где Pa.n-hrg, - электрические потери в обмотке добавочных полюсов, Вт; 5д - условная поверхность охлаждения катушки добавочного полюса, мм2.

Для многослойных катушек из изолированного провода

5д = ср,дП.,д. (10.196)

где Пн,д - периметр поперечного сечения условной поверхности охлаждения полюсной катушки, мм.

Указания к определению Пк,в относятся и к определению Пк,д (см. рис. 10.36). Средние значения Пк,д приведены на рис. 10.39:

5д = ср,д(к,д +0.6ft). (10.197)

где а и b - высота и ширина шины, мм.

Средние значения коэффициента теплоотдачи а[ для машин со степенью защиты IP22 приведены на рис. 10.40.

Перепад температуры в изоляции многослойных катушек добавочных полюсов, °С,

э,д / *к,д

и8.Д

(10.198)

где &к,д-щирина катушки добавочного полюса, мм; &из,д=0,2мм- односторонняя толщина дополнительной изоляции катушки добавочного полюса; при отсутствии такой изоляции Ьнз,д=0; Х иЯ,экв определяют так же, как и для обмотки возбуждения; для катушек из провода прямоугольного сечения первое слагаемое в скобках равно нулю.

Среднее превышение температуры обмотки добавочных полюсов над температурой воздуха внутри машины, °С,

Д0;,д = Д®к,д + Д0 з,к,д. (10.199)

Среднее превышение температуры обмотки добавочных полюсов над температурой охлаждающей среды, °С,

Д0д.= Д®;,д + Д®в. (10.200)

где Две определяют по (10.186).

Компенсационная обмотка (стержневая). Превышение температуры поверхности полюсного наконечника главного полюса над температурой воздуха внутри машины, °С,

Д0 1 = 0.9(3 .+Я ;)/5 а;, (10.201)

где Рэ.ст - электрические потери в стержнях компенсационной обмотки, Вт:

Рз.ег = /2 2/7PC. Ni /ст1 10-74?!; (10.202)

Ри,п - добавочные магнитные потери в полюсных наконечниках, обусловленные пульсацией магнитной индукции, Вт:

р = А

10* )

10<=

(10.203)

Коэффициент Ап,н принимают в зависимости от толщины лигтпп главного полюса: лппш листов

Толщина листов, мм

Йп н.....

0,5 1.5

1.0 2.8

1.5 4,0

2,0 5.2

В (10.203) Ьт.н - длина дуги полюсного наконечника, мм; [ - длина главного полюса, мм.

Условная поверхность охлаждения полюсных наконечников главных полюсов, мм,

Su = 2pbmnL. , I (10.204)

Перепад температуры в изоляции стержней, °С,

Дв з1 = 0,9 1

jct1

(10.205)

Рис. 10.39. Средние значения Пк.д:

1 - многослойные катушки прн 2р=-2. 2 - то же при 2р-4; 3 - однослойные катушкн из голой неизолированной меди для некомпенсированных машин при 2р=-4: 4 - то же для компеисироваииых машин

Ш 500 Ог,мм

Рнс. 10.40. Средние значения

где &и31 - односторонняя толщина изоляции в пазу главного полюса, мм:

йиэ1 = (Ьп1- пЬпр)/2; (10.206)

5ст1 - условная поверхность охлаждения стержней в пазах, мм:

S ,= 2pZ,n,l; (10.207)

III - периметр поперечного сечения условной поверхности охлаждения паза, мм:

П1 = 2(& 1 + Л. (10.208)

Среднее превышение температуры поверхности соединительных дуг компенсационной обмотки над температурой воздуха внутри машины, С,

(10.209)

Д®д,к = /з,д,к/5д,к ;,

где Рэ,д,к - электрические потери в соединительных дугах компенсационной обмотки, Вт:

Я д,к = /i2/jpcuNi /ср.д I0~lalqi; (10.210)

5д,к - условная поверхность охлаждения дуг компенсационной обмотки, мм:

Среднее превышение температуры компенсационной обмотки над температурой воздуха внутри машины, С,

(Авш + Авиз!) /ст1 + Авд-к /ср.д CTl Г ср,д

(10.212)

Среднее превышение температуры компенсационной обмотки над температурой охлаждающей среды, °С,

Двк = Ав; + Авв. (10.213)

Коллектор. Превышение температуры Рнс. 10.41. Средние значе- наружной поверхности коллектора над

температурой воздуха внутри машины, °С

А0;ол = (э,щ + х,щ)/5кол кол. (10-214)

где SkojT-условная поверхность охлаждения коллектора, мм:

5кол = лО [ -, (10.215)

кол - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности коллектора (рис. 10.41).

