Xreferat.com » Остальные рефераты » Методическое руководство по расчету машины постоянного тока (МПТ)

Методическое руководство по расчету машины постоянного тока (МПТ)

(7.17)

КПД для генератора

(7.18)

В выражениях (7.17), (7.18) Н = а для электродвигателей последовательного возбуждения; Н = а + В для электродвигателей параллельного возбуждения; Н = а В для генераторов параллельного возбуждения.

Если номинальная мощность электродвигателя

РН = UH Н Р

отличается от заданной то необходимо пересчитать величину номинального тока якоря:

а = 05 А (025 А2 В). (7.19)

Для электродвигателей последовательного возбуждения

(7.20)

для электродвигателей параллельного возбуждения

. (7.21)

После определения нового значения тока необходимо пересчитать величины потерь Рма РМВ РЩ Р а также рассчитать новое значение КПД двигателя.

  1. Рабочие характеристики двигателя постоянного тока. Рабочими характеристиками называются зависимости = f(M) P1 = f(M) P2 = f(M) n = f(M) = f(M).

Расчёт рабочих характеристик рационально вести в виде таблицы заполняемой по мере вычисления отдельных величин.

Величина электромагнитного момента рассчитывается по выражению

(7.22)

Заполнение таблицы следует начинать с номинального значения тока H. Суммарную величину реакции якоря принимают пропорциональной току якоря а величину магнитного потока определяют по кривой намагничивания для каждого значения тока якоря и результирующей МДС с учётом реакции якоря.

По данным табл. 5 строятся рабочие характеристики электродвигателя в общих координатных осях (рис. 6).

Таблица 5

Расчёт рабочих характеристик двигателя постоянного тока


Рассчитываемая величина

Потребляемый из сети или отдаваемый в сеть ток

0,5 H

0,8 H

10 H

1,2 H

Ток возбуждения В А





Ток якоря а А





Падение напряжения Ua В





Падение напряжения Uв В





Падение напряжения UЩ В





Падение напряжения U В





ЭДС якоря Еа В





МДС возбуждения А





МДС реакции якоря А





МДС машины под нагрузкой А





Магнитный поток Вб





Частота вращения об/мин





Потери в якоре Вт





Потери возбуждения Вт





Потери в щётках Вт





Потери в стали Вт





Механические потери Вт





Суммарные потери Вт





Потребляемая мощность Р1 Вт





Полезная мощность Р2 Вт





КПД двигателя





Момент двигателя Нм






48. Для генератора постоянного тока параллельного возбуждения строится внешняя характеристика зависимость напряжения от тока нагрузки U = f () при RB = const.

Для построения внешней характеристики генератора параллельного возбуждения необходимо иметь характеристику холостого хода Е = f (B) которая строится по кривой Е = f (AWB) при известном числе витков обмотки возбуждения. Совместно с характеристикой холостого хода в тех же осях строится вольт-амперная характеристика цепи возбуждения UB = B RB.

В точке пересечения этих характеристик (рис.7) имеем режим холостого хода когда ток якоря a равен нулю а напряжение равно напряжению холостого хода U0. Указанная точка является первой точкой внешней характеристики генератора. С ростом тока якоря возрастает падение напряжения в якорной цепи Ua = a Ra + Uщ и МДС реакции якоря. Эти величины являются катетами прямоугольного треугольника АВС называемого характеристическим. Одна из его вершин (точка А) лежит на характеристике холостого хода а другая вершина (точка С) на вольт-амперной характеристике цепи возбуждения и кроме того определяет величину напряжения генератора при заданном токе якоря.



