Курсовая работа: Двигатель постоянного тока

🛑 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСТИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
на тему: «Двигатель постоянного тока»
Почти вся электрическая энергия вырабатывается электрическими машинами. Но электрические машины могут работать не только в генераторном режиме, но и в двигательном, преобразуя электрическую энергию в механическую. Обладая высокими энергетическими показателями и меньшими, по сравнению с другими преобразователями энергии, расходами материалов на единицу мощности, экологически чистые электромеханические преобразователи имеют в жизни человеческого общества огромное значение.
При проектировании электрической машины приходится учитывать большое количество факторов, от которых зависят её эксплуатационные свойства, заводская себестоимость и надёжность в работе.
При проектировании выбор материалов, размеров активных и конструктивных частей машины должен быть технически и экономически обоснован. При этом следует использовать предшествующий опыт и ориентироваться на данные современных машин. Однако необходимо критически относиться к этим данным, выявить недостатки машин и найти способы их устранения.
Целью данной работы была разработка конструкции двигателя постоянного тока. За основу конструкции была принята машина постоянного тока серии 2П. Проектирование двигателя включает в себя выбор и расчёт размеров статора и ротора, обмоток, изоляции, конструктивных деталей, объединение их в конструктивные узлы и общую компоновку всех его частей.
Материалы, размеры и формы конструктивных деталей должны быть так выбраны и отдельные детали так объединены, чтобы двигатель по возможности наилучшим образом соответствовал своему назначению и был наиболее экономичным в работе и изготовлении.
1 Выбор и расчёт главных размеров двигателя
1.1 – предварительное значение КПД двигателя назначаем в зависимости от его мощности по [рис1.1]. Принимаем среднее значение η н
= 0,8.
1.2 Определяем предварительное значение номинального тока:
где значение коэффициента выбираем из табл.1.1., =0,08
1.4 Определяем электромагнитную мощность двигателя:
1.5 Диаметр якоря D можно принять равным высоте оси вращения:
Определяем наружный диаметр якоря D Н
, м:
1.6 – линейная нагрузка якоря по [рис1.3].
1.7 – магнитная индукция в воздушном зазоре по [рис1.4].
– расчетный коэффициент полюсного перекрытия по [рис1.5].
1.8
Определяем расчётную длину якоря:
1.9 Определяем отношение длины магнитопровода якоря к его диаметру:
1.10 Принимаем число полюсов двигателя 2р = 4.
1.12 Определяем расчётную ширину полюсного наконечника:
1.13 Действительная ширина полюсного наконечника при эксцентричном зазоре под главными полюсами
2.1 Т.к. ток якоря меньше 600 А, выбираем простую волновую обмотку
(2а = 2). Ток параллельной ветви равен:
2.2 Определяем предварительное общее число эффективных проводников обмотки якоря:
2.3 Крайние пределы чисел пазов якоря:
где t 1
– зубцовый шаг, граничные значения которого зависят от высоты оси вращения.
Принимаем t 1
max
= 0.02 м; t 1
min
= 0.01 м. Тогда:
где отношение определяется по табл.2.1
2.4 Число эффективных проводников в пазу:
В симметричной двухслойной обмотке это число должно быть четным. Принимаем N п
=24, тогда число проводников в обмотке якоря определяется как .
2.5 Т.к. диаметр якоря меньше 200 мм, пазы якоря выполняем полузакрытыми овальной формы, зубцы с параллельными стенками. Выбор такой конструкции обусловлен тем, что обмотка якоря таких машин выполняется всыпной из эмалированных медных проводников круглого сечения, образующих мягкие секции, которые легко можно уложить в пазы через сравнительно узкие шлицы.
2.6 Выбор числа коллекторных пластин. Минимальное число коллекторных пластин К ограничивается допустимым значением напряжения между соседними коллекторными пластинами. Для серийных машин без компенсационной обмотки .
где - число элементарных пазов в одном реальном ( =3).
Данные полученные ранее записываем в таблицу:
Уточнённое значение линейной нагрузки, А/м
2.10 Коллекторное деление t k
= 3.27 мм
2.12 Предварительное значение плотности тока в обмотке якоря:
где - принимаем в зависимости от диаметра якоря по [рис 1.3].
2.13 Предварительное сечение эффективного провода:
Для обмоток якоря с полузакрытыми пазами из [табл.2.4] выбираем круглый провод марки ПЭТВ с сечением 0.883 мм 2
, диаметром неизолированного провода 1.06 мм и диаметром изолированного провода 1.14 мм.
3.1 Площадь поперечного сечения обмотки, уложенной в один полузакрытый паз:
где d ИЗ
= 1.14 мм – диаметр одного изолированного провода;
n ЭЛ
= 1 – число элементарных проводников в одном эффективном;
u n
= 3 – число элементарных пазов в одном реальном;
К З
= 0.7 – коэффициент заполнения паза изолированными проводниками.
3.2 Высоту паза предварительно выбираем по рис 3.1 в зависимости от диаметра якоря:
Ширина шлица b Ш
должна быть больше суммы максимального диаметра изолированного проводника и двухсторонней толщины пазовой изоляции. Принимаем b Ш
= 2 мм.
Высоту шлица принимаем h Ш
= 0.6 мм.
где B Z
= 2 Тл– допустимое значение магнитной индукции в зубцах для частоты перемагничивания 50Гц и двигателя со степенью защиты IP22 и способом охлаждения ICO1;
К С
= 0,95 – коэффициент заполнения пакета якоря сталью.
3.6 Расстояние между центрами радиусов:
3.7 Минимальное сечение зубцов якоря:
где К Д
= 0.9 – выбирается в зависимости от мощности двигателя по табл.1.1. Тогда:
3.9 Предварительное значение магнитного потока на полюс:
3.10 Индукция в сечении зубцов (сталь марки 2312):
B z
не удовлетворяет условию B z
≤2. В таком случае пересчитываем так, что бы выполнялось условие B z
≤2:
4.1 Длина лобовой части витка при 2р = 4:
4.2 Средняя длина полувитка обмотки якоря:
где l п
≈ l δ
= 0.16 – длина якоря приближённая для машин без радиальной вентиляции, м
4.3 Полная длина проводников обмотки якоря:
L ма
= N·l а ср
= 960·0.318= 305.28 м
4.4 Сопротивление обмотки якоря при температуре t = 20 ˚С:
4.5 Сопротивление обмотки якоря при температуре t = 75 ˚С:
R da
= 1.22R а
= 1.22·1.6 = 1.952 Ом
М ма
= 8900·l а ср
·N·q 0
= 8900·0.318·960·0.83635·10 -6
= 2.272 кг
4.7 Расчёт шагов обмотки. Шаг по коллектору для простой волновой обмотки:
где Σ – дробное число, с помощью которого Y 1
округляется до целого числа.
5 Определение размеров магнитной цепи
5.1 Предварительное значение внутреннего диаметра якоря и диаметра вала:
где – площадь поперечного сечения спинки якоря;
B j
не удовлетворяет условию . В таком случае делаем перерасчет внутреннего диаметра якоря D o
:
5.3 Принимаем сталь марки 3411 толщиной 0.5 мм, у которой известно
К с
= 0.95; σ г
= 1.2; b p
= 0.07812 м
Ширина выступа полюсного наконечника равна
5.4 Ширина сердечника главного полюса:
где В С
= 1,3 – индукция в станине, Тл.
l C
= l г
+ 0.4D = 0.285 + 0.4·0,16 = 0.221 м
d C
= D H
– 2h C
= 0.31 – 2·0.0278= 0.254 м
где δ = 0.015м – предварительное значение воздушного зазора по [рис 5.2.]
S δ
= b ρ
·l δ
= 0.0781·0.285 = 0.0222 м 2

