Завдання
За даними машини постійного струму потрібно: розрахувати і викреслити ескіз магнітного ланцюга машини; визначити Н.С. порушення при номінальному режимі; викреслити розгорнуту схему обмотки якоря. Тип обмотки - петльова.
Рішення
1 Визначимо номінальний основний магнітний потік з урахуванням генераторного режиму роботи; ([2]).
де,
Е ан = U н + [I ан * (Z a + z δ) 75 o +2 Δ U ш] = 230 + [155 * 1,24 * 0,073 +2 * 1] = 246В.-ЕРС при номінальному режимі;
(Z a + z δ) 75 o - опір обмотки якоря і додаткових полюсів при 75 О С = 1,24 (z a + z δ) 15 o = 1,24 * 0,073 Ом;
2а = 2 (а = 1) - число паралельних гілок обмотки;
Δ U щ = 1В-падіння напруги на щітковому контакті;
2р = 4 (р = 2) - число головних полюсів;
n = 1450 частота обертання;
N = 290 число активних провідників.
Звідси:
2 Побудуємо криву намагнічування машини, залежність основного магнітного потоку від нормальної сили збудження. Для цього розрахуємо магнітну ланцюг генератора ряду значень основного магнітного потоку - (0,5; 0,8; 1,0; 1,1; 1,2) Ф δ н
Дані розрахунків занесемо до таблиці 1.
Визначимо магнітне поле і Н.С. повітряного зазору.
Полюсний поділ.
Розрахункова полюсна дуга - b δ;
Довжина якоря в осьовому напрямку;
Розрахункова довжина якоря;
Індукція в повітряному зазорі;
Нормальна сила в повітряному зазорі;
Де: μ 0 - 4хπх10 -7 Гн / м - магнітна проникність сталі.
k δ - Коефіцієнт зубчастості, рівний
де t 1 - зубцеву поділ, рівне
b з 1 - ширина зуба у верхній частині, дорівнює
γ - коефіцієнт рівний
звідси
З цього
Визначимо магнітне поле і Н.С. зубцеву зони.
Зубцеву розподіл по підставі пазів:
Найменша ширина зубця:
Ширина зуба посередині висоти:
Визначимо індукцію в зубцях при k з = 0,9 - коефіцієнт заповнення пакету якоря сталлю;
Так як вентиляційних канавок не передбачено l c (довжина пакета сталі) = l a
Пазовий коефіцієнт біля основи паза:
Визначимо напруженість магнітного поля за характеристиками намагнічування для сталі 1211;
Для: Вз 1 = 1,4 Т намагніченість Нз 1 = 1580А / м вибираємо за таблицею намагніченості [2].
Вз 2 = 2,16 Т намагніченість Нз 2 = 66000А / м вибираємо по сімейства кривих (рис 2-9 [1]).
Вз ср = 1,71 Т намагніченість Нз ср = 8200А / м вибираємо за таблицею намагніченості [2].
Розрахункове значення напруженості магнітного поля;
Визначимо Н.С. для зубцевого шару;
Визначимо магнітне поле і Н.С. для сердечника якоря.
Висота сердечника якоря;
Індукція в осерді якоря; ((2-23), [1])
Напруженість магнітного поля в сердечнику якоря за характеристиками намагнічування для сталі 1211;
Н а = 458А / м
Середня довжина шляху магнітного потоку в сердечнику якоря;
Н.С. для сердечника якоря;
Визначимо магнітне поле і Н.С. для сердечника полюса.
Індукція в сердечнику полюса при k з = 0,95 ((2-27), [1]);
Напруженість магнітного поля в полюсі за характеристиками намагнічування для сталі 3413 (В п> 1,6 T);
Н m = 665А / м
Н.С. для сердечника полюса;
де
Визначимо магнітне поле і Н.С. для ярма.
Індукція в ярмі;
де
Звідси
Напруженість магнітного поля в ярмі за характеристиками намагнічування для сталі 1211, [2];
Н я = 800 А / м
Н.С. для ярма;
де:
середня довжина магнітної лінії в ярмі.
Звідси:
Визначимо Н.С. на полюс, необхідну для створення основного потоку;
Скориставшись даними таблиці 1 побудуємо криву намагнічування генератора, малюнок 1.