Рис.6. Рабочие характеристики двигателя последователь-

ного возбуждения


Рис.7. Внешняя характеристика генератора параллельного

возбуждения

Внешнюю характеристику строят таким образом:

 для номинального тока якоря определяется падение напряжения в якорной цепи Ua = a Ra + UЩ и ток возбуждения эквивалентный реакции якоря: AWR / (2 WB) т.е. катеты характеристического треугольника

 полученный треугольник размещают между кривыми холостого хода и вольт-амперной характеристикой так чтобы его вершины лежали на этих кривых;

 откладывая по координатной оси токов якоря его номинальную величину а по оси ординат величину напряжения равную ординате нижней вершины треугольника получают следующую точку внешней характеристики соответствующую номинальному току;

 точки внешней характеристики соответствующие другим значениям тока, находят аналогичным образом при построении характеристических треугольников стороны которых пропорциональны данным значениям токов.


8. УПРОЩЕННЫЙ ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ МАШИНЫ

ПОСТОЯННОГО ТОКА МАЛОЙ МОЩНОСТИ


Потери выделяемые в элементах электрических машин превращаются в тепло которое вызывает их нагрев и рассеивается в окружающее пространство. По мере увеличения температуры деталей машины увеличивается их теплоотдача в результате чего температура не возрастает до бесконечности а принимает установившееся значение. В этом случае выделившееся в машине тепло полностью отдаётся в окружающую среду. Величина установившейся температуры определяется мощностью потерь габаритами машины и должна соответствовать температурной устойчивости изоляции. Поскольку точный учёт всех факторов нагрева и условий теплоотдачи в машинах малой мощности затруднителен то расчёт превышений температуры элементов машины над окружающей средой производится приближёнными методами.

49. Превышение температуры якоря. При расчётах считается что всё тепло выделяющееся в обмотке якоря передаётся через пазовую изоляцию стали якоря. Поэтому суммарные потери якоря определяемые потерями в обмотке стали якоря и потерями от трения о воздух снимаются охлаждающим воздухом с его поверхности.

Среднее превышение температуры обмотки якоря при установившемся режиме определяется выражением

 (8.1)

здесь a результирующий коэффициент теплоотдачи наружной поверхности якоря Вт/(м2 К)

a = (1 + 01 Va) (8.2)

 коэффициент теплоотдачи наружной поверхности неподвижного якоря для машин закрытого исполнения = 14 18 Вт/(м2 К); для машин защищённого исполнения с вентиляцией = 36 44 Вт/(м2 К);

bZ1 ширина вершины зубца якоря;

  общая толщина изоляции от меди до стенки паза

 = 1 +2 (8.3)

где 1 толщина пазовой изоляции плюс односторонняя толщина изоляции проводника;

2 эквивалентная межвитковая изоляция проводников в пазу

; (8.4)

здесь ma число проводников в ряду по средней ширине паза;

da.из диаметр изолированного проводника;

Kс коэффициент определяемый выражением

Kс = 1 + 4 (da / da.из 04); (8.5)

 коэффициент теплопроводности междувитковой и пазовой изоляции

= (012 013) Вт/(м К);

П периметр паза;

wм.a удельные потери в меди обмотки якоря на единицу длины

(8.6)

wс.a удельные потери в стали якоря на единицу его длины

(8.7)

wТР.В удельные потери трения якоря о воздух на единицу длины якоря

(8.8)

  1. Превышение температуры коллектора. Полные потери в коллекторе

РК = РЩ + РТР.Щ (8.9)

Поверхность охлаждения коллектора

SК.ОХ = DК lК (8.10)

Среднее превышение температуры коллектора над температурой окружающей среды

(8.11)

где к коэффициент теплоотдачи коллекторак = 40 70 Вт/(м2 К).

  1. Превышение температуры обмотки возбуждения. Потери в одной катушке обмотки возбуждения

wM.B = PM.B / 2p. (8.12)

Поверхность охлаждения одной катушки обмотки возбуждения для машины с отъёмными полюсами

SВ.ОХ = 2 (bПЛ + lПЛ + 4 К) hК + 2 (bПЛ + 2 К) К (8.13)

для машины с шихтованной станиной

SВ.ОХ = (b0 + bПЛ + 2lПЛ + 8 К) hК + (b0 + bПЛ + 4 К) К. (8.14)

В этих выражениях: bПЛ и lПЛ ширина и длина сердечника полюса;

К и hК ширина и высота катушки обмотки возбуждения.

