Рабочие характеристики

 

Для построения рабочих характеристик двигателя  при номинальном напряжении и токе возбуждения  принимаем, что потери холостого хода с нагрузкой практически не изменяются и составляют:

 

1,5+7,2+0,92+3,95+1,43=15,00 Вт.

 

МДС поперечной реакции якоря  для нескольких значений тока якоря позволяют представим зависимостью  от тока I в виде (п.12-14 [3]):

 

=66× / 2,21А.

 

МДС стабилизирующей обмотки возбуждения  для нескольких значений тока якоря представим зависимостью  от тока I в виде:

 

=66,3× / 2,21А.

 

Продольная коммутационная МДС якоря на один полюс представим зависимостью от тока I

 

0,5∙11978∙( / 2,21)³∙ 0,0117/((6,126+(1,167+1) / 2,21))∙(1+0,2∙3,14∙0,115/(0,015∙ 6,638))=11,20∙ /(6,126+0,98 ).

Задаваясь током якоря I_Т, определяем ЭДС обмотки якоря:

 

б) 220- ×16,69-2,5, В.

 

Вычисляем результирующую МДС возбуждения:

 

329-66× / 2,21+66,3× / 2,21+11,20∙ /(6,126+0,98 ), А.

 

По значению  программа автоматически находит из кривой холостого хода черт. РР1 удельную ЭДС якоря:

 

,  .

 

Определяем скорость вращения якоря

 

, об/мин.

 

Ток якоря при холостом ходе

 

=15,00/220=0,07, A.

 

Вычисляем ток двигателя:

 

I_Т+0,13 A.

Потребляемая мощность двигателя

 

220×(I_Т+0,13) Вт.

 

Полезная мощность на валу двигателя

 

(220- ×16,69-2,5) -15,00-5,72×(2,6/ / +0,13)², Вт.

 

Коэффициент полезного действия

 

.

 

Вращающий момент

 

, Н×м.

 

Результаты расчетов, по пп.15.1-15.12 для ряда значений тока якоря I_Т, сведены в табл. 3.4, рабочие характеристики двигателя приведены на черт РР1.

 

Таблица 3.4 Рабочие характеристики двигателя

,					n,				h
0,13	0,07	216,3	329	0,0658	3287	0,07	44	0	0,000	0,000
0,13	0,5	208,9	329	0,066	3165	0,50	139	89	0,640	0,269
0,13	0,7	205,5	329	0,0658	3123	0,70	183	128	0,699	0,392
0,13	0,8	203,8	329	0,0658	3097	0,80	205	147	0,717	0,454
0,13	0,9	202,1	329	0,0658	3071	0,90	227	166	0,731	0,517
0,13	1	200,4	329	0,0658	3046	1,00	249	184	0,739	0,578
0,13	1,1	198,6	329	0,0658	3018	1,10	271	202	0,745	0,641
0,13	1,15	197,8	329	0,0658	3006	1,15	282	211	0,748	0,672
0,13	1,24	196,2	329	0,0658	2982	1,24	301	226	0,751	0,725

 

В результате расчета и построения рабочих характеристик двигателя установлены номинальные значения:

 

=400 Вт; =1,24 А; =3000 об/мин; =0,725 Hм;

= 0,13 А; =0,751; = 1,24 A;

 

В табл..3.5 приведены рабочие характеристики двигателя (некоторые из них рассчитаны в относительных единицах) для автоматизированного построения на рис.3.8 при помощи редактора Exel. За базовые величины приняты номинальные значения, приведенные выше.

 

Таблица 3.5 Рабочие характеристики двигателя в относительных единицах

,					n,				h
0,13	0,07	216,3	329	0,0658	1,102	0,06	0,149	0	0,0	0,0
0,13	0,5	208,9	329	0,066	1,061	0,40	0,458	0,395	0,64	0,371034
0,13	0,7	205,5	329	0,0658	1,047	0,56	0,603	0,568	0,699	0,54069
0,13	0,8	203,8	329	0,0658	1,039	0,65	0,684	0,652	0,717	0,626207
0,13	0,9	202,1	329	0,0658	1,030	0,73	0,757	0,734	0,731	0,713103
0,13	1	200,4	329	0,0658	1,021	0,81	0,829	0,815	0,739	0,797241
0,13	1,1	198,6	329	0,0658	1,012	0,89	0,902	0,894	0,745	0,884138
0,13	1,15	197,8	329	0,0658	1,008	0,93	0,938	0,933	0,748	0,926897
0,13	1,24	196,2	329	0,0658	1,000	1,00	1,001	1,010	0,751	1,00

 

Тепловой расчет

 

Тепловой расчет выполняется согласно п. 10.11 [2] для оценки тепловой напряженности машины и приближенного определения превышения температуры отдельных частей машины.

Для приближенной оценки тепловой напряженности машины необходимо сопротивления обмоток привести к температуре, соответствующей заданному классу изоляции; при классе нагревостойкости В сопротивления умножаются на коэффициент 1,15.

Расчетные сопротивления:

обмотки якоря

 

16,69×1,15=19,19 Ом,

 

обмотки паралельного возбуждения

 

5057×1,15=5815,55 Ом,

 

стабилизирующей обмотки последовательного возбуждения

 

0,46 ×1,15=0,53 Ом.

