Картон электроизоляционный марки ЭВ
Технические показатели электрокартона
| Название показателя | Величина |
| Толщина, м | 0,1 ; 0,15 ; 0,2 ; 0,3 ; 0,4 ; 0,5 ; 1 ; 1,25 ; 1,5 ; 1,75 ; 2 ; 5,5 ; 3 |
Приложение 4. Кривые намагничивания листовой электротехнической стали.
Приложение 5. Кривые намагничивания корпусной стали.
Приложение 6. Мощности удельных потерь электротехнических сталей.
| Марка стали | Толщина, м | Удельные потери, Вт/кг | ||||
| Не более | ||||||
| Э11 | 0,5 | 3,30 | 7,90 | - | ||
| Э12 | 0,5 | 2,80 | 6,80 | - | ||
| Э31 Э31 | 0,5 0,35 | 2,00 1,60 | 4,50 3,60 | - - | ||
| Э41 Э41 | 0,5 0,35 | 1,60 1,35 | 3,60 3,20 | - - | ||
| Э42 Э42 | 0,5 0,35 | 1,40 1,20 | 3,20 2,80 | - - | ||
| Э310 Э310 | 0,5 0,35 | 1,25 1,00 | 2,80 2,20 | 3,80 3,20 | ||
| Марка стали | Толщина, м | Удельные потери, Вт/кг | ||||
| Не более | ||||||
| Э340 Э340 | 0,35 0,20 | 21,0 12,0 | ||||
| Э44 Э44 Э44 Э44 | 0,35 0,20 0,15 0,10 | 19,0 12,5 11,7 10,5 | ||||
Приложение 7. Пример расчёта трёхфазного асинхронного электродвигателя малой мощности.
1.1. Задание на расчет.
Исходные данные:
m1=3;
P2=25 Вт;
U1=380 B;
f1=50 Гц;
n1=1500 об/мин;
Режим работы – длительный
Исполнение двигателя – закрытое
Температура окружающего воздуха – С
Охлаждение – естественное
Исполнение ротора – короткозамкнутое
1.2. Основные размеры асинхронного электродвигателя.
Число пар полюсов двигателя:
Расчетная или внутренняя электромагнитная мощность асинхронного двигателя:
ВА,
где выбирается по рис.1.2.1
Машинная постоянная:
Диаметр расточки Da и осевая длина l0 статора:
Полюсной шаг:
1.3. Статор, пазы, обмотка и её электрические параметры.
Потребляемый двигателем линейный ток из сети:
Фазный ток при соединении обмотки статора в звезду:
Число пазов статора:
Пазовое деление статора:
Полюсный шаг по пазам:
Сокращенный шаг обмотки по пазам:
Схема однослойной трехфазной статорной обмотки с числом пазов на полюс и фазу q1=2, соединенной в звезду приведена на рис. 1.3.1
Рис.1.3.1
Коэффициент распределения обмотки:
если - обмотка двухслойная, если - однослойная,
где пазовое деление статора в электрических градусах:
Коэффициент сокращения шага обмотки:
обмоточный коэффициент без скоса пазов:
Амплитуда полезного потока в воздушном зазоре двигателя:
Число витков одной фазы обмотки статора:
,
где ЭДС фазы
Число проводников в пазу статора:
Площадь поперечного сечения провода:
Из приложения 1:
,
ПЭВ – 2 – марка провода
- диаметр провода без изоляции,
- диаметр изолированного провода.
Площадь сечения паза статора:
,
где
Выбор числа пазов ротора:
а)
б)
в)
г)
Выбираем
Ширина зубца статора
выбираем трапецеидальный паз статора.
Для трапецеидального паза статора:
Площадь, занимаемая пазовой изоляцией:
Площадь, занимаемая клином:
Sп.к
Ширина клина:
Высота клина:
Проверка технологического коэффициента заполнения части паза статора, занимаемой изолированным проводом:
f0=
Высота сердечника статора:
hс =
Наружный диаметр пакета статора:
Dн = Dа+2(hп1 + hс)= м.
