Курсовая работа: Электродвигатель постоянного тока мощностью 400 Вт для бытовой техники

Принимаем ширину шлица паза (табл.8.14) 0,002 м;

высоту шлица паза (cм. рис.3.1) 0,0005 м.

Принимаем толщину клина 0,0005 м.

Исходя из условия паралельности граней, находим:

b2=(pD-2hп)/Z1-bz1=3,14×( 0,073-2×0,02)/26)- 0,0031 = 0,0009 м = 0,9 мм;

b1=p (D-2hш1 -2hк)/ Z1-bz1=3,14( 0,073-2×0,0005-2∙0,0005)/ 26-

- 0,0031 = 0,0055м =5,5 мм;

по (8.44)- (8-45) [1] (=300)

hпк=hп-hш1- hк=0,02-0,0005-0,0005 = 0,0190 м =19 мм.

Рис.3.2. Паз якоря

Согласно табл. 8.12. [1] припуск по ширине паза на сборку: 0,0001 м. припуск по высоте паза на сборку 0,0001 м.

Размеры паза в свету по (8.42) [1] с учетом припусков на сборку = 0,0055-0,0001=0,0054 м=5,4 мм;

= 0,0009-0,0001=0,0008 м=0,8 мм;

= 0,0190-0,0001=0,0189 м=18,9 мм.

Площадь поперечного сечения трапецеидального паза, в котором располагается обмотка, корпусная изоляция и прокладки (см. табл. 3.1.)

Высота паза без шлица по (8.44)

=0,0189-0,0005=0,0184 м.

Площадь поперечного сечения трапецеидального паза, в котором располагается обмотка, корпусная изоляция и прокладки (8.43)

=(0,0054+0,0008)/2·0,0184= 0,0000570 м2.

Односторонняя толщина изоляции в пазу поз.1, рис.3.1 0,00045м.

Площадь поперечного сечения корпусной изоляции по (8.42) [1] согласно рис.3.1 и табл. 3.1( поз.1 и поз.2)

=0,00045∙ (2×0,0189+0,0054+0,0008)= 0,00001980 м2 =19,8 мм2,

Площадь поперечного сечения паза, которая остаётся свободной для размещения проводников обмотки по (8.48) [1]

=(0,0054+0,0008)×0,0189/2- 0,00001980=0,00003879=38,79 мм2.

Коэффициент заполнения паза изолированными проводниками определяем из 10.21 [2] :

(0,0003952×96×1)/38,79= 0,39,

что удовлетворяет требованию технологичности изготовления обмотки, который должен находится в пределах не более 0,68...0,72 (см. стр. 147 [2]).

Таблица 3.1 Изоляция класса В обмотки статора

Позиция	Материал		Число слоёв	Односторонняя толщина изоляции
Позиция	Наименование, Марка	Толщина, мм	Число слоёв	Односторонняя толщина изоляции
1	Изофлекс	0,2	1	0,2
2	Клин (стеклотекстолит)	1,5	-	1,5

Рис. 3.3. Изоляция класса В обмотки статора

Минимальное сечение зубцов якоря по табл.10.16 [2]

(26/2)×0,72× 0,0031×0,044×0,95= 0,001213 м2,

Изм.

Лист

№ докум.

Подп.

Дата

Лист

где

0,95 - коэффициент заполнения магнитопровода якоря сталью.

Для магнитопровода принимаем сталь 2013.Уточняем индукцию в сечении зубцов:

0,00165/ 0,001213= 1,36 Тл.

3.4 Расчет обмотки якоря

Средняя длина лобовой части витка при =2

0,115=0,081 м.

Средняя длина витка обмотки якоря по (10.22) [2]

а) =0,044 м;

б)2×(0,044+0,081)=0,25 м.

Полная длина проводников обмотки якоря

2496×0,25=312 м.

Сопротивление обмотки якоря при J=20°С

312,0/(57×106× 0,000000100×(2)2)=13,68 Ом.

Сопротивление обмотки якоря при J=75°С для изоляции класса В

1,22×13,68= 16,69 Ом.

Масса меди обмотки якоря по (10.26) [2]

8900× 312,0× 0,000000100= 0,278 кг.

Расчет шагов обмотки:

а) шаг по коллектору и результирующий шаг

;

б) первый частичный шаг

52/2-= 26;

в) второй частичный шаг

51- 26=25.

Практическая схема обмотки приведена на рис. 3.4.

3.5 Коллектор и щетки

Ширина нейтральной зоны по (10.76) [2]

0,115-0,085=0,03 м.

Выбираем щетки марки ЭГ-14. Принимаем ширину щетки равной , = 0,00242 м.

По табл. П.4.1 выбираем стандартные размеры щетки:

ширина щётки 0,004 м.

длина щётки 0,005 м.

высота щётки 0,01 м.

Поверхность соприкосновения щетки с коллектором

0,004×0,005= 0,000020 м2.

Поверхность соприкосновения всех щеток с коллектором

2× 0,000020=0,00004 м2.

Плотность тока под щетками по (8-83) [2]

2× 2,6/0,00004=130000 А/м2.

Допустимая плотность тока для щетки марки ЭГ-14 .

Активная длина коллектора по оси вала согласно [4]

1,8 ×0,005=0,009 м.

Принимаем 0,009 м.

Полная длина коллектора по оси вала согласно [4]

0,009+5∙0,000395=0,0110 м.

3.6 Проверка коммутации

Так как в рассматриваемых машинах постоянного тока малой мощности добавочные полюсы в коммутационной зоне отсутствуют и щетки на коллекторе обычно располагаются на геометрической нейтрали, то процесс коммутации тока в короткозамкнутых секциях якоря получается замедленным из-за наличия в них реактивной э. д. с. и э. д. с. От поперечного поля реакции якоря . Обе эти э.д.с. суммируются и вызывают в цепи короткозамкнутой секции добавочный ток, способствующий увеличению плотности тока на сбегающем крае щетки. В момент размыкания цепи секции при наличии в ней указанных э. д. с. и тока между краем щетки и сбегающей коллекторной пластиной возникают небольшие электрические дуги в виде мелких искр. Интенсивность этих искр зависит от величины результирующей э. д. с. в короткозамкнутой секции.

Во избежание недопустимого искрения под щетками величина э. д. с. в секции не должна превышать определенного значения. Однако коммутация тока в секции может также ухудшиться вследствие влияния поля полюсов, если ширина коммутационной зоны будет близка к расстоянию между краями наконечников двух соседних полюсов.

Ширина зоны коммутации по (10.75) [2]

а)=52/2- 26=0,0;

б)(0,004/ 0,00242 +2-2/2+0,0)× 0,00242 ´ ´ 0,073/0,04= 0,0117 м.

Отношение

0,0117/(0,115-0,085)=0,39,

что удовлетворяет условию [4]

<0,8.

Коэффициент магнитной проводимости паза по (10.69) [2]

a) =× 0,073×3000/60= 11,5 м/с;

=∙lg(13,816)=1,138

б) (0,6∙2×0,02/( 0,0055+ 0,0009)

+(0,081/0,044)+0,92∙1,138)= 6,638.

Индуктивность обмотки якоря по (6.15) [4]

(12,56∙10-6∙4∙0,044∙

6,638/26)∙(2496/(2∙2∙2))2=54,938 мГн.

Реактивная ЭДС по (10.69) [2]

2×10-6× 6,638×24×0,044×11978× 11,5= 1,93 В.

ЭДС, индуктируемая в коммутируемой секции от поперечного поля реакции якоря, определяется следующим путём. Вначале определяем индукцию в зоне коммутации от действия поперечной МДС якоря [3]:

=1,25∙10-6∙11978/(1-0,72)=0,0535 Т.

Затем определяем ЭДС, индуктируемую в коммутируемой секции от поперечного поля реакции якоря

2∙24∙ 11,5∙0,044∙0,0535=1,30 В.

Среднее значение результирующей ЭДС в короткозамкнутой секции якоря

= 1,93+1,30=3,23 В.

В машинах малой мощности без добавочных полюсов, если щётки расположены на геометрической нейтрали, для обеспечения удовлетворительной коммутации 2…3 В. Если 2…3 В необходимо уменьшить линейную нагрузку в п. 3.1.5 и повторить расчет.

Индуктивность цепи якоря (для расчета параметров электропривода в гл.5)

54,938= 54,94 мГн

Активное сопротивление цепи якоря (для расчета параметров электропривода в гл. 5)

13,68= 13,68 Ом.

3.7 Определение размеров магнитной цепи

Внутренний диаметр якоря и диаметр вала для машин малой мощности

(0,18…0,24)∙ 0,073=0,013…0,018 м.

Принимаем 0,015 м.

Сечение магнитной системы приведено на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Магнитная система двигателя:

1- станина; 2 – якорь; 3 – обмотка возбуждения

В двигателях с непосредственной посадкой сердечника якоря на вал внутренний диаметр якоря равен диаметру вала. В таких двигателях с или учитывают,что часть магнитных силових потока замыкается через вал.

Высота спинки якоря:

а) действительная высота спинки якоря по (8.126)

=( 0,073-0,015)/2-0,02= 0,0090 м=9 мм;

б) расчетная высота спинки якоря по (8.124) для четырёхполюсних машин при , а также для двухполюсных машин

( 0,75·(0,5· 0,073-0,02)=0,012<0,015 м)

2/2=1

(2+1)/(3,2·1)·( 0,073/2-0,02)= 0,0155 м;

в противном случае

( 0,073-0,015)/2-0,02=0,009 м.

Принимаем расчетную высоту спинки якоря 0,0155 м.

Принимаем для сердечников главных полюсов сталь марки 2013 толщиной 0,5 мм: коэффициент магнитного рассеяния для малых машин =1,08…1,12 принимаем 1,1, длина сердечника 0,044 м, коэффициент заполнения сталью 0,95.