Расчет и разработка конструкции двигателя постоянного тока серии 2ПН степенью защиты от внешних воздействий IP22

          Введение

Продукция электротехнической промышленности используется почти во всех промышленных установках, поэтому качество электротехнических изделий во многом определяет качество продукции других отраслей промышленности. Электрические машины в общем объеме производства электротехнической промышленности занимают основное место, поэтому эксплуатационные свойства новых электрических машин имеют важное значение для экономики нашей страны.

При проектировании электрической машины рассчитываются размеры статора и ротора, выбираются типы обмоток, обмоточные провода, изоляция, материалы активных и конструктивных частей машины. Отдельные части машины должны быть так сконструированы и рассчитаны, чтобы при изготовлении машины трудоемкость и расход материалов были наименьшими, а при эксплуатации машина обладала наилучшими энергетическими показателями. При этом электрическая машина должна соответствовать условиям применения ее в электроприводе. При проектировании необходимо учитывать возможности электротехнических заводов, стремиться к максимальному снижению трудоемкости.

В данном курсовом проекте необходимо рассчитать и разработать конструкцию двигателя постоянного тока серии 2ПН степенью защиты от внешних воздействий IP22 – двигатель, защищенный от попадания твердых тел размером более 12 мм и от капель воды; способом охлаждения машины –  IC01 – защищенная машина с самовентиляцией, вентилятор расположен на валу двигателя; с исполнением по способу монтажа - IМ1001 - с двумя подшипниковыми щитами на лапах, с одним горизонтально направленным цилиндрическим концом вала.

1 Выбор главных размеров

Максимально допустимый наружный диаметр корпуса, мм, определим по формуле (1):

                              (1)

где - высота оси вращения,  - минимально допустимое расстояние от нижней части корпуса машины до опорной плоскости лап [1, табл. 10-3].

Максимально допустимый наружный диаметр, мм, определим по формуле (2):

                                                  (2)

Наружный диаметр сердечника, мм, определим по [1, табл. 10-3]:

Значение коэффициента  определим по [1, рис. 10-2]:

.

Значение коэффициента  определим по [1, рис. 10-3]:

.

Предварительное значение КПД примем по [1, рис. 10-4]:

.

Расчетная мощность для двигателя постоянного тока, Вт, определится по формуле (3):

где - номинальная мощность.

Поправочный коэффициент  определим по [1, табл. 10-4]:

Предварительное значение линейной нагрузки на якорь, , определим по формуле (4):

                                   (4)

Поправочный коэффициент  определим по [1, табл. 10-4]:

Предварительное значение магнитной индукции в воздушном зазоре, Тл, определим по формуле (5):

                                (5)

Расчетный коэффициент полюсной дуги определим по [1, рис. 10-6]:

Расчетная длина сердечника якоря машины постоянного тока, мм, определится по формуле (6):

где  – номинальная частота вращения.

Отношение длины якоря к диаметру определим по формуле (7):

Допустимое значение  определим по [1, рис. 10-7]:

2 Расчет магнитной цепи машины, определение размеров, конфигурации и материала

         2.1 Сердечник якоря

Принимаем для сердечника якоря: сталь 2013, толщина 0,5 мм, листы сердечника якоря лакированные; форма пазов - полузакрытая овальная; род обмотки – двухслойная всыпная; скос пазов на 1/2 зубцового деления.

Коэффициент заполнения сердечника якоря сталью определим по  [1, с. 228]:

Припуск на сборку сердечника по ширине паза для компаундного штампа, мм,  определим по [1, табл. 10-6]

Конструктивная длина сердечника  якоря, мм, определится по [1, с. 228]:

Эффективная длина сердечника якоря при отсутствии радиальных каналов, мм, определится по формуле (8):

                                    (8)

Предварительное значение внутреннего диаметра листов якоря, мм, определим по      [1, рис. 10-10]:  

          2.2 Сердечник главных полюсов

Принимаем для сердечника якоря: сталь 3411, толщина 1 мм, листы сердечников полюсов неизолированные; компенсационная обмотка не требуется; вид воздушного зазора между главными полюсами и якорем эксцентричный.

Коэффициент заполнения сердечника сталью определим по [1, с. 230]:

Количество главных полюсов по [1, с. 230]:

Величина воздушного зазора, мм, определится по [1, рис. 10-13] :

Высота зазора у оси полюса, мм, определится по формуле (9):

Высота зазора у края полюса, мм, определится по формуле (10):

                                           (10)

Длина сердечника полюса, мм, определится по формуле (11):

                                                       (11)

Полюсное деление, мм, определим по формуле (12):

Расчетная ширина полюсной дуги, мм, определится по формуле (13):

                                 (13)

Действительная ширина полюсной дуги у некомпенсированной машины с эксцентричным зазором, мм, определится по [1, с. 232]:

Предварительная магнитная индукция в сердечнике главного полюса, Тл, определится по [1, с. 232]:

Предварительное значение магнитного потока в воздушном зазоре, Вб, определим по формуле (14):

             (14)

Эффективная длина сердечника полюса, мм, определится по формуле (15):

                                  (15)

Ширина сердечника главного полюса, мм, определится по формуле (16):

где  - коэффициент магнитного рассеяния главных полюсов по [1, с. 232].