Средняя длина проводника обмотки статора:
Активное сопротивление одной фазы обмотки статора при 200С:
Активное сопротивление указанной обмотки в нагретом состоянии при 0С :
Удельная магнитная проводимость для пазового потока рассеяния:
где
Удельная магнитная проводимость для потоков рассеяния между вершинами зубцов статора:
где диаметр ротора
Удельная магнитная проводимость для потоков рассеяния вокруг лобовых частей обмотки статора:
Полная удельная магнитная проводимость для потоков рассеяния обмотки статора:
Индуктивное сопротивление рассеяния одной фазы обмотки статора:
Индуктивное сопротивление цепи намагничивания, приведенное к числу витков обмотки статора:
1.4. Ротор с беличьей клеткой и её электрические параметры.
Ток стержня:
Ток короткозамыкающих колец ротора:
Плотности тока в стержне и кольце ротора:
Сечение стержня и кольца:
Средний диаметр короткозамыкающего кольца:
,
где диаметр стержня ротора:
приведенное активное сопротивление ротора:
Размеры сечения кольца
Ширина зубца ротора
Удельная магнитная проводимость для пазового потока рассеяния круглого паза:
Удельная магнитная проводимость для потоков рассеяния между вершинами зубцов ротора:
Удельная магнитная проводимость для потоков рассеяния вокруг короткозамыкающих колец, прилегающих к пакету ротора:
Полная удельная магнитная проводимость для потоков рассеяния беличьей клетки ротора:
Индуктивное сопротивление беличьей клетки ротора, приведённое к числу витков главной обмотки статора:
1.5. Магнитная система электродвигателя.
Коэффициент увеличения воздушного зазора за счет зубчатости статора и ротора:
М.д.с. для воздушного зазора:
Индукция в зубце в случае овального и трапецеидального пазов статора:
М.д.с. для зубцов статора:
Средняя длина пути магнитного потока в сердечнике статора:
М.д.с. для сердечника статора:
Индукция по трем сечениям зубца ротора при круглом пазе:
,
где
М.д.с. для зубцов ротора:
Магнитная индукция в сердечнике ротора:
Высота сердечника ротора:
где диаметр вала
Средняя длина пути магнитного потока в роторе:
М.д.с. для сердечника ротора:
А
Общая м.д.с. холостого хода обмотки статора, приходящаяся на пару полюсов:
Коэффициент насыщения магнитной системы двигателя:
Можно скорректировать предварительно выбранное значение
1.6. Ток холостого хода электродвигателя.
Реактивная составляющая тока холостого хода асинхронного двигателя:
Масса стали пакета статора включает в себя:
массу зубцов статора:
массу сердечника статора:
где
Магнитные потери в стали статора трёхфазного асинхронного двигателя.
Потери в зубцах статора
Потери в сердечнике статора:
Общие магнитные потери в стали статора:
Потери в меди обмотки статора при холостом ходе:
Потери на трение в шарикоподшипниках:
,
где
Потери на трение ротора о воздух:
Полные механические потери в двигателе
Электрические, магнитные и механические потери холостого хода двигателя:
Активная составляющая тока холостого хода двигателя:
Ток холостого хода двигателя:
Активное сопротивление намагничивающего контура, учитывающее магнитные потери в стали статора:
1.7. Ток короткого замыкания и пусковой момент электродвигателя.
Эквивалентные активное и индуктивное сопротивления намагничивающего контура и короткозамкнутой обмотки ротора при неподвижном состоянии последнего:
Активное, индуктивное и полное сопротивления короткого замыкания одной фазы двигателя:
Пусковой фазный ток и коэффициент мощности трехфазного двигателя:
Пусковой момент трёхфазного двигателя:
где
1.8.Мощности потерь и коэффициент полезного действия электродвигателя.
Потери в меди обмотки статора двигателя:
Потери в обмотке ротора двигателя:
Общие потери в двигателе при нагрузке:
Потребляемая асинхронным двигателем из сети активная мощность:
К.п.д. и коэффициент мощности трехфазного двигателя:
что соответствует рекомендуемому значению на рис.1.2.1;
1.9. Механическая и рабочая характеристики электродвигателя.
Электромагнитный момент
S=0; МЭМ=0 Нм
S=0,1; МЭМ=0,46 Нм
S=0,2; МЭМ=0,77 Нм
S=0,3; МЭМ=0,96 Нм
S=0,4; МЭМ=1,07 Нм
S=0,5; МЭМ=1,1 Нм
S=0,6; МЭМ=1,16 Нм
S=0,7; МЭМ=1,17 Нм
S=0,8; МЭМ=1,16 Нм
S=0,9; МЭМ=1,14 Нм
S=1,0; МЭМ=1,12 Нм
S=0,02; МЭМ=0,107 Нм
S=0,04; МЭМ=0,206 Нм
S=0,06; МЭМ=0,298 Нм
S=0,08; МЭМ=0,387 Нм
| S | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | |
| MЭM,Нм | 0,46 | 0,77 | 0,96 | 1,07 | 1,1 | 1,16 | 1,17 | 1,16 | 1,14 | 1,12 |
Механическая характеристика Мэм(S) приведена на рис. 1.9.1.
| S | 0,02 | 0,04 | 0,06 | 0,08 | |
| n2 об/мин | |||||
| ω2 | |||||
| МТР.П , Нм | 0,03439 | 0,03436 | 0,03433 | 0,03430 | 0,0345 |
| МТР.В , Нм | 0,50*10-3 | 0,48*10-3 | 0,46*10-3 | 0,44*10-3 | 0,43*10-3 |
| МЭМ , НМ | 0,107 | 0,206 | 0.298 | 0.387 | |
| М2 , Нм | -0,035 | 0,07 | 0,17 | 0,26 | 0,35 |
| Р2 , Вт | -5 |
Частота вращения ротора:
n1=1500
S=0; n2=n1(1-S)=1500(1-0)=1500 об/мин.
S=0,02; n2=1500(1-0,02)=1470 об/мин.
S=0,04; n2=1440 об/мин.
S=0,06; n2=1410 об/мин.
S=0,08; n2=1380 об/мин.
Момент трения подшипников:
S=0; МТР.П=0,03439 Нм
S=0,02; МТР.П=0,03436 Нм
S=0,04; МТР.П=0,03433 Нм
S=0,06; МТР.П=0,03430 Нм
S=0,08; МТР.П=0,0345 Нм
Угловая частота вращения ротора:
S=0; ω2=157
S=0,02; ω2=154
S=0,04; ω2=151
S=0,06; ω2=148
S=0,08; ω2=144
Момент трения ротора о воздух:
S=0; МТР.В=0,50*10-3 Нм
S=0,02; МТР.В=0,48*10-3 Нм
S=0,04; МТР.В=0,46*10-3 Нм
S=0,06; МТР.В=0,44*10-3 Нм
S=0,08; МТР.В=0,43*10-3 Нм
Момент на валу:
М2 = МЭМ - МТР.П - МТР.В
S=0; М2=0 - 0,03439 – 0,50*10-3 ≈ - 0,035 Нм
S=0,02; М2=0,107 - 0,03436 – 0,00048 ≈ 0,07 Нм
S=0,04; М2=0,206 - 0,03433 – 0,00046 ≈ 0,17 Нм
S=0,06; М2=0,298 - 0,03430 – 0,00044 ≈ 0,26 Нм
S=0,08; М2=0,387 - 0,0345 – 0,00043 ≈ 0,035 Нм
Мощность на валу:
S=0; Р2=157*(-0,035)≈-5 Вт
S=0,02; Р2=154*0,07≈11 Вт
S=0,04; Р2=151*0,17≈26 Вт
S=0,06; Р2=148*0,26≈38 Вт
S=0,08; Р2=144*0,35≈50 Вт
Рабочая характеристика n2(Р2) приведена на рис. 1.9.1.
