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

16.  Диаметр коллектора D_к = 578 мм.

17.  Число коллекторных пластин – 348.

18.  Коллекторное деление – 5,21 мм.

19.  Среднее межламельное напряжение – 16,4 В.

20.  Число витков главного полюса – 12.

21.  Тип зазора – равномерный.

22.  Зазор δ_кр/δ_ц = 4,8 мм/4,8 мм.

23.  Коэффициент полюсного перекрытия α = 0,67.

24.  Число витков дополнительного полюса – 9.

25.  Воздушные зазоры дополнительного полюса:

·  δ_д = 10 мм;

·  δ’_д = 7 мм.

26.  Магнитный поток Ф = .

27.  Магнитная индукция:

а)  в воздушном зазоре – 1,03 Т;

б)  в зубцах якоря – 2,12 Т;

в)  в сердечнике якоря – 1,325 Т;

г)  в сердечнике полюса – 1,7/1,18 Т;

д)  в ярме остова – 1,4 Т.

28.  Число витков компенсационной обмотки N_ко = 6.

29.  Число пазов Z_ко = 6.

30.  Линейная нагрузка А₄ = 478 А/см.

31.  Фактор нагрева А_jk = 2939.

32.  Реактивная ЭДС по Иоффе – 9,15 В.

33.  Плотность тока в обмотке якоря – 6,10 А/мм².

Шаг 1. Расчет геометрических размеров активного слоя  якоря.

1.1.  Размеры проводника b_пр x h_пр = 3,53 x 6,9 мм.

1.2.  Площадь поперечного сечения проводника

.

1.3.  Число проводников в пазу

1.4.  Таблица толщин и число слоёв всех видов изоляции паза.

Таблица 1

Позиция	Наименование	Материал	Толщина изоляции, мм	Число слоев	Число толщин	Суммарная односторонняя толщина, мм
1	Изоляция проводника	Пленка ПМ марки А	0,03÷0,06	1	2	0,06÷0,12
2	Корпусная изоляция	Пленка ПМ марки А	0,03÷0,06	8	16	0,48÷0,84
3	Покровная изоляция	Стеклолента	0,1	1	1	0,1
	Σ					0,64÷1,06

1.5.  Определение геометрических размеров паза и составление эскиза паза в масштабе 2:1.

Заполнение паза якоря по ширине:

проводник медь – 6,9 мм;

изоляция проводника (3 на рис. 1) – пленка ПМ марки А толщиной 0,05 мм, один слой в полуперекрышу:

;

корпусная изоляция (4 на рис. 1) – пленка ПМ марки А толщиной 0,05 мм, восемь слоёв в полуперекрышу:

покровная изоляция (5 на рис. 1) – стеклолента толщиной 0,1 мм, один слой в полуперекрышу:

;

зазор на укладку – 0,3 мм.

Ширина паза в свету:

Припуск на штамповку – 0,15 мм.

Ширина паза в штампе:

Заполнение паза якоря по высоте:

медь по высоте:

изоляция проводника (3 на рис. 1) – пленка ПМ марки А толщиной 0,05 мм, один слой в полуперекрышу:

;

корпусная изоляция (4 на рис. 1) – пленка ПМ марки А толщиной 0,05 мм, восемь слоёв в полуперекрышу:

покровная изоляция (5 на рис. 1) – стеклолента толщиной 0,1 мм, один слой в полуперекрышу:

;

зазор на укладку – 0,2 мм.

Прокладки миканитовые (2 на рис. 1) толщиной 0,5 мм – одна под клин, одна на дно паза, одна между сторонами катушек:

Клин (1 на рис. 1) – 6,0 мм.

Высота паза в свету:

Припуск на штамповку – 0,15 мм.

Высота паза в штампе:

Общая толщина изоляции по ширине паза на две стороны с учетом зазоров на укладку и припусков на штамповку – 2,65 мм.

Общая толщина изоляции по высоте паза на две стороны с учетом зазоров на укладку и припусков на штамповку – 5,95 мм.

Размеры паза

Полученные размеры отличаются от заданных b_п x h_z = 10 x 42,2 мм:

не более 5%.

Составим эскиз паза в масштабе 2:1 (рис. 1).

Зубцовое деление якоря:

Ширина головки зуба:

Зубцовый шаг по дну паза:

Ширина зубца якоря у основания:

Ширина зубца якоря на высоте 1/3 h_z:

1.6.  Плотность тока.

где 2а – число параллельных ветвей обмотки;

q₀ – поперечное сечение проводника, мм²;

I_я = I_ч = 880 А.

1.7.  Линейная нагрузка.

где D_я – диаметр якоря, см.

1.8.  Фактор нагрева.

1.9.  Задаемся новыми значениями чисел проводников в пазу:

1.10.  Линейная нагрузка:

1.11.  Плотность тока:

1.12. Размер проводника (при неизменном размере по высоте паза).

Площадь сечения проводника:

Ширина проводника:

1.13. Ширина паза.

Не меняя способ укладки проводников в пазу получаем размеры меди по ширине для каждого из значений u₁, u₂, u₃:

1.14. Ширина зубца якоря у основания.

Проверка ограничения по условию магнитного насыщения и механической прочности:

         

Зубцы якоря с данной шириной основания удовлетворяют условию магнитного насыщения и механической прочности.

Ширина зубца якоря на высоте 1/3:

Шаг 2. Определение показателя использования якоря при различном числе проводников в пазу.

2.1.  Индукция в расчетном сечении зубца, сохраняемая постоянной во всех последующих расчетах:

         [1, стр. 81, формула 2.51].

2.2.  Индукция в зазоре заданного двигателя:

где k_с ≈ 0,94 – коэффициент заполнения якоря сердечника сталью.

2.3.  Показатель использования якоря:

2.4.  Индукция в зазоре при различном числе проводников в пазу (при ):

2.5.  Использование якоря:

2.6.  Построим графики зависимости А, B_δ и  от u_п (рис. 2).

2.7.  График зависимости  показывает, что показатель использования якоря изменяется нелинейно с изменением числа проводников и оптимальное значение достигается при заданном числе проводников в пазу якоря рассматриваемого двигателя      u_п = 8.

2.8.  Определяем линейную нагрузку A_min и A_max.

Для устранения круговых огней на коллекторе среднее межламельное напряжение не должно превышать 19÷20 В (для компенсированных машин). В этом случае минимально возможное число коллекторных пластин определяется по формуле: