Магнитная цепь машины. Размеры, конфигурация, материал

Стр 1 из 6Следующая ⇒

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Тольяттинский Государственный Университет

Кафедра «Электрооборудование автомобилей и электромеханика»

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине

«Проектирование электромеханических преобразователей»

Двигатель постоянного тока

КП02ЭМ07.01.000ПЗ

Преподаватель: Петунин Ю. П.

Студент: Аблясов В.Л.

Группа: ЭА-301

Тольятти 2007

Исходные данные для проектирования

Расчет двигателя выполняется в соответствии с техническим заданием, в котором указываются следующие данные:

1. Номинальная отдаваемая мощность ;

2. Номинальная частота вращения ;

3. Номинальное напряжение ;

4. Высота оси вращения ;

5. Предел регулирования частоты вращения вверх от номинальной ослаблением поля главных полюсов ;

6. Предел регулирования частоты вращения вниз от номинальной изменением напряжения на якоре ;

7. Степень защиты от внешних воздействий IP23;

8. Способ охлаждения IC01;

9. Исполнение по способу монтажа IM1001.

Аннотация

В данном курсовом проекте спроектирован двигатель постоянного тока серии П. В процессе проектирования ДПТ проводились электромагнитные расчет основных параметров и размеров двигателя: наружный диаметр якоря и длину сердечника якоря. Была рассчитана и построена обмотка якоря, а также характеристика намагничивания машины и рабочие характеристики. А так же в пояснительную записку были включены: тепловой и вентиляционный расчеты, расчет массы двигателя и динамических показателей – динамического момента инерции и электромеханической постоянной якоря.

Курсовой проект состоит из пояснительной записки объемом 35 листов, дополняемой 12 рисунками и содержащей 3 таблицы.

Содержание

Введение

1. Описание конструкции

2. Электромагнитный расчет

2.1 Магнитная цепь машины. Размеры, конфигурация, материал

2.1.1 Главные размеры

2.1.2 Сердечник якоря

2.1.3 Сердечник главных полюсов

2.1.4 Сердечники добавочных полюсов

2.1.5 Станина

2.2 Обмотка якоря. Тип и шаги обмотки якоря. Количество витков обмотки, коллекторных пластин, пазов

2.3 Обмотка добавочных полюсов

2.4 Стабилизирующая последовательная обмотка главных полюсов.(Принимаем размеры и марку провода такими же, как и у обмотки добавочных полюсов)

2.5 Характеристика намагничивания машины

2.5.1 Уточнение магнитного потока

2.5.2 МДС для воздушного зазора между якорем и главным полюсом

2.5.3. МДС для зубцов при овальных полузакрытых пазах якоря

2.5.4 МДС для спинки якоря

2.5.5 МДС для сердечника главного полюса

2.5.6 МДС для зазора в стыке между главным полюсом и станиной16

2.5.7 МДС для станины

2.6 Параллельная обмотка главных полюсов

2.7 Размещение обмоток главных и добавочных полюсов

2.7.1 Параллельная обмотка главных полюсов

2.7.2 Стабилизирующая последовательная обмотка

2.7.3 Обмотка добавочных полюсов

2.8 Щетки и коллектор

2.9 Коммутационные параметры

2.10 Номинальный режим

2.11 Рабочие характеристики

2.12 Регулирование частоты вращения

2.12.1 Регулирование частоты вращения вверх

2.12.2 Регулирование частоты вращения вниз

3. Тепловой расчет

3.1 Потери в обмотках и контактах щеток

3.2 Обмотка якоря

3.3 Обмотка добавочных полюсов

3.4 Параллельная обмотка главных полюсов

3.5 Коллектор

4. Вентиляционный расчет

5. Масса и динамические показатели

Заключение

Литература

Приложения

Введение

Двигатель постоянного тока (ДПТ)- это электромеханическое устройство действие которого основано на явление электромагнитной индукции позволяющее преобразовывать электрическую энергию в механическую.

ДПТ применяют в электроприводах, требующие широкого, плавного и экономичного регулирования частоты вращения, высоких перегрузочных пусковых и тормозных моментов, главным образом в металлообрабатывающих станках, бумагоделательных машинах, в текстильной, резиновой, полиграфической промышленности, вспомогательных механизмах и металлургической промышленности т.д.

Достоинства ДПТ: высокий пусковой, тормозной и перегрузочным моменты, сравнительно высокое быстродействие, что важно при реверсировании и торможении, возможность широкого и плавного регулирования частоты вращения.

Недостатки ДТП: дороговизна конструкции, нужно часто чистить щетки.

Расчеты проведены по Гольдберг О.Д., Гурин Я.С., Свириденко И.С. Проектирование электрических машин. - М.: Высшая школа, 2001. – 430 с.: ил.

