Главные размеры электродвигателя

Соотношение мощности и частоты вращения

(2.1)

Диаметр якоря стартерных электродвигателей для оптимальных по массе электропусковых систем выбирается в зависимости от Q.

Рисунок 4 - Зависимости диаметра якоря стартерных электродвигателей от Q при различных температурах

Из рисунка 4 для Q = 1,444 Вт/мин^-1 и t = +25°C находим D_Я = 0,077 м.

Диаметр корпуса

(2.2)

Начальные значения линейной нагрузки якоря А, индукции в воздушном зазоре B_d и коэффициента полюсного перекрытия a_d находим соответственно из рисунка 5 для D_j = 0,112 м.

Рисунок 5 - Зависимость электромагнитных нагрузок стартерных электродвигателей от диаметра корпуса

Линейная нагрузка якоря (рисунок 5, а) A = 55000 А/м.

Расчетная индукция в воздушном зазоре (рисунок 5, б) B_d = 0,87 Тл.

Коэффициент полюсного перекрытия (рисунок 5, в) a_d = 0,65.

Машинная постоянная

. (2.3)

Длина пакета якоря

(2.4)

Полюсное деление

(2.5)

где p - число пар полюсов, для стартерных электродвигателей 2p=4.

Основной магнитный поток на два полюса

(2.6)

Обмотка якоря

Пакет якоря для уменьшения потерь на вихревые токи собирается из штампованных пластин листовой электротехнической стали толщиной примерно (1,...,1,2) мм. Для запрессовки пакета на валу якоря имеется продольная накатка [2, с. 50].

В стартерных электродвигателях широкое распространение получили волновые обмотки, которые имеют определенные преимущества перед петлевыми обмотками. В волновой обмотке проводники каждой параллельной ветви равномерно распределены под всеми полюсами, поэтому не требуются специальные уравнительные соединения (как в петлевой обмотке) для выравнивания ЭДС в параллельных ветвях, неравенство которых возникает из-за несимметрии магнитной системы машины.

Основным отличием волновой обмотки является то, что число параллельных ветвей не зависит от числа пар полюсов машины и всегда равно двум (2×а_Я = 2).

Число активных проводников обмотки якоря

(3.1)

где а_Я = 1 - число пар параллельных ветвей обмотки якоря.

Число коллекторных пластин K равно числу секций обмотки якоря, а число секций волновой обмотки в стартерных электродвигателях равно числу пазов. Простая волновая обмотка может быть выполнена лишь при определенных соотношениях между числом секций и числом пар полюсов, т. е. результирующий шаг обмотки и шаг по коллектору

(3.2)

Так как результирующий шаг должен быть выражен целым числом, то простая волновая обмотка может быть выполнена только при нечетном числе пазов и коллекторных пластин, иначе возникают мертвые секции.

Число пазов Z_ПЗ в четырехполюсных стартерных электродвигателях должно быть нечетным (в пределах 19 … 31) [1, с. 75]. Принимаем Z_ПЗ = 23. Число витков в секции обмотки якоря

(3.3)

Соотношение длины пакета якоря и его диаметра

находится в рекомендованных [1, с. 75] пределах (0,75 … 1,25).

По формуле (3.2)

откуда первый частичный шаг, определяющий ширину секции по пазам y₁ = 12, второй частичный шаг, определяющий расстояние между концом одной и началом следующей секции y₂ = y - y₁ = 12 - 6 = 6.

Падение напряжения в стартерной сети не должно превышать 2 В на 1000 А, т.е. сопротивление стартерных проводов и массы должно быть меньше 0,002 Ом [2, с. 39]. Принимаем R_ПР = 0,002 Ом.

Суммарное сопротивление обмотки якоря и последовательной обмотки возбуждения

R_СТ = R_SЯ - R_Б - R_ПР = 0,012 - 0,007 - 0,002 = 0,003 Ом. (3.4)

Сопротивление обмотки якоря принимаем

R_Я = 0,6×R_СТ = 0,59×0,003 = 0,00177 Ом. (3.5)

Средняя длина проводника

L_Я = l_Я + 1,2×t_ПОЛ = 0,059 + 1,2×0,06 = 0,131. (3.6)

Сечение проводников обмотки якоря

(3.7)

где k_t - коэффициент, учитывающий изменение сопротивления обмотки якоря при изменении температуры. При первоначальном расчете температурный коэффициент можно принять равным единице;

r = 17,85×10^-9 Ом×м - удельное сопротивление меди при t = 20°C.

По расчетной площади сечения для одновитковых секций выбираем прямоугольный провод с учетом отношения его толщины к ширине

Расчетная ширина провода

(3.8)

По расчетной площади сечения для одновитковых секций выбираем прямоугольный провод с учетом отношения его толщины к ширине

Выбираем прямоугольный провод толщиной a = 3,05×10^{-3 м, шириной} b = 5,5×10^{-3 м и площадью сечения} S_Я = 15,1×10^{-6 м2} [4, с. 563].

Отношение

находится в допустимых [1, с. 76] пределах (0.33 … 0,73).