Основные размеры электродвигателя

Введение

Проектирование электрической машины состоит из расчета и конструирования. Расчет машины в общем представляет собой математическую неопределенную задачу со многими решениями, так как число определяемых неизвестных больше числа уравнений, связывающих их. Вследствие этого в процессе расчета электрической машины приходится задаваться определенными значениями некоторых исходных электромагнитных и конструктивных величин, базируясь на опыте построенных машин, которые по ходу расчета проверяются и корректируются.

Результаты расчета электрической машины достаточно хорошо согласуются с опытом лишь при проектировании машин средней и большой мощности. В этом случае расчетные данные могут расходиться с соответствующими опытными значениями построенной машины в среднем на ±10 %. Расхождение между расчетными и опытными данными машины вызывается в основном непостоянством свойств применяемых в ней магнитных материалов и неизбежными погрешностями технологического процесса ее изготовления.

Еще менее точным оказывается расчет электрических машин малой мощности в диапазоне от долей ватта и до нескольких сотен ватт, так как в этих машинах относительно возрастают побочные явления (падения напряжения, отдельные потери и т.д.), не все поддающиеся точному расчету.

Электрические машины малой мощности применяются на практике преимущественно в качестве электродвигателей.

В настоящем учебном пособии дается систематизированный расчет асинхронных электродвигателей и электродвигателей постоянного тока последовательного и параллельного возбуждения в диапазоне мощностей от нескольких единиц до сотен ватт. Для облегчения расчета этих машин отдельные этапы расчета расположены в логической последовательности друг за другом с использованием основной системы единиц СИ.

Для расчета электрической машины малой мощности приводятся исходные данные в виде определенного задания на расчет.

Расчет машины заканчивается выполнением в масштабе поперечного сечения рассчитанного электродвигателя.

РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА МАЛОЙ МОЩНОСТИ

Основные размеры электродвигателя

Определение основных размеров – диаметра и длины пакета якоря – является одним из важнейших этапов расчета, так как правильно выбранные размеры якоря обеспечивают наиболее рациональное использование применяемых в машине материалов и более совершенную конструкцию ее в целом.

Якорь электродвигателя постоянного тока малой мощности представляет собой пакет, собранный из дисков, выштампованных из листовой электротехнической стали толщиной 0,5; 0,35 или 0,2 мм. Для определения основных размеров машины постоянного тока используется известная формула машинной постоянной.

Расчетная или внутренняя электромагнитная мощность Р _a электродвигателей постоянного тока, равная произведению э.д.с. при нагрузке на ток якоря, может быть определена следующим образом [1]:

Вт, (1.1)

где - к.п.д. электродвигателя предварительно выбирается по кривым (рис. 1.1) в зависимости от полезной мощности P₂.

Рис.1 Кривые к.п.д. электродвигателя постоянного тока в зависимости от полезной мощности на валу

при параллельном возбуждении

А, (1.2)

где – ток возбуждения.

Э.д.с. якоря электродвигателя. При нагрузке для продолжительного режима работы при параллельном возбуждении

(1.3)

В,

где .

Машинная постоянная определяет диаметр якоря машины и его расчетную длину в зависимости от расчетной мощности , частоты вращения , индукции в воздушном зазоре и линейной нагрузки якоря . Связь между этими величинами выражается следующим образом:

, (1.4)

где

-индукция в воздушном зазоре под полюсом при нагрузке, Тл,

-линейная нагрузка якоря, А/м,

-коэффициент полюсного перекрытия.

Индукция и линейная нагрузка выбираются в зависимости от отношений полезной мощности к частоте вращения (рис. 2)

В электродвигателях постоянного тока малой мощности отношение длины пакета якоря к его диаметру или диаметру расточки полюсов обычно находится в пределах:

(1.5)

Диаметр расточки полюсов и расчетная длина пакета якоря будут равны:

м, (1.6)

м, (1.7)

Окончательный диаметр якоря:

, (1.8)

где м

Рис.1.2 Кривые индукции в воздушном зазоре и линейной нагрузки якоря в зависимости от отношения полезной мощности к частоте вращения

Окружная скорость якоря

м/сек (1.9)

Полюсный шаг и расчетная полюсная дуга

м, (1.10)

м, (1.11)

где -число полюсов машины; в электродвигателях малой мощности обычно принимается:

-при мощностях до Вт;

-при мощностях свыше 200 Вт.

В электродвигателях постоянного тока малой мощности продолжительного режима работы длину воздушного зазора приближенно можно определить по формуле

м. (1.12)

это значение не должно отличиться от ранее выбранного более чем на 5 %

Следует отметить, что длина расчетной полюсной дуги маломощных машин, вследствие насыщения их тонких полюсных наконечников, обычно на меньше длины действительной полюсной дуги , поэтому