 

Потери в обмотках:

 

1,24 ²×19,19=29,5 Вт,

0,13²×5815,55=98,3 Вт,

1,24 ²×0,53 =0,8 Вт,

Коэффициент теплоотдачи с внешней поверхности якоря (по рис.10.29) [2] при 3000∙ 0,073=219 (об/мин)∙м  90 .

Превышение температуры охлаждаемой поверхности якоря над температурой воздуха внутри машины определяется по (10.133) [2]:

 

(29,5(2×0,044/0,25)+3,95+1,43)/

/( × 0,073×0,044×90)= 17 .

 

Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки якоря определяется по (10.135) [2]:

a) периметр поперечного сечения паза по по (10.124) [2]:

 

2∙19 + 0,0055+ 0,0009= 0,0444 м;

 

б) перепад температуры

 

29,5×(2×0,044/0,25)/(26× 0,0444×0,044)∙∙((0,0055+ 0,0009)/(16×1,4)+0,0005 /0,16)= 0,70 ,

 

где 1,4

Превышение температуры охлаждаемой поверхности лобовых частей обмотки якоря над температурой воздуха внутри машины определяется из (10.134), (10.125) [2]:

29,5×(1-2×0,044/0,25)/( × 0,073×2×(0,2×0,115)× 90)= 10 ,

 

где 90  - коэффициент теплоотдачи с лобовых поверхностей обмотки якоря по рис. 10.29 [2] при 3000∙ 0,073=219 (об/мин)∙м; 0,023 м - вылет лобовых частей обмотки якоря.

Перепад температуры в изоляции лобовой части обмотки якоря определяется из:

 

а) ×=0,0444м;

б) 29,5×(1-2×0,044/0,25)×0,02/ (2×26×0,0444×8×1,4)= 0,015 .

 

Среднее превышение температуры обмотки якоря над температурой воздуха внутри машины определяется из (10.138) [2]:

 

 17+ 0,70)∙ ×2×0,044/0,25+(10+ 0,015)×(1-2×0,044/0,25)= 13

 

Сумма потерь, отводимых охлаждающим внутренний объем двигателя воздухом, согласно (10.120) [2],

 

136-0,1×98,3=126,17 Вт.

Условная поверхность охлаждения двигателя определяется из (10.137) [2]:

 

2∙(0,169+0,186) ∙(0,044+2×0,023)=0,064 м²,

 

Среднее превышение температуры воздуха внутри двигателя, согласно (8-142) [2]:

а) Коэффициент подогрева воздуха, (рис. 10.30) [2], при 3000∙ 0,073=219 (об/мин)∙м  625 .

 

б) 126,17/(0,064×625)= 3,2 .

 

Среднее превышение температуры обмотки якоря над температурой охлаждающей среды

 

= 13+ 3,2=16,2 .

 

Превышение температуры наружной поверхности обмотки возбуждения над температурой воздуха внутри машины:

а) периметр поперечного сечения условной поверхности охлаждения обмотки возбуждения П_В определяется по эскизу междуполюсного окна; определяют длины участков контура поперечного сечения обмотки; поверхности, прилегающие к сердечнику главного полюса, не учитываются  0,08 м.

б) наружная поверхность охлаждения катушки обмотки возбуждения:

0,239×0,008=0,002 м²;

 

в) потери мощности,отводимые охлаждающим внутрение обьёмы машины воздухом (ориентировочно принимаем 90%):

 

= =0,9×(98,3+0,8)=89,2 Вт;

 

г) коэффициент теплоотдачи с поверхности обмотки возбуждения (рис. 10.29) [2] при 3000∙ 0,073=219 (об/мин)∙м  42 .

 

д) = 89,2/(2×0,002×42)= 531 .

 

Перепад температуры в изоляции катушки:

а) средняя ширина катушки обмотки возбуждения,определяется по сборочному чертежу двигателя, =0,024 м;

 

б) 89,2/(2×0,002)(0,024 /(8×1,4)+  0,00000/0,16)= 75,7 ,

 

где  - часть теплоты катушки обмотки возбуждения, передаваемая через полюс.

 

1,4

 

принимаются, как и для изоляции обмотки якоря.

Среднее превышение температуры обмотки возбуждения над температурой охлаждающей среды

 

 531+ 75,7+ 3,2=609,9 .

 

Превышение температуры наружной поверхности коллектора над температурой воздуха внутри двигателя:

а) поверхность теплоотдачи коллектора

 

=3,14×0,04×0,009=0,001130 м²;

 

б) коэффициент теплоотдачи с поверхности коллектора (по рис. 10.31) [2] для окружной скорости коллектора =6,28 м/с  150 .

 

в) =(5,5+1,5)/(0,001130×150)= 41 .

 

Среднее превышение температуры коллектора над температурой охлаждающей среды (при входе охлаждающего воздуха со стороны коллектора) по (10.150) [2]

 

= 41+ 3,2=44,2

 

Таким образом, среднее превышение температуры обмотки якоря 16,2 , обмотки возбуждения 609,9 , коллектора 44,2  над температурой охлаждающей среды, что ниже предельных допускаемых значений для класса изоляции В 90 (130 -40 ).