Расчет серийного тягового электрического двигателя НБ – 514 и проверка оптимальности выбора параметров активного слоя его якоря, страница 2

тогда

Минимальное коллекторное деление по технологическим соображениям (по условиям соединения коллекторной пластины с проводником обмотки) должно быть не менее 4÷4,5 мм.

Максимально допустимое по исполнению коллектора число коллекторных пластин:

тогда

Наносим значения Amin и Amax на рис. 2 и выбираем из этого диапазона вариант с uп = 8.

Границы допустимых значений Amin и Amax определяются минимальным и максимальным возможным числом коллекторных пластин kmin и kmax соответственно, т. е. ограничением межламельного напряжения.


Шаг 3. Расчет магнитной цепи ТЭД.

3.1.  Составим в масштабе 1:2 эскиз магнитной цепи (рис. 3). На эскизе показываем численные значения длин характерных участков магнитной цепи в сантиметрах.

3.2.  Эквивалентный воздушный зазор не рассчитываем, так как заданный ТЭД имеет компенсационную обмотку.

3.3.  Расчет коэффициента воздушного зазора, учитывающего повышение падения магнитного напряжения из-за зубчатой формы активного слоя ТЭД:

где tко – зубцовое деление компенсационной обмотки (принимаем по приложению 2, зная величину диаметра якоря определенной машины),

tко = 34,5 мм;

bz1, bz ко – ширина зубцов якоря и компенсационной обмотки по окружности якоря, bz ко = 16 мм (приложение 2).

Расчетный зазор равен:

3.4.  Расчет падения магнитного напряжения в воздушном зазоре:

3.5.  Разбиваем магнитную цепь на участки:

а)   зубцовый слой якоря. По таблице 2.3 [1, стр. 599] определяем для  значение напряженности поля Hz = 515 А/см, длина магнитного пути в зубцах hz0 = 4,169 см, тогда магнитная напряженность зубцов:

Результаты расчетов сводим в таблицу 2.

б)  сердечник якоря. При 2p = 6 принимаем Bя = 1,4 Т (стр. 133 [1], формула 2.207). По индукции Bя = 1,4 Т из таблицы 2.3 приложения 2 [1] находим напряженность Hя = 18,2 А/см.

Магнитный поток равен:

Длина магнитного пути в ярме якоря Lя = 13,4 см.

Магнитное напряжение в ярме якоря:

Определяем активную высоту сечения сердечника якоря:

где  – коэффициент заполнения сердечника сталью.

 – для стали марки Э1300А.

Сечение сердечника:

Число рядов каналов выбираем nк = 2 (стр. 133 [1]) с диаметром dк = 0,03 м (стр. 133 [1] формула 2.209).

Тогда, конструктивная высота сечения сердечника якоря равна:

 (стр. 133 [1] формула 2.210).

Внутренний диаметр сердечника якоря:

в)   зубцовый слой полюса (компенсационная обмотка).

Число витков компенсационной обмотки Nко = 6, число пазов zко = 6, высота паза hzко = 49 мм; геометрические размеры расположения пазов компенсационной обмотки:

C = 15 мм; В = 30 мм; А = 50 мм; bпко = 19,5 мм; tzко = 34,5 мм (приложение 2).

Площадь поперечного сечения зубцов полюса на расстоянии 1/3 от их головок, обращенных к якорю:

где  – число пазов на участке А;

0,97 – коэффициент заполнения сталью;

 – ширина паза, м;

 - длина сердечника (обычно равна длине сердечника якоря lя), м.

где  - коэффициент рассеяния. Принимаем  ([1], формула 2.107).

Индукция:

где Ф – рабочий магнитный поток полюса;

 – коэффициент рассеяния наконечника главного полюса.

Для этой индукции по таблице 2.3 приложения 2 [1] напряженность:

Магнитное напряжение зубцового слоя компенсационной обмотки:

г)   сердечник полюса.

Индукцию в сердечнике принимаем равной:

 (стр. 135 [1], формула 2.217),

принимаем

Коэффициент рассеяния при 2p = 6 и наличии компенсационной обмотки σ = 1,25 (стр. 135 [1], формула 2.218).

Площадь сечения сердечника полюса:

Ширина сердечника полюса:

где  – коэффициент заполнения полюса сердечника сталью;

 – коэффициент, учитывающий подрезы сердечника полюса по углам для улучшения вписывания его во внутреннюю полость катушки;  так как медь катушки наматывается плашмя.

Полюсное деление:

Высота сердечника полюса при 2p = 6:

 (стр. 136 [1])

Для индукции Bm = 1,7 Т по таблице 2.3 приложения 2 [1] напряженность сердечника главного полюса:

д)  стык полюс – ярмо:

е)   остов (ярмо).

Радиальная толщина остова:

где  – ширина сердечника главного полюса.

принимаем

Длина расчетного сечения:

что удовлетворяет условию

Для этой индукции по таблице 2.3 приложения 2 [1] напряженность на участке между полюсами:

Диаметр внутренней поверхности круглого остова:

Внешний диаметр остова:

При 2p = 6 должно выполняться условие

 - условие выполнено.

Длина магнитного участка между полюсами

Магнитное напряжение участка между полюсами:

ж)   переход ярмо – полюс.

Магнитный поток:

Магнитная индукция в выходе (стр. 141 [1], формула 2.242):

тогда

 (приложение 2, табл. 2.3 [1]).

Длина магнитного пути:

Площадь поперечного сечения:

Магнитная напряженность участка:

з)   воздушный зазор.

Магнитный поток в воздушном зазоре:

Индукция в воздушном зазоре:

Магнитная напряженность участка:

Длина расчетного зазора:

Площадь поперечного сечения:

Результаты расчетов сводим в таблицу 2.


Таблица 2.

участка

Наименование

участка

Магнитный

поток,

Вб

Поперечное

сечение,

м2

Длина,

см

Индукция,

Т

Напряженность

магнитного поля,

А/см

Магнитная

напряженность

участка,

А

1

Зубцовый слой якоря

0,0891

0,0424

4,169

2,1

515

2147

2

Сердечник якоря

0,0445

0,0318

13,4

1,4

18,2

244

3

Зубцовый слой полюса

0,0935

0,0586

4,9

1,59

43

211

4

Сердечник

полюса

0,111

0,0655

8,4

1,7

83

697

5

Стык полюса

с ярмом

0,111

0,0655

0,008

1,7

136

6

Переход ярмо – полюс (выход)

0,111

0,09098

8,35

1,22

9,9

82,7

7

Остов (ярмо)

0,0557

0,0538

15,3

1,035

6,1

93,3

Сумма магнитных напряжений всех стальных участков магнитной цепи

8

Воздушный зазор

0,0891

0,08502

0,7104

1,048

5956

МДС для проведения магнитного потока по магнитной цепи

МДС на компенсацию действия реакции якоря

Полная МДС обмотки полюса