3 Визначимо коефіцієнт насичення магнітного кола;
4 Побудуємо перехідну магнітну характеристику генератора рис. 2, що представляє собою залежність індукції в повітряному зазорі при холостому ході від суми Н.С. повітряного зазору і зубців на один полюс.
З таблиці 1 візьмемо відповідні дані і розрахуємо.
За перехідною магнітної характеристиці генератора визначимо розмагнічувальних Н.С. поперечної реакції якоря.
де,
b δ - Розрахункове значення полюсної дуги;
А а - лінійне навантаження на якір -
5 Розрахуємо Н.С. обмотки збудження при номінальному режимі;
де 2 F o - Н.С. генератора на холостому ходу на пару полюсів, відповідна магнітному потоку Ф δн.
6 Визначимо число витків обмотки збудження на один полюс
де i в - орієнтовне значення струму збудження рівне 0,025 х I ан тому потужність генератора невелика.
7 Викреслити розгорнуту схему обмотки якоря, для цього;
Розглянемо тип обмотки.
Маємо: т = 2, 2р = 4, 2а = 8, Z = K = 28. За даних умов симетрія дотримуються тому 2а = 2рт і т = 2, а К / р = 28 / 2 = 14 - парне число.
Виходячи з вищезгаданого, отримуємо симетричну двоходовий двукратнозамкнутую петлеву обмотку.
Розрахуємо кроки обмотки
Визначимо перший частковий крок обмотки
Визначимо результатірующій крок обмотки і крок по колектору.
y = y k = +2 т.к. т = 2.
Другий частковий крок.
y 2 = y - Y 1 = 2 - 8 = -6
За відомим значенням кроків побудуємо таблицю з'єднань секційних сторін обмотки.
1 й хід 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27
обмотки 9 '11' 13 '15' 17 '19' 21 '23' 25 '27' 1 '3' 5 '7'
2 й хід 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
обмотки 10 '12' 14 '16' 18 '20' 22 '24' 26 '28' 2 '4' 6 '8'
Крок зрівняльних з'єднань першого роду.
y п = К / р = 28 / 2 = 14
Крок зрівняльних з'єднань другого роду.
Оскільки дві равнопотенціальние точки обмотки видалені на одній стороні якоря на y п = 14 елементарних пазів і належать одному ходу обмотки, то виконання зрівнювачів другого роду на одній стороні якоря неможливо. Для того, щоб зрівняти потенціали обмоток різних ходів необхідно з'єднати середину лобовій частині секції 1 на стороні протилежній колектору і колекторних пластину 2. Зрівняльний з'єднання другого роду досить одного, так як воно служить і зрівнювачем і для середини секції 15 і початку секції 16.
Зрівняльний з'єднання другого роду є одночасно і зрівнювача третього роду. Як видно з рис. 3 при русі колектора щітка В1 спочатку замкне пластини 1-2 і тим самим ліву половину секції 1, а потім пластини 2-3 - праву половину секції 1.
Література
1. Вольдек А.І. Електричні машини - Л.: Енергія 1978
2. Методичні посібники з розрахунками машин постійного струму. ЮУрГУ
3. Костенко М.П., Піотровський Л.М. Електричні машини. Ч.1. Машини постійного струму. Трансформатори - Л.: Енергія 1972
За даними машини постійного струму потрібно: розрахувати і викреслити ескіз магнітного ланцюга машини; визначити Н.С. порушення при номінальному режимі; викреслити розгорнуту схему обмотки якоря. Тип обмотки - петльова.
| № п / п | Найменування даних і геометричних розмірів | Дані |
| 1 | Режим роботи | Генератор |
| 2 | Потужність Р н, кВа | 35 |
| 3 | Напруга U н, У | 230 |
| 4 | Струм якоря I ан, А | 155 |
| 5 | Частота обертання n, об / хв | 1450 |
| 6 | Число головних полюсів 2р | 4 |
| 7 | Повітряний зазор під головними полюсами δ, мм | 2 |
| 8 | Зовнішній діаметр якоря D a, мм | 246 |
| 9 | Діаметр валу d в, мм | 75 |
| 10 | Довжина сердечника якоря l а, мм | 175 |
| 11 | Число радіальних вентиляційних каналів n в | - |
| 12 | Число пазів якоря Z | 29 |
| 13 | Глибина паза якоря h n, мм | 27 |
| 14 | Ширина паза якоря b n, мм | 10 |
| 15 | Кількість активних провідників N | 290 |
| 16 | Число паралельних гілок обмотки 2а | 2 |
| 17 | Опір обмотки якоря і додаткових полюсів при 15 О С (Z a + Z δ) 15 0, Ом | 0,073 |
| 18 | Зовнішній діаметр станини D 1, мм | 516 |
| 19 | Внутрішній діаметр станини D 2, мм | 465 |
| 20 | Довжина сердечника головного полюса l m, мм | 175 |
| 21 | Ширина осердя головного полюса b m, мм | 75 |
| 22 | Довжина станини l я, мм | 345 |
| 23 | Коефіцієнт полюсної дуги α δ | 0,64 |
| 24 | Коефіцієнт магнітного розсіювання σ | 1,178 |
| 25 | Число пазів Z | 28 |
| 26 | Число колекторних пластин До | 28 |
| 27 | Кількість полюсів 2 р | 4 |
| 28 | Число паралельних гілок 2 а | 8 |
| 29 | Число простих обмоток m | 2 |
1 Визначимо номінальний основний магнітний потік з урахуванням генераторного режиму роботи; ([2]).
де,
Е ан = U н + [I ан * (Z a + z δ) 75 o +2 Δ U ш] = 230 + [155 * 1,24 * 0,073 +2 * 1] = 246В.-ЕРС при номінальному режимі;
(Z a + z δ) 75 o - опір обмотки якоря і додаткових полюсів при 75 О С = 1,24 (z a + z δ) 15 o = 1,24 * 0,073 Ом;
2а = 2 (а = 1) - число паралельних гілок обмотки;
Δ U щ = 1В-падіння напруги на щітковому контакті;
2р = 4 (р = 2) - число головних полюсів;
n = 1450 частота обертання;
N = 290 число активних провідників.
Звідси:
2 Побудуємо криву намагнічування машини, залежність основного магнітного потоку від нормальної сили збудження. Для цього розрахуємо магнітну ланцюг генератора ряду значень основного магнітного потоку - (0,5; 0,8; 1,0; 1,1; 1,2) Ф δ н
Дані розрахунків занесемо до таблиці 1.
Визначимо магнітне поле і Н.С. повітряного зазору.
Полюсний поділ.
Розрахункова полюсна дуга - b δ;
Довжина якоря в осьовому напрямку;
Розрахункова довжина якоря;
Індукція в повітряному зазорі;
Нормальна сила в повітряному зазорі;
Де: μ 0 - 4хπх10 -7 Гн / м - магнітна проникність сталі.
k δ - Коефіцієнт зубчастості, рівний
де t 1 - зубцеву поділ, рівне
b з 1 - ширина зуба у верхній частині, дорівнює
γ - коефіцієнт рівний
звідси
З цього
Визначимо магнітне поле і Н.С. зубцеву зони.
Зубцеву розподіл по підставі пазів:
Найменша ширина зубця:
Ширина зуба посередині висоти:
Визначимо індукцію в зубцях при k з = 0,9 - коефіцієнт заповнення пакету якоря сталлю;
Так як вентиляційних канавок не передбачено l c (довжина пакета сталі) = l a
Пазовий коефіцієнт біля основи паза:
Визначимо напруженість магнітного поля за характеристиками намагнічування для сталі 1211;
Для: Вз 1 = 1,4 Т намагніченість Нз 1 = 1580А / м вибираємо за таблицею намагніченості [2].
Вз 2 = 2,16 Т намагніченість Нз 2 = 66000А / м вибираємо по сімейства кривих (рис 2-9 [1]).
Вз ср = 1,71 Т намагніченість Нз ср = 8200А / м вибираємо за таблицею намагніченості [2].
Розрахункове значення напруженості магнітного поля;
Визначимо Н.С. для зубцевого шару;
Визначимо магнітне поле і Н.С. для сердечника якоря.
