потери.
Сопротивления обмоток якорной цепи приводят к рабочей температуре. Расчет точек рабочих характеристик, соответствующих номинальной нагрузке, проводится так, чтобы одновременно найти ток
возбуждения, обеспечивающий при этой нагрузке номинальную частоту вращения. Последовательность расчета КПД и других технических показателей в номинальном режиме работы двигателя определяют в последовательности, изложенной в [1], с. 288–291. При этом полученные в расчете результаты вносят в столбец К = 1,00 таблицы на
с. 293. Дальнейшее заполнение таблицы производят по тем же формулам, изменяется только коэффициент нагрузки K = 0,1; 0,25; 0,5; 0,75;
1,25. Магнитный поток 𝛷 определяют по характеристике намагничивания по расчетному значению суммарной МДС 𝐹∑ . Суммарные потери в стали 𝑃𝐶𝑇.∑ и механические потери 𝑃МХ.∑ принимают неизменными. После расчетов по таблице строят рабочие характеристики
𝐼, ƞ, 𝑀2 , 𝑛 = 𝑓(𝑃2 ).
17
Если полученные энергетические показатели спроектированной
машины не удовлетворяют требованиям Т3 или ГОСТ, то необходимо
принять решение об изменении размеров или обмоточных данных
машины после согласования с руководителем проекта.
При регулировании частоты вращения вверх (уменьшением магнитного потока) или вниз (уменьшением напряжения на якоре) ток
якоря I2 поддерживают постоянным и равным номинальному. Тогда
при постоянном КПД машины в первом случае имеем регулирование
при постоянной мощности (𝑃2 = const), а во втором – при постоянном моменте (𝑀2 = const). Регулирование при 𝑀2 = const возможно
только при независимой вентиляции. При самовентиляции 𝑀2 уменьшается с понижением n, т. к. необходимо снижать 𝐼2 и 𝐼п. При расчетах можно принять, что при уменьшении частоты вращения n ток 𝐼2 и
поток 𝛷 уменьшаются каждый пропорционально √𝑀2 [1]. При этом
необходимо пользоваться рис. 10–33, с. 294. При регулировании частоты вращения n вверх от основной рассчитывают только режим, соответствующий 𝑛max . Последовательность расчета приведена в
[1], с. 295–296, пример расчета – на с. 296.
5.6. Разработка конструкции (размещение обмоток главных
и добавочных полюсов, выполнение чертежей общих видов
в тонких линиях)
После расчета геометрических расчетов машины и обмоток выполняется проверка возможности размещения обмоток в межполюсном окне. Пример такого размещения приведён в [1] на с. 281. С этой
целью на обычном листе или миллиметровке формата А4 вычерчивается в масштабе эскиз расположения катушек в межполюсном окне.
При этом достаточно применить один из масштабов уменьшения: 1:
2; 1:2,5; 1:4.
Для вычерчивания эскиза необходимо использовать ранее
найденные значения параметров в мм:
D1 − внутренний диаметр станины; D2 − внешний диаметр якоря; hп,
bп – высота и ширина главного полюса; hд, bд – высота и ширина добавочного полюса; 𝛿 − величина воздушного зазора; bп′ − ширина уступа главного полюса; hнп′ – высота наконечника главного полюса в сечении″𝑎 − 𝑎″ по рис. 10–11 [1].
Для формирования катушек используют ранее найденные предварительные значения ширины каждой катушки:
18
′
- главных полюсов 𝑏кп
(с. 278);
′
- добавочных полюсов 𝑏кд
(с. 263);
- последовательной обмотки 𝑏к′ пос. (с. 266).
Алгоритм расчета ширины и высоты каждой из катушек с учетом
изоляции и её разбухания:
 Количество проводников по ширине катушки Nш = 𝑏к′ /dк′,
где 𝑏к′ – предварительная ширина соответствующей катушки, мм;
𝑑′ − диметр круглого изолированного провода, мм.
Примечание: в случае прямоугольной проволоки вместо 𝑑′ используют размер проволоки по меньшей стороне 𝑎′ .
 Количество проводников по высоте катушки Nв = W/ Nш,
где W – число витков соответствующей катушки.
 Ширина и высота катушки из круглого провода
bк = 1,05Nш 𝑑′ + bиз; ℎk = 1,05𝑁в 𝑑′ + ℎиз ,
где bиз, hиз − ширина и толщина изоляции.
Примечание: в случае прямоугольного провода в формулах для
расчета bк и hк вместо 𝑑′ используют 𝑎′ и b ′соответственно. Устройство изоляции обмоток главных и добавочных полюсов приведено в
[1], приложений 31–33 или в [2, 3].
Катушки в межполюсном окне необходимо размещать так, чтобы
расстояние между ними не превышало 6 мм при h ≤ 200 мм и 8 мм при
h > 200 мм. Такие же расстояния должны быть между станиной и катушками. При формировании катушек можно использовать ступенчатую форму, при этом площади сечения катушек не должны изменяться.
Если при вычерчивании эскиза окажется, что размещение катушек невозможно, то надо увеличить внутренний диаметр станины с
соответствующим ее удлинением так, чтобы площадь поперечного
сечения станины осталась неизменной.
При разработке конструкции необходимо пользоваться заводскими чертежами близкой по мощности и частоте вращения машины заданного исполнения по степени защиты, способу охлаждения и монтажа. Чертежи можно найти также в одном из учебников [1– 5]. После
подбора чертежа и консультации с руководителем проекта необходимо детально изучить общую компоновку двигателя, значение отдельных деталей и узлов, их конструкцию. Большую помощь при этом
окажут макеты электрических машин и учебные плакаты, которые
19
имеются в лаборатории электрических машин. Только после этого
можно приступить к выполнению чертежа машины.
Начинают чертеж с вычерчивания активных частей машины по
размерам, которые получены при расчете. Примерная последовательность выполнения чертежа: вал−якорь–обмотка якоря–станина–обмотка возбуждения–обмотка добавочных полюсов–конструктивные
детали.
При конструировании особое внимание необходимо обратить на
увязку расчетных размеров активной части с установочными и присоединительными размерами принятой базовой машины серии 2П (приложения 7–10).
Основными расчётными размерами (мм) в соответствии с обозначениями, принятыми в [1], являются:
𝐷𝐻1 − наружный диаметр корпуса станины;
𝐷𝐻2 − наружный диаметр якоря;
𝑙2 − длина якоря;
𝛿 − воздушный зазор;
bнп −ширина полюсной дуги;
bп − ширина сердечника полюса;
bп′− ширина уступа полюса;
высота в сечении ″𝑎 − 𝑎″ (по рис. 10–11);
bд, lд − ширина и длина добавочного полюса;
𝛿Д − величина воздушного зазора под добавочным полюсом;
ℎc , 𝑙1 − высота и длина станины;
𝐷1 − внутренний диаметр станины;
ℎп − высота главного полюса;
𝐷𝐾 − наружный диаметр коллектора;
ℎc2 − высота спинки якоря;
bз2 − ширина зубца;
bк, hк − размеры катушек, главных добавочных полюсов и последовательной обмотки (см. [1], с. 281 или п. 5.6 настоящих указаний);
𝑁щб − количество щеток в одном брикете;
𝑙к − активная длина коллектора.
Для удобства использования расчетных данных рекомендуется
заполнить приложение 11 «Основные результаты расчета». При разработке конструкции проверяются размерные соотношения по расчету, при этом в них могут быть внесены частичные изменения, например, уточнена высота главного полюса, а, следовательно, и диаметр
20
станины, изменены диаметр и расположение аксиальных каналов и
т. д.
На чертеже необходимо представить общий вид машины в 2-х
проекциях с разрезами. Продольный разрез выполняется в верхней
части чертежа с одной стороны от осевой линии по оси главного полюса и с другой – по оси добавочного полюса. Поперечный разрез выполняется с одной стороны от осевой оси линии по сердечнику якоря
и с другой – по коллектору. На чертеже должны быть представлены
конструкции сердечника якоря, коллектора, подшипниковых узлов,
показано расположение лобовых частей обмотки якоря, расположение
траверсы, щеточных болтов и щеток, коробки выводов и т. д. В машинах с самовентиляцией необходимо выбрать конструкцию и размеры
вентилятора. Кроме общих видов должны быть начерчены паз и зубец
якоря в увеличенном масштабе с указанием расположения проводников и изоляционных материалов.
Все чертежи должны быть выполнены в соответствии с правилами Единой системы конструктивной документации (ЕСКД) [7]. На
каждом листе в правом нижнем углу размещается угловой штамп
(см. приложение 12). Спецификацию, содержащую 10–20 наименований основных деталей конструкции, можно разместить либо над угловым штампом, либо на отдельном листе формата 11, который подшивается в конце пояснительной записки.
5.7. Тепловой и вентиляционный расчеты
В результате теплового расчета определяется перегрев активных
частей машины над окружающим воздухом. Тепловой расчет рекомендуется проводить по тепловым схемам замещения по упрощенной
методике для определения средних перегревов стали, обмоток якоря и
возбуждения, а также коллектора над окружающим воздухом [1, 2].
Последовательность и пример теплового расчета приведены в [1],
с. 298–307. Сопротивления обмоток приводятся к максимально допустимой температуре. Среднее превышение температуры обмотки якоря над температурой окружающего воздуха внутри машины ∆𝑡 ′ , рассчитанное по (10–335) для машин исполнения IP22, IC01, снижают на
20 %, для обмотки параллельного возбуждения и добавочных полюсов
при расчетах по (10–374), (10–368) – на 30 %.
21
При расчете периметра поперечного сечения условной поверхности охлаждения катушек обмоток возбуждения главных и добавочных
полюсов можно использовать также эскиз размещения обмоток в
межполюсном пространстве. В результате вентиляционного расчета
определяют требуемый для охлаждения машины расход воздуха, который необходим для отвода тепла, расчет аэродинамического сопротивления на его пути, а также скорости струй, которые омывают
нагревающиеся части машины.
Вентиляционный расчет рекомендуется проводить по методике, изложенной в [1], с. 88–91. При этом необходимый (расчетный)
расход воздуха для машин исполнения IP22, IC01 рассчитывают по
(5–28), а для машин IP44, IC0141 – по (5–42). Действительный расход воздуха считают соответственно по (5–38) и (5–44). При использовании для расчета эквивалентного аэродинамического сопротивления воздухопровода Z для машин исполнения IP22, IC01 кривых 𝑍 =
𝑓(𝐷H2 ) необходимо учитывать, что на рис. 5–5, с. 89 допущена ошибка: значение параметра Z по оси ординат должно быть умножено на
103 .
В обоих случаях действительный расход воздуха должен быть
больше расчетного. Если действительный расход воздуха недостаточен, то можно либо увеличить наружный диаметр вентилятора 𝐷вен.2 и
уменьшить внутренний диаметр 𝐷вен.1 , либо увеличить длину лопаток
вентилятора 𝑙Л [1]. Пример вентиляционного расчета приведен в [1],
с. 307: для двигателей IP44, IC 0141 – п. 383–385, для двигателей IP22,
IC 01 – п. 386–398.
5.8. Расчет массы и динамических показателей
Масса, динамический момент инерции и электромеханическая
постоянная машина являются важными технико-экономическими показателями двигателей, особенно тех, которые используют в быстродействующих электроприводах. В курсовом проекте эти показатели
определяют по эмпирическим формулам, а не по чертежам отдельных
частей машины. Методика расчета этих показателей изложена в [1],
с. 307–309, пример расчета приведена с. 309.
Заключение. После завершения курсового проекта сравните основные показатели спроектированного двигателя с показателями аналогичных российских и зарубежных машин, приведенными в [1–
5]. По согласованию с руководителем проекта может быть проведена
22
также общая оценка технического уровня спроектированного двигателя по обобщенному показателю [1]. Для удобства сравнения основных
показателей рекомендуется заполнить приложение 11 «Основные результаты расчета».