Рис. 1.9.1 Рабочая характеристика n2(Р2)
Рис. 1.9.2 Механическая характеристика Мэм(S)
1.10. Температура нагрева обмотки статора.
Наружный диаметр корпуса двигателя:
,
где толщина корпуса двигателя м.
Длина корпуса двигателя:
Наружная поверхность корпуса двигателя, включая и два подшипниковых щита:
Средняя температура перегрева обмотки статора:
,
где
Средняя температура нагрева обмотки статора:
Максимальная температура нагрева:
1.11. Размеры рассчитанного электродвигателя.
Размеры рассчитанного асинхронного электродвигателя приведены в таблице 1.11.1.
Поперечное сечение статора и ротора рассчитанного асинхронного двигателя показаны на рис 1.11.1
Таблица 1.11.1 Размеры рассчитанного асинхронного электродвигателя в м
| Размеры поперечного сечения статора рассчитанного асинхронного двигателя | ||
| Ширина зубца статора | b31 | 2,3•10-3 |
| Высота сердечника статора | hc | 5•10-3 |
| Толщина пазовой изоляции | δu | 0,5•10-3 |
| Наружный диаметр пакета статора | Dн | 103,2•10-3 |
| – | h3 | 10-3 |
| – | h4 | 0,5•10-3 |
| Высота клина | hкл | 10-3 |
| Диаметр расточки | Da | 62•10-3 |
| Диаметр ротора | Dp | 61,6•10-3 |
| Ширина клина | bкл | 5•10-3 |
| Открытие или прорезь паза статора | aп1 | 1,02•10-3 |
| Размеры поперечного сечения ротора рассчитанного асинхронного двигателя | ||
| – | h2' | 10-3 |
| Диаметр стержня ротора | dст | 4,8•10-3 |
| Диаметр вала | dвл | 13,6•10-3 |
| Открытие или прорезь паза ротора | aп2 | 0,75•10-3 |
| Высота кольца | bк | 7,2•10-3 |
| Ширина кольца | ак | 6,4•10-3 |
| Числа пазов статора и ротора | ||
| Число пазов статора | z1 | |
| Число пазов ротора | z2 |
Рис. 1.11.1 а) Поперечное сечение статора; б) Поперечное сечение ротора
Заключение
В данной курсовой работе был рассчитан трехфазный асинхронный электродвигатель малой мощности на заданные параметры. По полученным в результате расчета данным составлена схема статорной обмотки, построена механическая характеристика. Рассчитана и построена зависимость частоты вращения ротора от мощности на валу n2(P2). По этой рабочей характеристике для заданного P2 = 25 Вт, определена частота вращения ротора n2 = 1442 об/мин.
После чего рассчитано скольжение:
S = (n1 – n2)/n1 = (1500 – 1442)/1500 = 0,04
Полученное в итоге значение S = 0,04 входит в рекомендуемый диапазон номинальных скольжений Sн = 0,02 ÷ 0,08
Также нужно указать следующие рассчитанные величины:
потребляемый двигателем линейный (фазный) ток из сети I1 = 0,24 A, ток холостого хода I0 = 0,092 А, пусковой фазный ток I1k = 0,6A, пусковой момент Мп = 1,12 Нм
Приложение 8. Пример расчёта электродвигателя постоянного тока малой мощности последовательного возбуждения.
2.1. Задание на расчет
1) Исходные данные:
мощность на валу P2 = 20 Вт;
напряжение сети U = 6 В;
частота вращения n = 6000 об/мин;
возбуждение – последовательное;
режим работы – продолжительный;
исполнение – закрытое;
температура окружающего воздуха – θ 0 = 20 ºС.