Среднее превышение температуры обмотки над температурой окружающей среды

(8.15)

где 0 коэффициент теплоотдачи катушек обмотки возбуждения, для машин закрытого исполнения 0 = 26 30 Вт/(м2 К); для машин защищённого исполнения с вентиляцией 0 = 52 60` Вт/(м2 К).

Рассчитанные значения превышений температуры элементов электрических машин над температурой окружающей среды (ОКР = 400 С) не должны превышать допустимых для выбранного класса изоляции.


9. РАСЧЁТ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ ДЛЯ

ВОЗБУЖДЕНИЯ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА


9.1. Кривые размагничивания постоянных магнитов


В МПТ малой мощности перспективно использование постоянных магнитов позволяющих уменьшить габариты машин и увеличить их КПД.

Расчёт МПТ с постоянными магнитами производится теми же методами что и машин с обмотками возбуждения. Особенностью расчёта является правильный выбор габаритов магнита при известных его параметрах.

Постоянный магнит характеризуется кривой размагничивания снимаемой для образцов с замкнутым магнитопроводом, вид которой представлен на рис.8.

П

Рис. 8. Кривая размагничивания

постоянного магнита

ри отсутствии размагничивания режим работы магнита определяется положением точки 1 (Вr 0) на кривой размагничивания. Значение магнитной индукции в этой точке называется остаточной индукцией Вr. Максимальная напряжённость магнитного поля необходимая для размагничивания магнита называется коэрцитивной силой HC а режим работы магнита при этом определён положением точки 2(0 HC). Если постоянный магнит имеет воздушный зазор то магнитная индукция в зазоре и самом магните оказывается меньше остаточной т.к. его МДС распреде-

ляется между зазором и сердечником магнита. Наличие воздушного зазора эквивалентно размагничивающему действию обмотки с током. Рабочая точка постоянного магнита с зазором оказывается смещённой занимая положение точки 3 на кривой размагничивания.

При повторном намагничивании в силу необратимых процессов произошедших в магните намагничивание происходит не по основной кривой а по частному циклу (точки 3,4). Для расчётов частные циклы заменяются прямой линией называемой линией возврата (ЛВ). Характер процессов размагничивания магнита определяется величиной МДС размагничивания. При малых значениях МДС размагничивание происходит по линии возврата до точки 3. Если же МДС значительна то процесс размагничивания вначале происходит по линии возврата до точки 3 а затем по основной кривой размагничивания (точка 5). Последующие режимы намагничивания в этом случае будут происходить по новой линии возврата проходящей через точку 5.

Магнитная цепь МПТ рассчитывается так чтобы рабочая точка лежала на середине прямой возврата а возможные колебания МДС не выводили её за пределы данной линии возврата.

Наклон линии возврата определяется магнитной проницаемостью возврата

В = ВН (9.1)

Значения В с достаточной точностью определяются наклоном касательной к кривой размагничивания в точке (Вr, 0).

Различным точкам на кривой размагничивания соответствуют различные величины удельной энергии магнита:

WM = 05 B H. (9.2)

Зависимость удельной энергии от напряжённости магнита представлена на рис.9. Как видно из рисунка при некотором значении напряжённости Но наблюдается максимум удельной энергии в точке А с координатами (Во Но). Магнитная система должна проектироваться так чтобы рабочий режим магнита находился вблизи точки максимума.

Для расчётов магнитных систем с постоянными магнитами необходимо иметь аналитическое описание кривой размагничивания. Наиболее часто эта зависимость представляется в виде гиперболы:

. (9.3)

В этом выражении коэффициент а зависит от формы кривой размагничивания и выражается через коэффициент формы следующим образом:

(9.4)

где

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: