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

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

3.15 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:

1,242×19,19=29,5 Вт,

0,132×5815,55=98,3 Вт,

1,242×0,53 =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).

3.16 Вентиляционный расчет

Вентиляционный расчет выполняется приближенным методом. Метод заключается в сопоствлении расхода воздуха, необходимого для охлаждения для охлаждения двигателя, и расхода, который может быть получен при данной конструкции и размерах двигателя.

Рассчитаем для двигателя аксиальную систему вентиляции.

3.16.1.Необходимое количество охлаждающего воздуха по (8-354) [1]:

a)  - превышение температуры воздуха;

 3,2=6,4 ;

б)126,17/(1100×6,4)=0,018 м3/с,

где  - сумма потерь, отводимых, охлаждающим внутренний объем машины, воздухом.

3.16.2. Расхода воздуха, который может быть получен при данной конструкции и размерах двигателя со степенью защиты IP22 определяем по эмпирической формуле (8.355) [1].

3.16.3. Коэффициент для двигателя с  = 1,1

0,11,1∙3000∙ 0,0732/100=0,018 м3/с.

Система охлаждения двигателя обеспечивает необходимый расход воздуха.

Заключение

1. В результате расчетов получены следующие номинальные харак теристики двигателя постоянного тока:

Мощность, Вт	400
Номинальное напряжение, В	220
Ток якоря, А	1,24
КПД, о.е.	0,746
Частота вращения, об/мин	3000
Момент на валу, Нм	0,725
Ток обмотки возбуждения, А	0,13
Потребляемая мощность, Вт	301

2. 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).

3.Необходимое количество охлаждающего воздуха 0,018 м3/с. Система охлаждения двигателя обеспечивает необходимый расход воздуха.

Список используемых источников

1. Проектирование электрических машин: Учебное пособие для вузов. - В 2-х кн.: кн. 1 /И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин и др; Под ред. И.П. Копылова. – М.: Энергоатомиздат, 1993. -464 с.

2. Проектирование электрических машин: Учебное пособие для вузов. - В 2-х кн.: кн.2 /И.П. Копылов, Б.К. Клоков, В.П. Морозкин и др; Под ред. И.П. Копылова. – М.: Энергоатомиздат, 1993. -384 с.

3. Сергеев П.С., Виноградов Н.В., Горяинов Ф.А. Проектирование электрических машин.-М.: Энергия, 1969.-632 с.

4. . Ермолин Н.П. Расчет коллекторных машин малой мощности. Л.: Энергия. 1973. – 216 с.

5. Справочник по электрическим машинам/ Под общ. ред. И.П. Копылова, Б.К. Клокова. Т.1. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 456 с.