Описание конструкции

Устройство простейшего электродвигателя постоянного тока. Неподвижная часть двигателя, называемая индуктором, состоит из полюсов и круглого стального ярма, к которому прикрепляются полюсы. Назначением индуктора является создание в электродвигателе основного магнитного потока. Индуктор простейшего электродвигателя имеет два полюса. Вращающаяся часть электродвигателя состоит из укрепленных на валу цилиндрического якоря и коллектора. Якорь состоит из сердечника, набранного из листов электротехнической стали, и обмотки, укрепленной на сердечнике якоря. Обмотка якоря в простейшем электродвигателе имеет один виток. Концы витка соединены с изолированными от вала медными пластинами коллектора. На коллектор налегают неподвижные щетки, с помощью которых обмотка якоря соединяется с внешней цепью. Основной магнитный поток в электродвигателях постоянного тока создается обмоткой возбуждения, которая расположена на сердечниках полюсов и питается постоянным током. Магнитный поток проходит от северного полюса N через якорь к южному полюсу S и от него через ярмо снова к северному полюсу. Сердечники полюсов и ярмо также изготовляются из ферромагнитных материалов. Режим двигателя. Рассматриваемая простейшая машина может работать двигателем, если к обмотке ее якоря подвести постоянный ток от внешнего источника. При этом на проводники обмотки якоря будут действовать электромагнитные силы и возникнет электромагнитный момент. Величины силы и момента определяются, как и для генератора. При достаточной величине Мэм якорь электродвигателя придет во вращение и будет развивать механическую мощность. Момент Мэм при этом является движущим и действует в направлении вращения. Если мы желаем, чтобы при той же полярности полюсов направления вращения двигателя были одинаковы, то направление действия, а следовательно, и направление тока у двигателя должны быть обратными по сравнению с генератором. В режиме двигателя коллектор превращает потребляемый из внешней цепи постоянный ток в переменный ток в обмотке якоря и работает, таким образом, в качестве механического инвертора тока. Принцип обратимости. Каждый электродвигатель постоянного тока может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Такое свойство присуще всем типам вращающихся электрических машин и называется обратимостью. Для перехода машины постоянного тока из режима генератора в режим двигателя и обратно, при неизменной полярности полюсов и щеток и при неизменном направлении вращения требуется только изменение направления тока в обмотке якоря. Поэтому такой переход может осуществляться весьма просто и в определенных условиях даже автоматически. Аналогичным образом может происходить изменение режима работы также в электродвигателях переменного тока. Электрические машины постоянного тока широко применяются в различных отраслях промышленности.

Значительное распространение электродвигателей постоянного тока объясняется их ценными качествами: высокими пусковым, тормозным и перегрузочным моментами, сравнительно высоким быстродействием, что важно при реверсировании и торможении, возможностью широкого и плавного регулирования частоты вращения.

Электродвигатели постоянного тока используют для регулируемых приводов, например, для приводов различных станков и механизмов. Мощности этих электродвигателей достигают сотен киловатт. В связи с автоматизацией управления производственными процессами и механизмами расширяется область применения маломощных двигателей постоянного тока общего применения мощностью от единиц до сотен ватт.

Электродвигатели постоянного тока составляют значительную часть электрооборудования летательных аппаратов. Электродвигатели летательных аппаратов используют для привода различных механизмов; мощность их имеет значительный диапазон – от долей до десятков киловатт. На самолетах, например, устанавливается более 200 различных электродвигателей постоянного тока. Двигатели постоянного тока широко используются в электрической тяге, в приводе подъемных устройств, для привода металлорежущих станков. Мощные двигатели постоянного тока применяются для привода прокатных станов и на судах для вращения гребных винтов. Постоянный ток для питания двигателей получается с помощью генераторов постоянного тока или выпрямительных установок, преобразующих переменный ток в постоянный.

В зависимости от схемы питания обмотки возбуждения машины постоянного тока разделяются на несколько типов:

с независимым

параллельным

последовательным

смешанным возбуждением.

Ежегодный выпуск машин постоянного тока в РФ значительно меньше выпуска машин переменного тока, что обусловлено дороговизной двигателей постоянного тока.

Электромагнитный расчет

Магнитная цепь машины. Размеры, конфигурация, материал

Главные размеры

2.1.1.1. Высота оси вращения , (табл.10-1, 1);

2.1.1.2. Минимально допустимое расстояние от нижней части корпуса машины до опорной плоскости лап , (табл. 10-3, 1);

2.1.1.3. Максимально допустимый наружный диаметр корпуса

;

2.1.1.4. Максимально допустимый наружный диаметр ;

2.1.1.5. Наружный диаметр сердечника якоря , (рис. 10-1, 1);

2.1.1.6. Коэффициент отношения ЭДС к напряжению , (рис. 10-2, 1);

2.1.1.7. Коэффициент отношения тока якоря к току машины , (рис. 10-3, 1);

2.1.1.8. Предварительное значение КПД , (рис. 10-4, 1);

2.1.1.9. Расчетная мощность ;

2.1.1.10. Предварительное значение электромагнитной нагрузки

, (рис. 10-5,а);

2.1.1.11. Предварительное значение электромагнитной нагрузки

, (рис. 10-5,б);

2.1.1.12. Расчетный коэффициент полюсной дуги , (рис. 10-6, 1);

2.1.1.13. Расчетная длина сердечника якоря ;

2.1.1.14. Отношение длины сердечника к его диаметру ;

2.1.1.15. Максимальное значение отношения длины сердечника к его диаметру , (рис. 10-7, 1);

Сердечник якоря

Принимаем для сердечника якоря: сталь 2013, толщина 0,5мм, листы сердечника лакированные; форма пазов – полузакрытая овальная; род обмотки – двухслойная всыпная; скос пазов на зубцового деления.

2.1.2.1. Коэффициент заполнения сердечника якоря сталью ;

2.1.2.2. Припуск на сборку сердечника по ширине паза для штампов ,

(табл. 10-6, 1);

2.1.2.3. Конструктивная длина сердечника якоря ;

2.1.2.4. Эффективная длина сердечника якоря ;

2.1.2.5. Предварительное значение внутреннего диаметра листов якоря , (рис. 10-10, 1);

Сердечник главных полюсов

Принимаем для сердечников главных полюсов сталь 3411, толщина 1мм, листы сердечников полюсов неизолированные; компенсационная обмотка не требуется; вид воздушного зазора между главными полюсами и якорем – эксцентричный.

2.1.3.1. Коэффициент заполнения сердечника сталью ;