Расчет вращающего момента

Расчет вращающего момента производится по формуле

M=9,55∙U∙I∙η/n

Значения I, n ,η берут из табл. 6-11.

Результаты расчета вращающего момента приведены в табл. 12

Номинальное поле				Ослабленное поле
I, А	n, об/мин	η, о.е.	М, Нм	I, А	n, об/мин	η, о.е.	М, Нм
138	2278,8	0,884	567,5	360	2211	0,930	1605
275	1369,2	0,936	1993	413	1988	0,932	2052,5
413	1189,1	0,933	3435	551	1690,5	0,929	3210
551	1067,7	0,924	5055	689	1465,5	0,922	4595
689	924,3	0,913	7214,5	826	1305	0,912	6119,2
826	831,2	0,901	9491,3	964	1213,6	0,901	7586,7

Графики к.п.д. при полном и ослабленном полях и электромеханические характеристики двигателя приведены на рис. 4.

МАССА ДВИГАТЕЛЯ

Масса меди, кг

Обмотка якоря 83,83

Уравнительные соединения 2,82

Обмотка дополнительных полюсов 55,6

Обмотка главных полюсов 196,6

Компенсационная обмотка 65,5

Всего: 404,35

Масса стали, кг

Зубцы якоря 78,8

Сердечник якоря 332

Главные полюсы 333,6

Дополнительные полюсы 77

Станина 494

Всего: 1315,4

Общая масса активных материалов:

G_ак= G_м + G_с = 404,35 + 1315,4 = 1719,75 кг.

Общая масса двигателя:

G = 1,8∙G_ак = 1,8∙1719,75 = 3095,55 кг.

Относительный расход материалов:

g₀ =G/P_н = 3095,55/575 = 5,38 кг/кВт.

Производная масса двигателя:

ε=G/(M_н )^3/4 = 3095,55/(5132)^3/4=5,1кг/(Нм)^3/4.

Отношение массы к моменту:

g_m = G/М_н = 3095,55/5132 =0,6 кг/Нм.

Сопоставляя полученные удельные показатели с показателями лучших образцов тяговых двигателей выпрямленного тока [3, табл. 1.1] типа НБ-507 (Россия) и LjН-108-3 (Швеция), можно сделать вывод, что масса спроектированного двигателя находится на уровне средних показателей. Снижение массы может быть достигнуто при применении магнитных материалов с более высокой магнитной проницаемостью, а также при повышении однородности и улучшении конструкции изоляции.

Вентиляционный расчет

Производится с использованием чертежей двигателя, на основе которых определяются площади сечения каналов движения охлаждающего воздуха.

Общее сопротивление воздухопровода:

z=z_вх+z₁∙z₂/(√z₁+√z₂)²+z_вых= 34 + 582∙2650/(√532 + √2650)²+50,5 = 354 Н∙с/м⁵.

Необходимый расход воздуха

Q= ∑Р/1100∙θ _в= 46071,3/1100∙24,5 = 1,71 м³/с.

Соотношение между количеством воздуха, проходящего внутри якоря Q₂ и между катушками Q_1:

Q₂ /Q₁ = √(z₁/z₂)= √(78087667)= 0,47.

Отношение количества воздуха, проходящего внутри якоря Q₂ к общему расходу воздуха Q:

Q₂/ Q = 0,47/(0,47 + 1) = 0,32.

Таким образом,

Q₂ = 0,32∙ Q; Q₁=(1/(1+0,47))∙ Q =0,68∙ Q_.

Расчет аэродинамического сопротивления воздушных каналов двигателя сведен в табл. 13.

РАСЧЕТ ПЕРЕГРЕВА ОБМОТКИ ЯКОРЯ

Тепловой расчет выполняется для номинального (часового) и длительного режимов работы двигателя.

Определение перегрева в часовом режиме

Предположим, что при длительном протекании часового (номинального) тока 532 А перегрев обмотки якоря составит 140 °С. При этом потери в обмотке якоря будут равны

Р'_Cu= I _н ² ∙R_а20∙[1+0_.004∙(165-20)] ⁼ 551²∙0,0318∙1,58= 15254Вт.

При расчете добавочных потерь в стали половина их, оцениваемая коэффициентом k_Fe, относится к стали, а половина - к меди.

Потери в стали:

Р_Fe = Р’_Fe∙(1+1/2∙0,3) = 5671∙1,15 = 6521,65 Вт.

Расчетные потери в меди с учетом добавочных:

Р_Cu=Р'_Cu + 0.15∙ Р’_Fe = 15254+ 0,15∙5671 = 16104,65 Вт.

Таблица 13

Участок	Сечение gi,м2	Характеристика сопротивления	Коэффициент аэродинами- ческого сопротивления ςi ∙102, Па∙с2/м2	gi2 ∙104, м4	ςi/ gi2
1.Общее вход- ное отверстие	0,135	Потеря динамического напора	62	182	34 zвх=34
2.Вход в между- катушечное про- странство 3.Вход в коль- цевое простран- ство задней ка- меры	0,04 0,04	Вход в отверстие с прямоугольными краями Потеря динамического напора	31 62	16 16	194 388 z1=582
4.Вход под кол- лекторную втул- ку 5.Поворот на 135о 6.Вход в якор- ные каналы 7.Якорные ка- налы 8.Расширение при выходе из якорных каналов 9.Вход в коль- цевое простран- ство задней камеры	0.025 0.022 0.031 0.031 0.031 0.08	Вход в отверстие с острыми краями Угол поворота β=135о Вход в отверстие с острыми краями Потеря динамического напора 0,031/0,08=0,39 Потеря динамического напора	31 32 31 80 23 62	6.25 4.84 9.61 9.61 9.61 64	496 661 323 833 240 97 z2=2650
10.Выход из двигателя	0.135	Вход в отверстие с острыми краями и потеря динамического напора	30+62=92	182	50.5 zвых=50,5

Тепловые сопротивления схемы замещения якоря определяются с учетом скорости движения воздуха (табл. 14) относительно теплоотдающих поверхностей при расходе воздуха Q= 1,71 м³/с и коэффициенте его подогрева а=0,3.

Таб л и ца 14

Название поверхности	Формула для определения скорости воздуха	Скорость воздуха, м/с
Поверхность катушек	Vm= 0,68∙ Q /0,04 = 0,68∙1,71/0,04	29,07
Наружная поверхность якоря	Vab =√(Va2 +Vm2) =√(32.32+342)	47
Каналы коллекторной втулки	Vк в = 0,32∙ Q /0,022 = 0,32∙1,71/0,022	24,87
Каналы обмоткодержателя	Vo к = 0,32∙ Q /0,08 = 0,32∙1,71/0,08	6,84
Вентиляционные каналы якоря	Vак= 0,32∙ Q /0,031 = 0,32∙1,71/0,031	17,6