2.2 Основные размеры электродвигателя
Расчетная или внутренняя электромагнитная мощность машины
Вт,
где по кривой рис. 2.2.1 для Р2 = 20 Вт принято η = 0,43.
Ток якоря электродвигателя при последовательном возбуждении
А
Э.Д.С. якоря электродвигателя
В
Машинная постоянная
,
где принято α = (0,6÷0,70) и по кривым рис. 2.2.2. для
Вδ = 0,28 Тл; AS = 58·102 А/м
Примем предварительно
Диаметр расточки полюсов и расчетная длина пакета якоря будут
м
м
Окончательный диаметр якоря
м,
где принято δ = (0,2÷0,4)·10-3 = 0,3·10-3
Окружная скорость якоря
м/сек
Полюсный шаг и расчетная полюсная дуга
м
м,
где 2р = 2
Приближенно длина воздушного зазора
м
Действительная полюсная дуга
м
Частота перемагничивания стали якоря
Гц.
2.3 Обмотка якоря
Вылет лобовой части обмотки по оси вала
м
Полезный поток полюса при нагрузке машины
Вб
Число проводников обмотки якоря
,
где а = 1
Число пазов якоря
Число коллекторных пластин
Число витков в секции обмотки якоря
Число проводников в пазу якоря
Шаги петлевой обмотки якоря по элементарным пазам и коллектору
;
Рис. 2.3.1 Схема петлевой якорной обмотки
Линейная нагрузка якоря
А/м
Результат отличается не больше 5 % от ранее выбранного 5800 А/м.
2.4 Размеры зубцов, пазов, проводов и электрические параметры якоря
При напряжении машины 6 В для обмотки якорей электродвигателей постоянного тока малой мощности подходят провода марок ПЭЛ и ПЭТ.
Удельная тепловая загрузка наружной цилиндрической поверхности пакета якоря
Вт/м2
В случае закрытого исполнения машины без вентилятора
Вт/м2 при .
Допустимая плотность тока в обмотке якоря при 2р=2 и n от 5000 до 10000 об/мин
А/м2
Момент на валу электродвигателя
Н·м
Предварительное сечение провода обмотки якоря
м2
Окончательное сечение и диаметр провода выбираем из приложения 1
м2
м
м
Окончательная плотность тока в проводнике обмотки якоря
А/м2
Площадь паза, занимаемая изолированными проводниками
м2,
где принято
Площадь паза, занимаемая пазовой изоляцией
м2,
где толщина пазовой изоляции принята м при напряжении 6 В,
периметр паза
м
Площадь паза, занимаемая клином
м2,
где принято:
ширина клина
м
высота клина
м
Общая требуемая площадь паза
м2
Коэффициент заполнения паза изолированным проводом
,
где площадь поперечного сечения провода с изоляцией
м2
Высота сердечника якоря
м
Диаметр вала
м
Ширина прорези паза
м
Высота коронки и зуцовый шаг якоря
м
м
Для круглого паза:
Диаметр паза якоря
м
Высота паза
м
Зубцовые шаги
м
м
Размеры зубца
м
м
Ширина зубца якоря
м
Для трапецеидального паза:
Ширина зубца якоря
м > 1 мм,
где Тл
Размеры паза
м
м
м
Высота паза
м
Проверка максимальной индукции в минимальном сечении зубца
Для круглого паза
Тл
Для трапецеидального паза
Тл
Средняя длина проводника обмотки якоря при 2р = 2
м
Сопротивление обмотки якоря в нагретом состоянии при расчетной температуре θ =75 ºС.
Ом
Падение напряжения в обмотке якоря при полной нагрузке
В
Результат составляет примерно 10÷20 % от номинального напряжения U = 6 В.
При трапецеидальном пазе ширина зубца получается большей, поэтому выбираем трапецеидальный паз и далее расчеты ведем для него.