6. Оформление пояснительной записки
Пояснительная записка должна быть выполнена на стандартных
листах формата А4 (поля: верхнее и нижнее – по 2 см, правое –
1,5–см, левое – 3 см), сброшюрована вместе с рисунками и представлена в твёрдом переплёте. Оборотная сторона листов не должна быть
использована. Титульный лист к записке составляется по приложению
1. Задание на курсовой проект (см. приложение 2), подписанное руководителем проекта, должно быть помещено на первой странице. Далее
следуют оглавление и текст записки. В конце записки приводится
список использованной литературы, причем на каждую из приведенных книг или статей должна быть ссылка в тексте записки.
Страницы записки необходимо пронумеровать, рисунки (эскизы,
графики) выполнить на отдельных листах миллиметровой бумаги. Пояснительная записка должна содержать окончательные варианты расчетов всех разделов.
В тексте записки необходимо давать краткие, но четкие пояснения расчетов. Принятые величины и конструктивные решения должны
быть строго обоснованы. Текст записки должен сопровождаться достаточным количеством иллюстраций (графиков, эскизов), в полной
мере поясняющих расчеты и принятые конструкции отдельных элементов машины.
При записи расчетов нужно вначале привести заголовок расчета
(или наименование рассчитываемого параметра), затем написать расчетную формулу в общем виде, переписать эту же формулу с заменой символов соответствующими числами и, наконец, дать численный результат с указанием единиц измерения полученной величины.
Промежуточные выкладки не приводить. Все расчеты вести в системе СИ.
При построении графиков и диаграмм необходимо выбирать
удобные масштабы величин (как правило, кратные числам 2;5;10 по
ГОСТ 2.302-68). Выбранный масштаб, обозначения осей и размерностей по ним указывать обязательно.
Основные правила выполнения диаграмм, изображающих функциональную зависимость двух или более переменных величин в си-
23
стеме координат, установлены в ГОСТ 2.319-81. Для элементов схем и
электрических величин следует пользоваться действующими ГОСТами: ГОСТ 2.721-74; ГОСТ 2.723-68; ГОСТ 2.728-74 и др.
Анализ результатов и выводы приводятся в самостоятельном разделе пояснительной записки.
7. Защита проекта
Защита проекта проходит перед комиссией из 2–3 преподавателей, включая руководителя проекта, в присутствии всех желающих
студентов и преподавателей. К защите допускаются проекты, подписанные автором и утвержденные руководителем. Подписи руководителя должны быть на всех чертежах и пояснительной записке. Пояснительная записка во время защиты передается в комиссию вместе с
зачетной книжкой.
В начале защиты студент делает 8–10 минутное сообщение о выполненной работе, которое должно содержать следующие разделы:
● задание на проект;
● главные размеры, их привязка к высоте оси вращения;
● основные конструкторские и расчетные решения, принятые при
электромагнитном расчёте (конструкция и схема обмотки якоря, марка провода, класс нагревостойкости изоляции, число полюсов, форма
и число пазов якоря, воздушный зазор, материал и конструкция сердечников главных и добавочных полюсов, устройство и параметры
обмоток главных, добавочных полюсов и последовательной стабилизирующей обмотки, их размещение в межполюсном окне, коммутационные параметры и щеточно-коллекторный узел);
● паспортные данные спроектированного двигателя;
● основные конструкторские решения, принятые при проектировании механической и тепловентиляционной подсистем (исполнение
по степени защиты и способу охлаждения, исполнение по способу
монтажа, материал корпуса и подшипниковых щитов, подшипниковые
узлы, система вентиляции).
В конце сообщения студент делает выводы по работе с кратким
обоснованием принятых технических решений.
После сообщения студенту могут быть заданы несколько вопросов, относящихся к спроектированной машине и к общей теории, расчету и конструкции машин данного типа.
24
Контрольные вопросы
1. Какая машина, быстроходная или тихоходная, имеет меньшие
габариты при той же мощности и почему?
2. Назовите диапазон изменения отношения 𝜆 = 𝑙2 /𝐷н2 и поясните, почему предпочтительнее брать максимальное значение λ?
3. Как влияет увеличение числа полюсов машины на магнитный
поток, длину коллектора и площадь поперечного сечения станины при
заданной магнитной индукции?
4. Как изменятся потери в стали, среднее напряжение между коллекторными пластинами и коэффициент использования машины с
увеличением числа и полюсов?
5. Зависит ли активная длина коллектора от количества полюсов
машины?
6. Как поперечная реакция якоря влияет на продольное поле машины и на каких характеристиках это влияние сказывается?
7. Как Вы объясните разницу в конструкции главных и добавочных полюсов?
8. Как и почему изменится коммутация при увеличении линейной нагрузки и частоты вращения?
9. Почему в машинах постоянного тока воздушный зазор в несколько раз больше, чем в машинах переменного тока?
10. Перечислите все критерии выбора величины воздушного зазора под главным полюсом. С какой целью этот зазор выполняют эксцентричным?
11. Почему значение магнитной индукции в добавочном полюсе
ограничиваются 1,6 ТЛ?
12. Для чего и каким образом в машине постоянного тока обеспечивается линейная зависимость между магнитной индукцией в добавочном полюсе и током якоря?
13. С какой целью используют прокладки между станиной и добавочным полюсом?
14. Объясните, почему при шихтовке главных полюсов применяют анизотропную холоднокатаную электротехническую сталь?
15. Как изменится устойчивость скоростной характеристики при
увеличении величины воздушного зазора?
25
16. Почему при регулировании скорости вниз от основной
уменьшение числа оборотов должно сопровождаться снижением момента?
17. Какое значение имеет коэффициент насыщения магнитной
цепи и как он связан с энергетическими показателями двигателя?
18. Почему при выборе числа пазов якоря 𝑍2 предпочтение отдают нечетному числу?