Превышение температуры коллектора над температурой охлаждающей среды (°С) для машин защищенного исполнения (IP22) со способом охлаждения IC01:

при входе охлаждающего воздуха со стороны коллектора

А0КОЛ = А®;ол-. (10.216)

при входе охлаждающего воздуха со стороны, противоположной коллектору,

Д0КОЛ = + 2Д03. (10.217)

10.15. ПРИМЕР РАСЧЕТА ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Задание. Рассчитать двигатель постоянного тока на базе серии 2П. Исходные данные:

номинальная мощность Явом=75 кВт; номинальное напряжение сети г/вом=220 В;

номинальная частота вращения Пном=1500 об/мнн; высота оси вращения Л=250 мм; степень защиты IP22; способ охлаждения IC01;

способ возбуждения - параллельное с последовательной стабилизирующей обмоткой;

максимальная частота вращения Птах=2200 об/мнн; класс нагревостойкости изоляции F; режим работы - продолжительный. /. Главные размеры двигателя

1.1. Предварительное значение КПД при номинальной нагрузке (табл. 10.1)

<о = 0.89-

1.2. Расчетная мощность двигателя (10.2)

Pi = *дРном = 1,07-75 = 80.25 кВт.

где йд=1,07.

1.3. Наружннй диаметр якоря и число главных полюсов (табл. 10.2) 2= =258 мм; 2р=4.

1.4. Предварительное значение коэффициента полюсного перекрытия по (рнс. 10.3) прн 2р=4 и D2=258 мм а, = 0,65.

1.5. Предварительное значение максимальной магнитной индукции в воздушном зазоре (рнс. 10.4) Bg = 0,77 Тл.

1.6. Предварительное значение линейной нагрузки (рнс. 10.5) Л=380-10 А/м.

1.7. Расчетная длина сердечника якоря (4.14)

6,Ы01Д Pj 6,1-101-80,25

li =

1-1-0,65-1500-2582-0,77-380-102

= 258 мм.

*в*оба1 ном02 5в2

1.8. Коэффициент длины сердечника якоря (10.3) Я,=/{/О2=258/258=1,00, что находится в пределах рекомендуемых значений (рис. 10.6.).

1.9. Внутренний диаметр сердечника якоря (10.4)

£2bh = 0,31Dj = 0,31-258 = 80 мм. 2. Дополнительные размеры

2.1. В соответствии с табл. 10.4 принимаем: марка электротехнической стали сердечника якоря - 2312; форма пазов на якоре - прямоугольные открытые (см. рнс. 10.8,6); тнп обмоткн якоря - нз жестких катушек.

2.2. В соответствии с табл. 10.5 предусматриваем в сердечнике якоря аксиальные вентиляционные каналы в одни ряд, число каналов п 2=18, диаметр одного канала с(к2=18 мм.

2.3. Конструктивная длина сердечника якоря i2=/i=258 мм.

2.4. Воздушный зазор эксцентричный. По рнс. 10.9 принимаем 6=2,0 мм, тогда 6min=2,0/l,5=l,33 мм; бтах=2,0-2=4,0 мм.

2.5. Длина сердечника главного полюса / =/2=258 мм.

2.6. Предварительное значение высоты главного полюса (рнс. 10.11) hm = =80 мм.

2.7. Полюсное деление (10.7)

т = лЛг/2р = я-258/4 = 202 мм.

2.8. Магнитная индукция в сердечнике главного полюса Вт =1,65 Тл.

2.9. Ширина сердечника главного полюса (10.6)

ватст 0,77-0,65.202-1,2

= 77 мм.

feci Вт 0,95-1.65

2. 10. Ширина выступа полюсного наконечника главного полюса (рис. 10.10)

6тн = 0,106 = 0,10-77 8 мм. 2.11. Высота полюсного наконечника в основании высгупа (10.8)

Лтн =

(Ьр-Ьт)-

0.77

(131-77) = 15 мм.