Висота сердечника якоря;
Індукція в осерді якоря; ((2-23), [1])
Напруженість магнітного поля в сердечнику якоря за характеристиками намагнічування для сталі 1211;
Н а = 458А / м
Середня довжина шляху магнітного потоку в сердечнику якоря;
Н.С. для сердечника якоря;
Визначимо магнітне поле і Н.С. для сердечника полюса.
Індукція в сердечнику полюса при k з = 0,95 ((2-27), [1]);
Напруженість магнітного поля в полюсі за характеристиками намагнічування для сталі 3413 (В п> 1,6 T);
Н m = 665А / м
Н.С. для сердечника полюса;
де
Визначимо магнітне поле і Н.С. для ярма.
Індукція в ярмі;
де
Звідси
Напруженість магнітного поля в ярмі за характеристиками намагнічування для сталі 1211, [2];
Н я = 800 А / м
Н.С. для ярма;
де:
середня довжина магнітної лінії в ярмі.
Звідси:
Визначимо Н.С. на полюс, необхідну для створення основного потоку;
Скориставшись даними таблиці 1 побудуємо криву намагнічування генератора, малюнок 1.
3 Визначимо коефіцієнт насичення магнітного кола;
4 Побудуємо перехідну магнітну характеристику генератора рис. 2, що представляє собою залежність індукції в повітряному зазорі при холостому ході від суми Н.С. повітряного зазору і зубців на один полюс.
З таблиці 1 візьмемо відповідні дані і розрахуємо.
За перехідною магнітної характеристиці генератора визначимо розмагнічувальних Н.С. поперечної реакції якоря.
де,
b δ - Розрахункове значення полюсної дуги;
А а - лінійне навантаження на якір -
5 Розрахуємо Н.С. обмотки збудження при номінальному режимі;
де 2 F o - Н.С. генератора на холостому ходу на пару полюсів, відповідна магнітному потоку Ф δн.
6 Визначимо число витків обмотки збудження на один полюс
де i в - орієнтовне значення струму збудження рівне 0,025 х I ан тому потужність генератора невелика.
7 Викреслити розгорнуту схему обмотки якоря, для цього;
Розглянемо тип обмотки.
Маємо: т = 2, 2р = 4, 2а = 8, Z = K = 28. За даних умов симетрія дотримуються тому 2а = 2рт і т = 2, а К / р = 28 / 2 = 14 - парне число.
Виходячи з вищезгаданого, отримуємо симетричну двоходовий двукратнозамкнутую петлеву обмотку.
Розрахуємо кроки обмотки
Визначимо перший частковий крок обмотки
Визначимо результатірующій крок обмотки і крок по колектору.
y = y k = +2 т.к. т = 2.
Другий частковий крок.
y 2 = y - Y 1 = 2 - 8 = -6
За відомим значенням кроків побудуємо таблицю з'єднань секційних сторін обмотки.
1 й хід 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27
обмотки 9 '11' 13 '15' 17 '19' 21 '23' 25 '27' 1 '3' 5 '7'
2 й хід 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
обмотки 10 '12' 14 '16' 18 '20' 22 '24' 26 '28' 2 '4' 6 '8'
Крок зрівняльних з'єднань першого роду.
y п = К / р = 28 / 2 = 14
Крок зрівняльних з'єднань другого роду.
Оскільки дві равнопотенціальние точки обмотки видалені на одній стороні якоря на y п = 14 елементарних пазів і належать одному ходу обмотки, то виконання зрівнювачів другого роду на одній стороні якоря неможливо. Для того, щоб зрівняти потенціали обмоток різних ходів необхідно з'єднати середину лобовій частині секції 1 на стороні протилежній колектору і колекторних пластину 2. Зрівняльний з'єднання другого роду досить одного, так як воно служить і зрівнювачем і для середини секції 15 і початку секції 16.
Зрівняльний з'єднання другого роду є одночасно і зрівнювача третього роду. Як видно з рис. 3 при русі колектора щітка В1 спочатку замкне пластини 1-2 і тим самим ліву половину секції 1, а потім пластини 2-3 - праву половину секції 1.
Література
1. Вольдек А.І. Електричні машини - Л.: Енергія 1978
2. Методичні посібники з розрахунками машин постійного струму. ЮУрГУ
3. Костенко М.П., Піотровський Л.М. Електричні машини. Ч.1. Машини постійного струму. Трансформатори - Л.: Енергія 1972