19. Из каких соображений выбирают число элементарных пазов в
реальном Nш?
20. Как могут измениться характеристики двигателя при отсутствии последовательной стабилизирующей обмотки?
21. Поясните, как охлаждаются машины исполнения IP22,
IC0141?
22. Какая конструкция изоляции принята в спроектированной
машине и чем определен ее выбор?
23. Перечислите различные виды исполнения машины по способу защиты от внешних воздействий и дайте характеристику их конструктивных особенностей.
Литература
1. Гольдберг О. Д., Гурин Я. С., Свириденко И. С. Проектирование электрических машин. Учеб. для ВТУЗов / Под ред. О. Д. Гольдберга, 2-е изд. перераб. и доп. М.: Высшая школа, 2001. 430 с.: ил.
2. Проектирование электрических машин. Учеб. пособие для
ВУЗов / Под ред. И. П. Копылова. 4-е изд. перераб. и доп. М.: Высшая
школа, 2005. 765 с.: ил.
3. Гурин Я. С., Кузнецов Б. И. Проектирование серий электрических машин. М.: Энергия, 1978. 480 с.
4. Справочник по электрическим машинам: В 2 т. / Под общей
ред. И. П. Копылова, Б. К. Клокова. М.: Энергоатомиздат, 1988, 1989.
1Т. 456 с.; 2 Т. 688 с.
5. Кацман М. М. Справочник по электрическим машинам. Учебное пособие. М: Издательский центр «Академия», 2005 г. 480 с.; ил.
6. Антонов М. В., Герасимова Л. С. Технология производства
электрических машин. М.: Энергоиздат, 1982 г. 511 с.
7. Александров К. К., Кузьмина Е. Г. Электротехнические чертежи и схемы. Второе издание, исправленное и дополненное. М.: Издательство МЭИ. 2004.
26
8. Гольдберг О. Д. Электромеханика / О. Д. Гольдберг С. П. Хелемская; под ред. О. Д. Гольдберга. М. Изд. центр «Академия», 2007.
27
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Титульный лист курсового проекта
Министерство образования и науки РФ
Северо-Кавказский горно-металлургический институт
(государственный технологический университет)
Кафедра теоретической электротехники и электрических машин
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к проекту двигателя постоянного тока
____________________________________________________________
(паспортные данные спроектированного двигателя)
Проект выполнил студент
группы _________________________
________________________________
(фамилия, и., о.)
« »
20 г.
________________________________
(подпись)
Проект утвердил
« »
20 г.
Руководитель ________________________
(уч. звание, степень, фамилия, и., о.)
________________________________
(подпись)
ВЛАДИКАВКАЗ 20___г.
28
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Задание на курсовой проект
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Спроектировать двигатель постоянного тока по следующим данным
Номинальный режим работы……………………….......Продолжительный (S1)
Номинальная отдаваемая мощность Р2н, кВт…………
Номинальное напряжение Uн, В……………………….
Номинальная частота вращения nн, об/мин…………...
Предел регулирования частоты вращения вверх от номинальной ослаблением
поля главных полюсов n maх, об/мин…………………..
То же, вниз от номинальной изменением напряжения на якоре n min,
об/мин……
Кратковременная перегрузка по току Imax/ Iн
Род возбуждения…………...........................Параллельное со стабилизирующей
последовательной обмоткой
Источник и условия питания...............................Тиристорные преобразователи
с коэффициентом пульсации
не более 1.1
Степень защиты от внешних воздействий……………IP____
Способ охлаждения…………………………………….IC____
Исполнение по способу монтажа……………………..IM1001
Климатические условия и категория размещения ….У4
Форма выступающего конца вала
Цилиндрическая
Способ соединения с проводимым механизмом
Упругая муфта
Дополнительные общие требования: показатели надежности и долговечности
– средний срок службы не менее 12 лет; средний ресурс – не менее 30 000 ч.;
средний ресурс подшипников – не менее 12 000 ч.; вероятность безотказной
работы при доверительной вероятности и наработке 2 000 ч. – 0,9.
Кроме того, дополнительными общими требованиями являются: применение
высоты оси вращения по ГОСТ 13267, установочно-присоединительных размеров по ГОСТ 18709 или 20839; обеспечение показателей надежности и
долговечности надежности по ГОСТ 20529 – 75.
Задание выдано студ. гр. ЭНб ________________
________20____г.
(фамилия, и., о.)
Руководитель проекта ________________________________________
(уч. звание, степень, фамилия, и., о.)
29
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Варианты заданий для проектирования
№
варианта
P2н ,
кВт
Uн ,
В
nн ,
об/мин
nmax,
об\мин
nmin,
об/мин
𝐼𝑚𝑎𝑥
𝐼н
1
1
2
3,0
3
220
4
1500
5
3000
6
500
7
1,5
Степень защиты и способ
охлаждения
8
IP22, IC01
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
7,5
5,5
4,0
11,0
11,0
3,0
15,0
4,0
11,0
7,5
15,0
11,0
4,0
4,0
3,0
7,5
4,0
3,0
11,0
4,0
220
220
220
220
220
220
220
220
220
220
220
220
220
220
220
220
220
220
220
220
3000
2200
1500
3000
2200
1000
3000
1000
1500
1000
1500
1000
3000
2200
1500
3000
1500
1000
3000
1000
3500
3500
3000
3500
2000
3500
2000
2000
3000
2000
3000
2000
3500
3500
3000
3500
3000
2000
3500
2000
750
500
500
750
500
300
750
300
500
300
500
300
750
500
500
750
500
300
750
300
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
1,5
IP22, IC01
IP22, IC01
IP22, IC01
IP22, IC01
IP22, IC01
IP22, IC01
IP22, IC01
IP22, IC01
IP22, IC01
IP22, IC01
IP22, IC01
IP22, IC01
IP44, IC0141
IP44, IC0141
IP44, IC0141
IP44, IC0141
IP44, IC0141
IP44, IC0141
IP44, IC0141
IP44, IC0141
22
18,5
220
3000
3500
1000
1,5
IP22, IC01
23
5,5
110
1500
4000
750
1,5
IP22, IC01
24
18,5
220
1500
3500
750
1,5
IP22, IC01
25
22
220
3000
3500
1000
1,5
IP22, IC01
26
30
440
3000
3500
1000
1,5
IP22, IC01
27
18,5
220
2200
3500
500
1,5
IP22, IC01
28
22
440
2200
3500
500
1,5
IP22, IC01
29
5,5
110
1000
3000
750
1,5
IP22, IC01
30
5,5
440
3000
3500
1000
1,5
IP22, IC01
30
Окончание приложения 3
1
2
3
4
5
6
7
8
31
5,5
110
750
3000
300
1,5
IP22, IC01
32
33
3,0
30
220
220
2200
1500
3500
3500
500
750
1,5
1,5
IP22, IC01
IP22, IC01
34
3,0
220
3000
3500
800
1,5
IP44, IC0141
35
5,5
110
3000
4000
1000
1,5
IP44, IC0141
36
11
220
2200
3500
700
1,5
IP44, IC0141
37
38
5,5
15
220
220
1500
1500
4000
3500
450
750
1,5
1,5
IP44, IC0141
IP44, IC0141
39
43
2,2
11
110
440
1000
1000
3000
3000
400
400
1,5
1,5
IP44, IC0141
IP44, IC0141
44
40
22
15
220
220
3000
2200
3500
3500
1000
1000
1,5
1,5
IP44, IC0141
IP44, IC0141
41
42
4,0
2,2
110
110
750
1500
3000
4000
300
750
1,5
1,5
IP44, IC0141
IP44, IC0141
43
3,0
110
2200
3500
1000
1,5
IP44, IC0141
44
45
2,2
15
110
220
2200
2200
3500
3500
750
750
1,5
1,5
IP44, IC0141
IP22, IC01
31
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Машины постоянного тока серии 2П
П4.1. Диапазон мощностей и преимущества
Серия 2П машин постоянного тока охватывает высота оси вращения от 90 до 315 мм и диапазон мощностей от 0,37 до 200 кВт.
Эти машины имеют следующие преимущества по сравнению с
машинами серии П:
- повышена перегрузочная способность машин;
- расширен диапазон регулирования скорости вращения двигателей;
- повышена мощность на единицу массы (масса двигателей
уменьшена в среднем на 10 %);
- улучшены динамические свойства двигателей (например, момент инерции уменьшен в среднем на 22 %);
- уменьшены шум и вибрация электродвигателей;
- увеличены надежность и ресурс работы машин;
- учтены рекомендации Международной электротехнической комиссии по установочно-присоединительным размерам и повышена
точность их выполнения.
П4.2. Структура условного обозначения
Основные сведения по конструктивному исполнению электрических машин, а также сведения по условиям их эксплуатации заложены
в условном обозначении машины. Для машин серии 2П структура
условного обозначения представлена в табл. П4.1.
П4.3. Конструктивные исполнения
Условия, в которых работают электрические машины, определяют их конструкцию.
Исполнение по степени защиты. Буквально – цифровое обозначение исполнения по степени защиты состоит из латинских букв IP и
двух цифр. Первая цифра (от 0 до 6) характеризует степень защиты
персонала от соприкосновения с частями, находящимися внутри машины, а также степень защиты самой машины от попадания в нее
твёрдых посторонних тел.
32
Таблица П 4.1
Структура условного обозначения машин серии 2П
2
П
Х ХХХ Х Х ХХ
Порядковый номер серии
Машина постоянного тока.
Исполнение по роду защиты и охлаждения:
Н – защищенное с самовентиляцией
Ф – защищенное с независимой вентиляцией
от постороннего вентилятора;
Б – закрытое с естественным охлаждением;
О – закрытое с обдувом от постор. вентилятора;
Высота оси вращения, мм: 90,100, 112,
132, 160, 180, 200, 225, 250, 280, 315.
Условная длина сердечника якоря:
М – первая длина,
L – вторая длина.
Г – с тахогенератором (отсутствие буквы Г
означает, что машина поставляется без
тахогенератора).
Климатическое исполнение и категория размещения (например У4 – машина предназначена
для районов с умеренным климатом для работы
в помещениях с искусственно-регулируемыми
климатическими условиями).
Вторая цифра (от 0 до 8) характеризует степень защиты от проникновения воды внутрь машины.
33
Для машин серии 2П приняты следующие степени защиты (ГОСТ
14254-80 и СТ СЭВ 247-76):
IP 22 – машина, защищенная от попадания твердых тел размером
более 12 мм и от капель воды, падающих под углом до 15 градусов к
вертикали;
IP 44 – машина, защищенная от попадания твердых тел размером
более 1 мм и от водяных брызг любого направления.
Исполнение по способу охлаждения. Обозначение способов
охлаждения состоит из букв IC и следующей за ними характеристики
цепей охлаждения.
Обозначение характеристики цепей охлаждения состоит из буквы, условно обозначающей вид хладоагента, и следующих за ней двух
цифр (при охлаждении машины только воздухом буква опускается).
Первая цифра условно обозначает устройство цепи для циркуляции
хладоагента, вторая – способ его перемещения. Наиболее распространенными являются (ГОСТ 20459-75):
а) устройство цепи для циркуляции хладоагента (первая цифра):
0 – свободная циркуляция;
1 – охлаждение с помощью подводящей трубы;
3 – охлаждение с помощью подводящей и отводящей труб;
4 – охлаждение с помощью наружной поверхности машины.
б) способ передвижения хладоагента (вторая цифра):
0 – свободная конвекция;
1 – самовентиляция;
5 – перемещение хладоагента с помощью встроенного независимого устройства;
6- перемещение хладоагента с помощью пристроенного независимого устройства.
Если машина имеет две или более цепей охлаждения, то в обозначении указывают характеристики всех цепей, начиная с цепи с более низкой температурой.
