Главная              Рефераты - Физика

Машины постоянного тока - контрольная работа

Задание

По данным машины постоянного тока требуется: рассчитать и вычертить эскиз магнитной цепи машины; определить Н.С. возбуждения при номинальном режиме; вычертить развернутую схему обмотки якоря. Тип обмотки – петлевая.

п/п

Наименование данных и геометрических размеров Данные
1 Режим работы Генератор
2 Мощность Рн , кВа 35
3 Напряжение U н 230
4 Ток якоря I ан , А 155
5 Частота вращения n , об/мин 1450
6 Число главных полюсов 4
7 Воздушный зазор под главными полюсами δ, мм 2
8 Наружный диаметр якоря Da , мм 246
9 Диаметр вала d в , мм 75
10 Длинна сердечника якоря l а , мм 175
11 Число радиальных вентиляционных каналов n в -
12 Число пазов якоряZ 29
13 Глубина паза якоряhn , мм 27
14 Ширина паза якоря bn , мм 10
15 Число активных проводников N 290
16 Число параллельных ветвей обмотки 2
17 Сопротивление обмотки якоря и добавочных полюсов при 15О С ( Za + Z δ )15 0 , Ом 0,073
18 Наружный диаметр станины D 1 , мм 516
19 Внутренний диаметр станины D 2 , мм 465
20 Длинна сердечника главного полюса lm , мм 175
21 Ширина сердечника главного полюса bm , мм 75
22 Длинна станины l я , мм 345
23 Коэффициент полюсной дуги αδ 0,64
24 Коэффициент магнитного рассеяния σ 1,178
25 Число пазов Z 28
26 Число коллекторных пластин К 28
27 Число полюсов 2р 4
28 Число параллельных ветвей 2а 8
29 Число простых обмоток m 2

Решение

1 Определим номинальный основной магнитный поток с учетом генераторного режима работы;([2]).

где,

Еан = U н +[ I ан *( za + zδ )75 o +2∆ U щ ]=230+[155*1,24*0,073+2*1]=246В.-ЭДС при номинальном режиме;

( za + zδ )75 o - сопротивление обмотки якоря и добавочных полюсов при 75О С =1,24 ( za + zδ )15 o =1,24*0,073Ом ;

2а=2 (а=1)- число параллельных ветвей обмотки;

U щ =1В- падение напряжения на щеточном контакте;

2р=4 (р=2) – число главных полюсов;

n =1450 частота вращения;

N = 290 число активных проводников.

Отсюда:

2 Построим кривую намагничивания машины, зависимость основного магнитного потока от нормальной силы возбуждения. Для этого рассчитаем магнитную цепь генератора ряда значений основного магнитного потока - (0,5; 0,8; 1,0; 1,1; 1,2) Ф δ н

Данные расчетов занесем в таблицу 1.

Определим магнитное поле и Н.С. воздушного зазора.

Полюсное деление.

Расчетная полюсная дуга -b δ ;

Длинна якоря в осевом направлении;

Расчетная длинна якоря;

Индукция в воздушном зазоре;

Нормальная сила в воздушном зазоре;

Где: μ0 – 4хπх10-7 Гн/м - магнитная проницаемость стали.

kδ коэффициент зубчатости, равный

где t 1 зубцовое деление, равное

b з1 ширина зуба в верхней части, равна

γ - коэффициент равный

отсюда

Из этого

Определим магнитное поле и Н.С. зубцовой зоны.

Зубцовое деление по основанию пазов:

Наименьшая ширина зубца:

Ширина зуба посредине высоты:

Определим индукцию в зубцах при kс = 0,9 – коэффициенте заполнения пакета якоря сталью;

Так как вентиляционных канавок не предусмотрено lc (длинна пакета стали) = la

Пазовый коэффициент у основания паза:

Определим напряженность магнитного поля по характеристикам намагничивания для стали 1211;

Для: Вз1 =1,4Т намагниченность Нз1 =1580А/м выбираемпо таблице намагниченности [2].

Вз2 =2,16Т намагниченность Нз2 =66000А/м выбираем по семейству кривых (рис 2-9[1]).

Взср =1,71Т намагниченность Нзср =8200А/м выбираемпо таблице намагниченности [2].

Расчетное значение напряженности магнитного поля;

Определим Н.С. для зубцового слоя;

Определим магнитное поле и Н.С. для сердечника якоря.

