2. Проектування ротора

Визначення зовнішнього діаметра ротора.

D_р = D - 2δ = 10,8– 2*0,04 = 10,75см=0,1075м

де: D - внутрішній діаметр статора; δ - повітряний зазор.

Визначення діаметра втулки ротора і відносного діаметра втулки.

Спочатку необхідно визначити магнітний потік в повітряному зазорі в режимі холостого ходу.

Ф_δх = В_δх* *α_icp*l_i = 0,45* *0,7*3,08 = 2,7Вб.

де: D - внутрішній діаметр статора; Вδх - індукція в повітряному зазорі при холостому ході; р - число пар полюсів; αicp - розрахунковий коефіцієнт полюсного перекриття для середнього перерізу; li - довжина пакета статора.

D_вт= = =5,9 см =59*10^-3 м.

де: р - число пар полюсів; Фδх - магнітний потік в повітряному зазорі в режимі холостого ходу; σвт - коефіцієнт розсіювання; В_вт - індукція у втулці.

d_вт= = =0,54.

де: D - внутрішній діаметр статора; Dвт - діаметр втулки ротора.

Визначення товщини полюсної шайби і її відносної ширини.

b_ш= = =0,8 см=0,8*10^-3 м

де: αi - розрахунковий коефіцієнт полюсной дуги; li - ширина пакета статора; Вδх - індукція в повітряному зазорі при холостому ході; σк = (0,85-0,89) · σвт = 1,7-1,78 - коефіцієнт розсіювання магнітного потоку на ділянці кільця для 12-полюсного ротора; αрmax = 0,82 - 0,89; Вк - індукція в кільці (для Ст.10 Вк = 1,5 - 1,6 Тл).

b^’_ш= =0,259

де: bш - товщина полюсной шайби; li - ширина пакета статора.

  Визначення радіальної висоти полюса, для генератора з полюсной системою, що виготовляється зі сталевої смуги штампуванням.

h_p= b_ш=0,8см=0,8*10^-3 м.

Визначаємо геометричні параметри полюса.

Спочатку визначаємо полюсний розподіл:

τ= = =2,8см =28*10^-3 м.

де: D - внутрішній діаметр статора; р - число пар полюсів.

Максимальна ширина полюса визначається за формулою:

b_{р макс} =(0,85 – 1,1) *τ .

Беремо b_{р макс} = 1 *τ = 1*2,8 =2,8см=28*10^-3 м.

Мінімальна ширина полюса на кінці кігтя визначається за формулою:

b_{р мін} =(0,3 – 0,45) *τ .

Беремо b_{р мін} = 0,45 *τ = 0,45*2,8 =1,26см=12,6*10^-3 м.

Кут нахилу внутрішньої поверхні полюса вибирається в межах β=14⁰ - 26⁰.

Вибираємо β=14⁰.

Визначаємо максимальний радіальний розмір циліндричної частини вікна обмотки збудження.

b_к= = =1,65см=1,65*10^-3 м.

Визначаємо аксіальну довжину втулки.

l_вт= = =

=4,12см= =41,2*10^-3 м

де: Вδ - індукція в повітряному зазорі при холостому ході; kδ - коефіцієнт повітряного зазору; δ - повітряний зазор; 2Hzlz - магнітне напруга зубців (згідно з методичними рекомендаціями враховується коефіцієнтом 1,05); Hja lja - магнітне напруга ярма якоря (згідно з методичними рекомендаціями враховується коефіцієнтом 1,05); δст - розрахунковий зазор стику індуктора; В_ст= В_вт =1,6 - індукція в сталі; bк - максимальний радіальний розмір циліндричної частини вікна обмотки збудження .; bш - товщина полюсної шайби; kзв = 0,5 - 0,65 - коефіцієнт заповнення вікна обмотки збудження міддю; Jв - щільність струму в обмотці збудження (згідно з методичними рекомендаціями 5 - 6 А / ); β = 14° - кут нахилу внутрішньої поверхні полюса.

Визначаємо площу необхідну для розміщення обмотки збудження.

S_ов = l_вт* b_к=4,12*0,8=4,2см²=0,32*10^-3м².

Де: lвт - довжина втулки; bк - максимальний радіальний розмір циліндричної частини вікна обмотки збудження.

Довжина кігтя.

l_к= = 4,9см=4,9*10^-3 м.

де: lвт - довжина втулки; li - ширина пакета статора.

Визначаємо діаметр валу.

D_в = 0,2*D = 0,2*10,8 =2,24см=21,6*10^-3 м.

де: D - внутрішній діаметр статора.

Визначаємо площу поперечного перерізу проводу ОЗ; діаметр голого дроти, число витків, опір і масу проводу ОЗ.

S_в= = =0,65мм²

де: Iв - струм збудження; Jв - щільність струму в обмотці збудження.

d_в=2* =2* =0,9мм.

Вибираємо провід марки ПЕВ– 2 . d_п=1мм; d_ип=1,06мм.

w_в= = =468 витків.

де: Sов - площа поперечного перерізу проводу; kзв- коефіцієнт заповнення вікна обмотки збудження міддю; Jв - щільність струму в обмотці збудження; Iв - струм збудження.

Визначаємо середню довжину витка.

l_{в ср} =π*(D_вт +b_к/2) =3,14*(5,9+0,8/2)=20см=20*10^-3 м.

Де: Dвт - діаметр втулки ротора; bк - максимальний радіальний розмір циліндричної частини вікна обмотки збудження.

У холодному стані.

R_{ов 20}⁰ = = =0,64 Ом.

де: ρ - питомий опір дроту при t = 20°С; wв - число витків обмотки збудження; lв ср - середня довжина витка; Sв - площа поперечного перерізу провідника.

У гарячому стані:

R_{ов 75}⁰ =1,24* R_{ов 20}⁰=1,24*0,64=0,79 Ом

М_мв=γ* S_в* l_{в ср}* ω_в*10^-3= 8,9*0,25*0,20*486*10^-3=0,208 кг

де: γ - питома маса матеріалу проводу (для Cu = 8,9); wв - число витків обмотки збудження; lв ср - середня довжина витка; Sв - площа поперечного перерізу провідника.

Маса сталі ротора.

Спочатку визначимо обсяг активної частини ротора.

V_и = *(l_вт +2b_ш)*10^-3= *(4,12+2*0,8)*10^-3=0,60дм³=600*10^-6м

де: D р - зовнішній діаметр ротора; lвт - довжина втулки; bш - товщина полюсної шайби.

М_{и ст} = k_{з ст}*V_и* γ_ст=0,7*0,600дм³*7,7=3,23кг.

де: kз ст - коефіцієнт заповнення сталлю обсягу ротора; Vи - обсяг активної частини ротора; γст - питома маса стали ротора (γст = 7,7).