Обычно исполнение по способу защиты должно сочетаться с
определенным способом охлаждения. Для двигателей серии 2П эти
комбинации следующие:
1. Защищенное исполнение IP22 с самовентиляцией IС01 при
h = 90–315 мм обозначается 2ПН;
2. Защищенное исполнение IP22 о независимой вентиляцией от
пристроенного электровентилятора IC06 при h= 132…200мм – обозначается 2ПФ.
34
3. Защищенное исполнение IP 22 о независимой вентиляцией от
встроенного вентилятора IС05 при h = 225–315 мм обозначается 2ПФ;
4. Закрытое исполнение IP44 с естественным охлаждением или
самовентиляцией IС0041 или IС0141 при h = 90–200 мм обозначается
2ПБ;
5. Закрытое исполнение IР44 с наружным обдувом от пристроенного электровентилятора IС0641 при h = 132–200 мм обозначается
2ПО.
Исполнение по способу монтажа. Исполнение по способу монтажа (СТ СЭВ 246-76) обозначается двумя буквами IМ и следующих
за ними 4-х цифр. Первая цифра (от 0 до 9) дает группу конструктивного исполнения машины. Некоторые наиболее распространенные из
этих цифр:
1 – машина на лапах с подшипниковыми щитами;
2 машина на лапах с подшипниковыми щитами, с фланцем на
подшипниковом щите;
3 – машина без лап с подшипниковыми щитами с фланцем на одном подшипниковом щите;
4 – машина без лап, с подшипниковыми щитами, с фланцем на
станине.
Вторая и третья цифры обозначают способ монтажа. Например,
при группе конструктивного исполнения 1 цифры 00 обозначают машину с горизонтально направленным концом вала креплением к фундаменту лапами, 01 – с вертикально направленным концом вала вниз и
креплением к стене лапами, при группе 3 цифры 01 соответствуют
вертикально направленному концу вала вниз и креплению к фундаменту фланцем.
Четвертая цифра (от 0 до 8) обозначает исполнение выхода вала.
Например, 1 – машина с одним цилиндрическим концом вала, 2 – машина с двумя цилиндрическими концами вала, 3 – машина с одним
коническим концом вала.
Машины постоянного тока серии 2П имеют следующие исполнения по способу монтажа:
- горизонтальное или вертикальное на лапах при h от 90 до
315 мм;
- горизонтальное или вертикальное без лап с одним фланцем при
h от 90 до 200 мм.
Наиболее распространенным конструктивным исполнением машин являются IМ 1001 – с двумя подшипниковыми щитами на лапах,
35
с одним горизонтально направленным цилиндрическим концом вала
(см. приложения 7, 9).
Соединение с рабочей машиной электрических машин серии 2П
производиться эластичной зубчатой или клиноременной передачей.
Все машины изготавливаются с рабочим концом вала со стороны,
противоположной коллектору. Защищенные и закрытые электродвигатели горизонтального исполнения без тахогенератора могут выполняться по согласованию с заводом-изготовителем с двумя рабочими
концами вала.
Коробка выводов машин с высотой оси вращения 90 и 100 мм
расположена сбоку справа, если смотреть со стороны коллектора
(см. приложение 7) Коробка выводов машин с h = 112–200 мм расположена сверху на корпусе, а для машин с h = 225–315 мм расположена
на торце щита со стороны коллектора.
Габаритно-массовые показатели машин 2ПН и 2ПБ для высот оси
вращения от 90 до 200 мм представлены в приложениях 8, 10.
П4.4. Другие требования к двигателям серии 2П
Электродвигатели изготовляются с независимым возбуждением,
напряжение возбуждения 110 или 220 В независимо от величины номинального напряжения якоря. По требованию заказчика двигатели
могут изготовляться со смешанным возбуждением. Электродвигатели
допускают регулирование скорости вращения вверх от номинальной
путём уменьшения тока возбуждения, при этом устойчивая работа
двигателя должна обеспечиваться схемой управления электропривода.
Номинальный режим работы двигателей 2П – продолжительный
(S1 по ГОСТ 183-74). Электродвигатели допускают длительную работу при номинальном напряжении возбуждения и при пониженной
скорости вращения до 1 об /мин при 100 % Iн для типа 2ПФ, при
(90–100) % Iн для типа 2ПБ и (75–85) % Iн для типа 2ПО. Электродвигатели защищенного исполнения с самовентиляцией (2ПН, IСО1) допускают работу с номинальным током якоря в течение 1 часа при
снижении скорости вращения до 50 % nн.
Электродвигатели допускают кратковременные перегрузки по
току:
2Iн для типов 2ПН, 2ПФ, 2ПО, 2ПБ в течение 60 с.;
3Iн для типов 2ПН, 2ПФ, 2ПО в течение 10 с.;
4Iн для типа 2ПБ в течение 10 с.