2.5 Коллектор, щеткодержатели и щетки
Толщина тела коллектора
м
Предварительный диаметр коллектора
м
Коллекторное деление
м
Ширина коллекторных пластин
м
Толщина изоляции
т.к. U = 6 В
м
Окончательно коллекторное деление
м
Окончательно диаметр коллектора
м
Окружная скорость коллектора
м/с
В нашем случае окружная скорость коллектора составляет 0,8 от величины окружной скорости якоря м/с
Так как U = 6 В выбираем меднографитовые щетки марки М1:
Допустимая плотность тока
А/м2
Переходное падение напряжения на пару щеток при номинальном токе и окружной скорости 15 м/с
В
Коэффициент трения при V = 15 м/с
Удельное нажатие
Н/м2
Площадь сечения щетки
м2
Ширина щетки по дуге окружности коллектора
м
Длина щетки по оси коллектора
м
Высота щетки
м
Уточненные по таблице 2.5.2. размеры: щетка прямоугольная для радиальных щеткодержателей со спиральной пружиной Ф8-А1
м
м
м
Окончательная плотность тока под щетками
А/м2
Активная длина коллектора по оси вала
м
Полная длина коллектора по оси вала
м
Ширина коммутационной зоны
м,
где - число секционных сторон в одном слое паза;
м
м
В нашем случае условие благоприятной коммутации выполняется:
Удельная магнитная проводимость для потоков рассеяния секции обмотки
где длина лобовой части проводника якорной обмотки для 2р = 2
м
Среднее значение реактивной Э.Д.С. в короткозамкнутой секции якоря
В
Э.Д.С. реакции якоря
где средняя длина силовой линии поперечного потока реакции якоря в междуполюсном пространстве машины
м
Среднее значение результирующей Э.Д.С. в короткозамкнутой секции якоря
В
Условие благоприятной коммутации выполняется:
В
2.6. Магнитная система электродвигателя
Высота сердечника якоря
м
Проверка индукции в сердечнике якоря
Тл
Осевая длина полюса
м
Высота сердечника полюса машин малой мощности
м
Поперечное сечение сердечника
м2,
где σ = (1,08÷1,12) ≈ 1,1 – коэффициент магнитного рассеяния для машин малой мощности; ВПЛ = (1÷1,5) ≈ 1,25 Тл – магнитная индукция в сердечнике полюса.
Ширина сердечника полюса
м,
где К2 = 0,93 – коэффициент заполнения сечения полюса сталью при шихтованных полюсах.
Поперечное сечение станины
м2
где Вс = (1÷1,4) ≈ 1,2 Тл – магнитная индукция в станине в машинах для продолжительного режима работы.
Осевая длина станины с отъемными полюсами
м
Высота станины
м
Средние длины путей магнитного потока в каждом участке магнитной системы:
а) длина станины
б) длина сердечников полюсов
м
в) длина воздушного зазора
м
г) длина зубцов якоря
м
д) длина сердечника якоря
м
Коэффициент воздушного зазора
М.д.с. для воздушного зазора
А
Магнитная индукция и м.д.с. в зубце
Тл
А,
где напряженность магнитного поля в зубце - определяется по кривым приложения 4 для найденного Вз
Магнитная индукция в сердечнике якоря
Тл
М.д.с. для сердечника якоря
А
где - определяется по кривым приложения 4 для найденного Ва
Магнитная индукция в сердечнике полюса
Тл
М.д.с. для сердечников шихтованных полюсов
А
где - определяется по кривым приложения 4 для найденного Впл
Магнитная индукция в сплошной станине
Тл
К2 = 1,0 – для сплошной станины.
М.д.с. для станины
А
где - определяется по кривым приложения 5 для найденного Вс
Магнитная индукция в зазоре стыка
Тл
М.д.с. для воздушного зазора в стыке между станиной и отъемными полюсами
А
где длина эквивалентного воздушного зазора в месте стыка при шлифованных поверхностях соприкосновения станины и полюса
м
Таблица 2.6.1 Расчет кривой намагничивания машины