14. Расчет обмотки добавочных полюсов

14.1 МДС обмотки возбуждения добавочного полюса (п.13. 19)

14.2 Число витков обмотки добавочного полюса на один полюс

Принимаем

14.2 Предварительное сечение проводников

При токе целесообразно принимать . Для многослойных обмоток выберем принять .

Рекомендации (см. 10.5)

При выборе конструкции обмотки добавочного полюса руководствуйтесь рекомендациями табл. 10.

14.3 Принимаем проводник обмотки добавочных полюсов из круглого провода марки ПСД (приложение А) диаметром диаметр изолированного провода Сечение провода

14.4 Ширина катушки

Определяется по предварительному эскизу катушки.

Можно воспользоваться приближенным расчетом

14.4.1 Площадь сечения катушки

где коэффициент заполнения, учитывающий разбухание от пропитки и увеличение размеров за счет корпусной изоляции.

Если обмотка мотается из прямоугольного провода, то вместо необходимо подставить площадь сечения прямоугольного проводника.

14.4.2 Ширина катушки

.

Здесь высота катушки добавочного полюса принята на меньше высоты добавочного полюса (см. п. 13.13).

14.5 Средняя длина витка обмотки добавочного полюса

где воздушный зазор между катушкой и добавочным полюсом.

14.6 Полная длина проводников обмотки

14.7 Сопротивление обмотки добавочного полюса при температуре

14.8 Сопротивление обмотки добавочного полюса при температуре

14.9 Масса меди обмотки добавочных полюсов

15 Потери и кпд

15.1 Электрические потери в обмотке якоря

15.2 Электрические потери в обмотке добавочных полюсов

15.3 Электрические потери о параллельной обмотке возбуждения

15.4 Электрические потери в переходном контакте щеток на коллектор

где падение напряжения в щеточном контакте

Падение напряжения в щеточном контакте зависит от материала щеток. Для большинства типов щеток можно приять

15.5 Потери на трение щеток о коллектор

где давление на щетку; для щетки ЭГ – 14

коэффициент трения щетки.

15.6 Потери в подшипниках и на вентиляцию определить по рисунку 12

Рисунок 12 – Потери на вентиляцию и в подшипниках.

15.7 Масса стали ярма якоря

15.8 Условная масса стали зубцов якоря

15.9 Магнитные потери в ярме якоря

где

Здесь удельные потери в стали при индукции 1,0 Тл., и частоте перемагничивания 50 Гц. Значение для сталей различных марок приведено в /1/. Для стали 2211 эта величина равна 1,75 . Частота перемагничивания определяется по формуле . Коэффициент β примите равным 2.

15.10 Магнитные потери в зубцах якоря

где

15.11 Добавочные потери

где номинальный ток двигателя. После уточнения тока возбуждения этот ток можно уточнить по сравнению с пунктом 1.2

15.12 Сумма потерь

15.13 Потребляемая мощность

15.14 Уточняем номинальный ток и ток якоря

15.15 Коэффициент полезного действия

16 Рабочие характеристики

Для построения рабочих характеристик двигателя при и токе возбуждения принимаем, что потери холостого хода с нагрузкой практически не меняются и составляют:

16.1 МДС реакции якоря будем считать пропорциональной току якоря, и определим по соотношению

где размагничивающее действие реакции якоря при номинальном токе якоря .

В нашем случае (см. п. 10.1). Номинальный ток при котором определялась реакция якоря Хотя в дальнейшем расчете это значение было уточнено (см. п. 15.14).

16.2 ЭДС обмотки якоря при номинальном токе якоря

где сопротивление якорной цепи.

16.3 Номинальный магнитный поток в воздушном зазоре

16.4 По характеристике холостого хода (рис. 10) по заданному Ф_н определяем

16.5 МДС обмотки возбуждения

16.6 Номинальный ток возбуждения двигателя

16.7 Номинальный ток двигателя

16.7 Потребляемая мощность двигателя

16.8 Полезная мощность на валу двигателя

В этом выражении добавочные потери считаются пропорциональными квадрату тока якоря. Поэтому при расчете в знаменателе дроби стоит ток

16.9 Коэффициент полезного действия

16.10 Вращающий момент

Для построения рабочих характеристик задаемся рядом значений тока якоря и рассчитываем значения параметров рабочего режима для этих токов.

Расчет удобно свести в таблицу. Если расчет вести в MathCAD, то удобно выполнять его в матричной форме. Ниже приведен расчет, оформленный в таблице и в MathCAD.

Таблица 11 – Рабочие характеристики двигателя без стабилизирующей обмотки

1	Iв, A	1,73	1,73	1,73	1,73	1,73
2	Ia, A	9.31	18.62	27.93	37.24	46.55
3	E, B	215.4	212.7	210.1	207.5	204.9
4	FΣ, A	1533	1478	1423	1368	1313
5	Фδ, Вб	0.0082	0.0081	0.008	0.0079	0.0078
6	n, об/мин	1453	1471	1490	1508	1528
7	М, Н*м	11.81	24.27	36.04	47.13	57.56
8	Р2, Вт	1798	3739	5621	7444	9208
9	I1, A	11.04	20.35	29.66	38.97	48.28
10	P1, Вт	2429	4477	6525	8573	10622
11	η, %	0.74	0.835	0.861	0.868	0.867

Расчет вести в следующей последовательности

а) Задаёмся токами возбуждения, см. п. 16.6

б) Задаемся несколькими значениями тока якоря. Приблизительно - это 0,25, 0,5, 0,75, 1,0 1,25 от номинального значения определенного в пункте 15.14. Для упрощения вычислений эти значения можно округлять до более удобных для записи значений.

в) ЭДС в обмотке якоря

где соответствующий ток якоря из строки 2.

г) Суммарная намагничивающая сила

где номинальный ток возбуждения, (см. п. 16.6)

число витков обмотки возбуждения, (см. п. 10.6)

размагничивающее действие реакции якоря, определяется в соответствии с п. 16.1.

д) По характеристике холостого хода (рисунок 10), по заданному значению , определяем магнитный поток в воздушном зазоре Ф_δ.

е). Частота вращения

где магнитный поток в воздушном зазоре (стр. 5).

ж) Потребляемая мощность

где соответствующая ЭДС и ток якоря.

з) Момент на валу двигателя

и) Потребляемый ток

к) Потребляемая мощность двигателя

л) Коэффициент полезного действия

Листинг расчетов рабочих характеристик двигателя в MathCAD

a) Ток в обмотке возбуждения

б) Ток в якорной цепи

в) ЭДС в обмотке якоря

г). МДС обмотки возбуждения

д) Магнитный поток в воздушном зазоре

е). Частота вращения

ж). Потребляемая мощность

з). Момент на валу двигателя

и). Потребляемый ток

к). Потребляемая мощность двигателя

л). Коэффициент полезного действия

По результатам расчетов и построения рабочих характеристик устанавливаем номинальные значения:

Номинальная мощность	Рн=7500 Вт;
Номинальный ток	I1н=39,27 А
Номинальный ток якорной цепи	Iан=37,54 A
Номинальный коэффициент полезного действия	ηн=86,8%

Как следует из характеристики , с увеличением нагрузки частота вращения двигателя возрастает. Поэтому для повышения устойчивости работы двигателя целесообразно ввести стабилизирующую обмотку.