36
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Средний уровень привязки мощностей ДПТ
к высоте оси вращения h
h,
мм
Pн (кВт) при различных значениях n , об/мин
3000
2200
1500
1000
750
600
М2, (Н·м),
1500
об/мин
Двигатели исполнения по защите IP22 со способом охлаждения IC01
80
90
100
112
132
160
180
200
225
250
280
280
315
0,75
1,1
–
1,5
2,2
3,0
4,0
5,5
7,5
11
15
18,5
22
30
37
45
55
–
75
90
–
–
–
–
–
–
–
0,55
0,75
–
1,1
1,5
2,2
3,0
4,0
5,5
7,5
11
15
18,5
22
30
37
45
–
55
75
90
110
132
160
–
–
–
0,37
0,55
–
0,75
1,1
1,5
2,2
3,0
4,0
5,5
7,5
11
–
15
18,5
22
30
–
37
45
55
75
90
110
132
160
200
0,18
0,25
0,37
0,55
–
0,75
1,1
1,5
2,2
3,0
4,0
5,5
7,5
–
11
15
18,5
–
22
30
37
45
55
75
–
90
110
37
0,12
0,18
0,25
0,37
–
0,55
0,75
1,1
1,5
2,2
3,0
4,0
5,5
–
7,5
–
11
15
18,5
22
30
37
45
55
–
–
75
0,9
0,12
0,18
0,25
–
0,37
0,55
0,75
1,1
1,5
2,2
3,0
4,0
–
5,5
–
7,5
11
15
18,5
22
30
–
37
–
45
55
2,35
3,5
–
4,8
7,0
9,5
14
19
25,5
35
47,5
70
–
95,5
118
140
190
–
235
285
350
475
575
700
840
1200
1270
Двигатели исполнения по защите IP44 со способом охлаждения
IC0141
80
90
112
132
160
180
200
0,55
0,75
1,1
1,5
2,2
3,0
4,0
5,5
7,5
11
15
18,5
22
30
0,37
0,55
0,75
1,1
1,5
2,2
3,0
4,0
5,5
7,5
11
15
18,5
22
0,25
0,37
0,55
0,75
1,1
1,5
2,2
3,0
4,0
5,5
7,5
11
–
15
0,18
0,25
0,37
0,55
0,75
1,1
1,5
2,2
3,0
4,0
5,5
7,5
–
11
38
0,12
0,18
0,25
0,37
0,55
0,75
1,1
1,5
2,2
3,0
4,0
5,5
–
7,5
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
1,5
2,35
3,5
4,8
7,0
9,5
14
19
25,5
35
47,5
70
–
95,5
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
Увязка высот оси вращения с номинальными мощностями
и частотами вращения для машин серии 2П
Высота оси
вращения h, мм
1
90
Номинальные значения мощности, кВт и КПД,
%, при условной длине станины
M
L
Pном
ƞном
Pном
ƞном
2
3
4
5
0,17
48,5
0,20
54,0
nном ,
об/мин
6
750
90
90
90
90
100
100
100
100
100
112
112
112
112
112
132
132
0,25
0,37
0,71
1,0
0,37
0,50
0,75
1,2
2,0
0,6
0,85
1,5
2,5
3,6
1,6
2,5
56,0
64,5
70,0
72,0
59,5
66,0
71,5
76,5
79,5
59,5
64,5
71,5
76,5
79,0
68,5
73,0
0,34
0,55
0,90
1,3
0,42
0,63
1,1
1,7
2,2
0,8
1,25
2,2
3,4
5,3
1,9
3,0
60,0
67,5
73,0
78,0
60,0
67,0
74,0
78,0
81,0
63,0
68,5
75,5
79,0
81,5
71,0
75,5
1000
1500
2360
3000
750
1000
15000
2200
3000
750
1000
1500
2200
3000
750
1000
132
132
132
160
160
160
160
160
180
180
4,0
7,0
10,5
3,0
4,5
7,5
13,0
18,0
5,6
8,0
79,0
83,0
84,5
76,0
79,5
83,5
86,5
87,5
79,0
82,5
5,5
8,5
14,0
4,0
6,3
11,0
16,0
24,0
7,1
10,0
80,5
84,0
86,0
78,5
81,5
85,5
87,0
88,0
80,0
82,5
1500
2240
3000
750
1000
1300
2200
3150
750
1000
39
Окончание приложения 6
1
180
180
180
200
2
15,0
26,0
37,0
8,5
3
86,0
88,5
89,0
81,5
4
18,5
30,0
42,0
11,0
5
87,0
89,0
90,0
83,5
6
1500
2240
3000
800
200
200
200
200
225
225
225
225
225
250
13,0
22,0
36,0
60,0
7,5
11,5
15,0
22,0
37,0
18,5
84,5
87,5
89,5
90,0
77,0
79,5
80,5
82,0
86,5
80,5
16,0
30,0
53,0
75,0
15,0
18,5
26,5
45,0
22,0
86,5
88,5
90,5
91,5
79,0
83,0
84,5
87,5
82,0
1120
1500
2200
3150
500
600
750
1000
1500
630
250
250
250
280
280
280
22,0
37,0
55,0
30,0
45,0
75,5
81,0
85,0
87,0
84,5
86,5
88,5
30,0
45,0
75,0
37,0
55,0
90,0
84,0
85,5
89,0
86,0
87,5
88,6
750
1060
1500
600
750
1180
280
110
89,5
132
90,0
1000
40
ПРИЛОЖЕНИЕ 7
Общий вид машин 2ПН и 2ПБ с h = 90…100 мм (для 2ПН IP22, IC01, IM1001
и для 2ПБ IP44, IC0141, IM1001)
41
ПРИЛОЖЕНИЕ 8
Габаритно-массовые показатели машин 2ПН, 2ПБ ( IM1001)
c высотой оси вращения 90–100 мм
Тип машины
2ПН90М
2ПБ90М
2ПН90L
2ПБ90L
2ПН100М
2ПБ100М
2ПН100L
h
l1
Размеры, мм
l30 l31 l10 b10 d1 b1 h5 d10 d30 d31
90 40
100 50
56 125 140 16
414
63 140 160 22
5
42
Масса,
кг
199
24
0,016
0,004
215
27
0,02
0,05
26
0,044
0,011
39
0,048
0,012
18 10 196 145
6 24,5 12 220 155
434
Маховой Момент
момент, инерции
(кг м2)
кгм2
h31
235
ПРИЛОЖЕНИЕ 9
Общий вид машин 2ПН и 2ПБ с h = 112–200 мм (для 2ПН IP22, IC01, IM1001
и для 2ПБ IP44, IC0141, IM1001)
43
ПРИЛОЖЕНИЕ 10
Габаритно-массовые показатели машин 2ПН, 2ПБ (IM1001) c высотой оси вращения 112–200 мм
Тип
машины
2ПН112М
2ПБ112М
2ПН112L
2ПБ112L
2ПН132М
2ПБ132М