1,67В; 1,.67-1.65

где длина полюсного наконечника (10.9)

6р= а)т = 0,65-202 = 131 мм.

2.12. Сердечники главных и добавочных полюсов изготавливаем из электротехнической стали марки 3411 толщиной 1 мм (fee=0,98).

2.13. Длина сердечника добавочного полюса /д=/2=258 мм.

2.14. Ширина сердечника добавочного полюса (рис. 10.13) 6д=30 мм. Число добавочных полюсов 2рд=4.

2.15. Воздушный зазор между якорем и добавочным полюсом (рис. 10.14) бд=5 мм.

2.16. Длина станины (10.10, а)

/с1 = /а + felт = 258-I-0,65-202 = 400 мм,

где fei=0,65. Материал станины - сталь марки СтЗ.

2.17. Толщина станины (10.10)

Лс1

Ддатст /а 0,77-0,65-202-1,2-258 ~ 2-1,28-400

32 мм.

V ,2Bci ci

где Be, = 1,28 Тл.

2.18. Внутренний диаметр станины (10.11)

£) в = Dj + 2бмин + 2Л; + 26 = 258 + 2-1,33 + 2-80 4- 2-2 = 425 мм.

2.19. Наружный диаметр станины

Di = DiBH + 2Лс1 = 425 -Ь 2-32 = 489 мм.

3. Обмотка якоря

3.1. Номинальный ток якоря (10.16)

75-103

, а Мо(>-°°) = -

иом -иом

, Рном-10 ..

/ ном = - (1 - Ki)

Так как /2ном<700 А, то в соответствии с табл. 10.6 принимаем простую волновую обмо*гку якоря 2а2=2.

3.2. Принимаем зубцовое деление 2=30 мм.

3.3. Число пазов якоря (10.18)

Zj = nDilh = я - 258/30 = 27 пазов,

что удовлетворяет требованиям табл. 10.7.

3.4. Число эффективных проводников в обмотке якоря (10.17)

Л2 = А2 яО-2ajll -10 = 380-10 я - 258 2/375-10 = 164.

Принимаем Л2=162, тогда

/2/2= 162/27 = 6.

3.5. Диаметр коллектора (10.20) Z) =-0,70Z)2=0,7-258-180 мм. что соответствует стандартному значению Ок.

Максимальная окружная скорость иа коллекторе (10.21) Vmax=TiDKnmaxl 60-10=я 180-2200/60-10=20,7, м/с, что не превышает допускаемого значения 40 м/с.

3.6. Составляем таблицу вариантов (табл. 10.23).

Так как напряжение Uk не должно превышать 16 В, принимаем вариант № 3. т. е. Ип=3; K=Z=81; <к=7,0 мм; а;е2=1; 1/к=10.9 В.

3.7. Шаги обмотки якоря:

первый частичный шаг по якорю (10.14)

У1 = {ZJ2p) qp 8 = (81/4) - 0.25 = 20; шаг обмотки по коллектору (10.14а)

= (/С q:l)/p= (81 - 1)72 = 40;

шаг обмотки по реальным пазам (10.12)

Ух = {Zj2p) zp г = (27/4) -f 0.25 = 7.

3.8. Уточненное значение линейной нагрузки (10.24) N2 /шом 162-375

2а2яО2-10-з 2 л; 258-10-

375-102 А/м,

где Л2=2ип22а;е2=2-3-27-1 = 162.

4. Пазы якоря прямоугольные, открытые по рис. 10.8, б

4.1. Частота перемагничивания якоря (10.26)

/2 = рпном/60 = 2-1500/60 = 50 Гц.

4.2. Ширина зубца якоря в его основании (10.46)

К2тгп = *2К%22тах = 30.0,77/0.95-2,3 = 10,6 мм.

где Bz2max=2,3 Тл.

4.3. Высота зубца якоря (рис. 10.16)

= 32 мм.

4.4. Высота спинки якоря (10.29)

Dj -DjBH , (258 - 80) Лс2= ---ft2= ---32 = 57 мм.