Высота сердечника якоря;

Индукция в сердечнике якоря;((2-23),[1])

Напряженность магнитного поля в сердечнике якоря по характеристикам намагничивания для стали 1211;

На =458А/м

Средняя длинна пути магнитного потока в сердечнике якоря;

Н.С. для сердечника якоря;

Определим магнитное поле и Н.С. для сердечника полюса.

Индукция в сердечнике полюса при k с = 0,95 ((2-27),[1]);

Напряженность магнитного поля в полюсе по характеристикам намагничивания для стали 3413(Вп >1,6T);

Н m = 665А/м

Н.С. для сердечника полюса;

где - высота полюса.

Определим магнитное поле и Н.С. для ярма.

Индукция в ярме;

где

- высота (толщина) ярма.

Отсюда

Напряженность магнитного поля в ярме по характеристикам намагничивания для стали 1211,[2];

Ня = 800А/м

Н.С. для ярма;

где:

средняя длинна магнитной линии в ярме.

Отсюда:

Определим Н.С. на полюс, необходимую для создания основного потока;

Воспользовавшись данными таблицы 1 построим кривую намагничивания генератора, рисунок 1.

3 Определим коэффициент насыщения магнитной цепи;

4 Построим переходную магнитную характеристику генератора рис. 2, представляющую собой зависимость индукции в воздушном зазоре при холостом ходе от суммы Н.С. воздушного зазора и зубцов на один полюс.

Из таблицы 1 возьмем соответствующие данные и рассчитаем.

По переходной магнитной характеристике генератора определим размагничивающую Н.С. поперечной реакции якоря.

,

где, и - определим из рисунка 2;

bδ – расчетное значение полюсной дуги;

Аа – линейная нагрузка на якорь -

5 Рассчитаем Н.С. обмотки возбуждения при номинальном режиме;

где 2 Fo – Н.С. генератора на холостом ходу на пару полюсов, соответствующая магнитному потоку Фδн .

6 Определим число витков обмотки возбуждения на один полюс

где i в – ориентировочное значение тока возбуждения равное 0,025х I ан т.к. мощность генератора небольшая.

7 Вычертим развернутую схему обмотки якоря, для этого;

Рассмотрим тип обмотки.

Имеем: т=2, 2р=4, 2а=8, Z = K =28 . При данных условиях симметрия соблюдаются т.к. 2а=2рт и т =2, а К/р =28/2=14 - четное число.

Исходя из вышеперечисленного, получаем симметричную двухходовую двукратнозамкнутую петлевую обмотку.

Рассчитаем шаги обмотки

Определим первый частичный шаг обмотки

Определим результатирующий шаг обмотки и шаг по коллектору.

y = yk =+2 т.к. т=2.

Второй частичный шаг.

y 2 = y - y 1 =2 - 8= -6

По известным значениям шагов построим таблицу соединений секционных сторон обмотки.

1й ход 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27

обмотки 9’ 11’ 13’ 15’ 17’ 19’ 21’ 23’ 25’ 27’ 1’ 3’ 5’ 7’

2й ход 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

обмотки 10’ 12’ 14’ 16’ 18’ 20’ 22’ 24’ 26’ 28’ 2’ 4’ 6’ 8’

Шаг уравнительных соединений первого рода.

y п = К/р =28/2=14

Шаг уравнительных соединений второго рода.

Так как две равнопотенциальные точки обмотки удалены на одной стороне якоря на y п = 14 элементарных пазов и принадлежат одному ходу обмотки, то выполнение уравнителей второго рода на одной стороне якоря невозможно. Для того чтобы уравнять потенциалы обмоток разных ходов необходимо соединить середину лобовой части секции 1 на стороне противоположной коллектору и коллекторную пластину 2. Уравнительное соединение второго рода достаточно одного, так как оно служит и уравнителем и для середины секции 15 и начала секции 16.

Уравнительное соединение второго рода являются одновременно и уравнителями третьего рода. Как видно из рис. 3 при движении коллектора щетка В1 сначала замкнет пластины 1-2 и тем самым левую половину секции 1, а затем пластины 2-3 – правую половину секции 1.


Литература

1. Вольдек А.И. Электрические машины - Л.: Энергия 1978 г.

2. Методические пособия по расчетам машин постоянного тока. ЮУрГУ