2ПН132L
2ПБ132L
2ПН160М
2ПБ160М
2ПН160L
2ПБ160L
2ПН180М
2ПБ180М
2ПН180L
2ПБ180L
2ПН200М
2ПБ200М
2ПН200L
2ПБ200L
Масса, Маховой Момент
кг
момент инерции
(кгм2)
кгм2
Размеры, мм
h
l1
l30
l31
l20
b10
d1
b1
h5
d10
d30
h31
112
50
490
121
159
190
24
8
27
12
237
218
237
218
277
258
277
273
530
132
80
610
162
203
216
38
10
41
650
160
645
149
254
254
15
378
258
47
0.06
0.015
56
0.07
0.018
86
0.15
0.038
96
0.19
0.048
141
0.33
0.083
159
0.42
0.100
213
0.80
0.200
234
0.90
0.230
282
1.00
0.250
325
1.20
0.300
435
695
180
100
765
190
279
279
42
12
45
470
805
200
785
305
318
48
14
51.5
845
44
19
517
ПРИЛОЖЕНИЕ 11
Основные результаты расчета
№
п/п
1
2
3
4
5
Наименование
Высота оси вращения
Номинальный ток
Ток возбуждения
Номинальный КПД
Частота вращения холостого хода
Обозначение
h
Iан
Iвн
ƞн
n0
Размерность
Величина
мм
А
А
–
об/мин
Главные размеры и основные параметры магнитопровода
№ п/п
1
Наименование
2
Обозначение
3
Размерность
4
Якорь и воздушный зазор
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Материал сердечника
Наружный диаметр
Dн2
Внутренний диаметр
D2
(диаметр вала)
Полюсное деление
τ
Число пазов
Z2
Воздушный зазор
δ
Расчетный
коэффициент
α′
полюсной дуги
Расчетная длина сердечника
l2′
якоря
Отношение расчетной длиλ= l2′/Dн2
ны сердечника якоря к
наружному диаметру якоря
Главные полюса
Материал сердечника
Длина
lп
Высота полюса
hп
Ширина полюса
bп
Высота полюсного накоhнп
нечника
Ширина уступа полюса
bп
Число полюсов
2p
45
мм
мм
мм
–
мм
–
мм
–
мм
мм
мм
мм
мм
–
Величина
5
Продолжение приложения 11
1
2
3
4
5
Добавочные полюса
Материал сердечника
15 Длина
16 Высота полюса
17 Ширина полюса
lД
hД
bД
мм
мм
мм
Станина (ярмо статора)
Материал сердечника
19 Длина
20 Высота
21 Внутренний диаметр
22 Наружный диаметр
l1
hc1
D1
Dн1
мм
мм
мм
мм
Обмотки
№ п/п
Наименование
1
2
Обмотка якоря
Тип обмотки
Марка провода
1
Число параллельных ветвей
2
Размеры проводника
3
4
5
6
7
Обозначение
3
Число эффективных проводников
Число секций в одном слое
паза
Число витков в секции
Число элементарных проводников
Плотность тока
46
Размерность Величина
4
5
2a
d/dиз ,
𝑎×𝑏
𝑎из × 𝑏из
Nп2
мм
Nш
-
Wc2
с
-
J
А/мм2
-
Продолжение приложения 11
1
8
2
Число эффективных проводников в пазу
9
Сопротивление
10 Масса
11 Форма паза
12 Коэффициент
заполнения
(для всыпной обмотки)
Обмотка возбуждения (параллельная)
Марка провода
13 Число параллельных ветвей
14 Размеры проводника
3
𝑁п2
𝑧2
ra
mм2
–
Kп
ап
d/dиз ,
𝑎×𝑏
𝑎из × 𝑏из
15 Плотность тока
Jп
16 Число витков на полюсах
Wп
17 Сопротивление
rп
18 Масса
mmп
19 Ширина катушки
bк
20 Высотка катушки
hк
Обмотка возбуждения (последовательная)
Марка провода
21 Число параллельных ветвей
aпос
22 Размеры проводника
d/dиз ,
𝑎×𝑏
𝑎из × 𝑏из
23 Плотность тока
Jпос
24 Число витков на полюс
Wпос
25 Сопротивление
rпос
26 Масса
mм пос
27 Ширина катушки
bк
28 Высотка катушки
hк
Обмотка добавочных полюсов
Марка провода
29 Число параллельных ветвей
ад
47
4
Ом
кг
–
–
–
мм
А/мм2
–
Ом
кг
мм
мм
–
мм
А/мм2
–
Ом
кг
мм
мм
–
5
Продолжение приложения 11
1
30
2
Размеры проводника
31
32
33
34
35
36
Плотность тока
Число витков на полюсах
Сопротивление
Масса
Ширина катушки
Высотка катушки
3
d/dиз ,
𝑎×𝑏
𝑎из × 𝑏из
Jд
Wд
rд
mмд
bк
hк
4
5
А/мм2
–
Ом
кг
мм
мм
Коллектор и щетки
№ п/п
1
2
3
4
5
6
Наименование
Диаметр коллектора
Длина коллектора
Марка щеток
Число щеток в брикете
Контактная площадь щетки
Плотность тока
Обозначение
Dк
lк
–
Nщ
𝑡×𝑎
Jщ
Размерность Величина
мм
мм
–
–
мм2
А/см2
Электромагнитные нагрузки
№ п/п
1
2
3
4
5
Наименование
Обозначение Размерность Величина
Индукция в воздушном зазоре
Bδ
Тл
Линейная нагрузка
A2
А/см
Индукция в зубцах якоря
Bz2
Тл
Индукция в спинке якоря
Bc2
Тл
Индукция в станине
Bc1
Тл
Потери при номинальной нагрузке
№ п/п
Виды потерь
Обозначение
1
Суммарные
магнитные
PстΣ
потери в стали
2
Суммарные механические
PмхΣ
потери
3
Добавочные потери
Pдн
4
Суммарные потери в двиPΣн
гателе
5
КПД двигателя
ƞн
48
Размерность
Вт
Вт
Вт
Вт
Вт
Величина
ПРИЛОЖЕНИЕ 12
Форма штампа для заполнения основной надписи листов курсового проекта
49