2020-01-14
110
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 IТ, 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:
IТ+0,13 A.
Потребляемая мощность двигателя
220×(IТ+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 IТ, 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 ПВ 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 ).