6.3 Минимальное сечение зубцов якоря из п.3.7:
S j
= l с.
∙h j
= 0.27∙0.0175 = 0.0473 м 2

6.5 Сечение сердечников главных полюсов:
S r
= K c
∙l r
∙b r
= 0.95∙0.285∙0.0469 = 0.0127 м 2

7.2 Коэффициент воздушного зазора, учитывающий наличие пазов овальной формы на якоре:
7.3 Расчётная длина воздушного зазора:
7.4 Зубцы якоря для пазов овальной формы:
7.7 Воздушный зазор между главным полюсом и станиной:
L С.П.
= 2l r
·10 -4
+10 -4
= 2·0.285·10 -4
+10 -4
= 0.000157 м
8 Индукция в расчётных сечениях магнитной цепи
8.2 Индукция в сечении зубцов якоря:
8.4 Индукция в сердечнике главного полюса:
9 Магнитное напряжение отдельных участков магнитной цепи
9.1 Магнитное напряжение воздушного зазора:
9.3 Магнитное напряжение зубцов якоря:
F Z
= 2H Z
L Z
= 2∙38800·0.0242 = 1877.92 А
9.4 Магнитное напряжение спинки якоря:
F j
= H j
L j
= 1000·0.0451 = 45.1 А
9.5 Магнитное напряжение сердечника главного полюса:
F r
=2H r
L r
= 2∙460·0.017 = 15.64 А
9.6
Магнитное напряжение воздушного зазора между главным полюсом и станиной:
F С.П
= 1.6·B r
·L С.П
∙10 6
= 1.6·1.26·0.000157·10 6
= 316.512 А
F С
= H С
L С
= 550·0.1247 = 68.585 А
F Σ
= F δ
+ F Z
+ F j
+ F r
+ F С.П
+ F C
= 1456.77 + 1877.92 + 45.1+ 15.64 + +316.512+198.273 = 3780.527 А
F δZj
= F δ
+ F Z
+ F j
= 1456.77+1877.92+45.1 = 3379.79 A
Аналогично производится расчёт для потоков равных 0,5; 0,75; 0,9; 1,1; 1,15 от номинального значения. Результаты расчёта сведены в таблицу 1.
Таблица 1 – Расчёт характеристики намагничивания машины.
в возд. зазоре между гл. пол. и стан.
возд. зазора между гл. полюсом и стан.
По данным таблицы строятся характеристика намагничивания
B δ
=f (F Σ
)и переходная характеристика B δ
=f (F δZi
)
Рисунок 1. Характеристика намагничивания и переходная характеристика
10 Расчёт параллельной обмотки возбуждения
10.1 Размагничивающее действие реакции якоря:
10.2 Необходимая МДС параллельной обмотки:
F В
= F Σ
+ F qd
= 3780.527 + 180 = 3960.527 А
10.3 Средняя длина витка катушки параллельной обмотки:
l ср.в.
= 2(l r
+ b r
) + π(b КТ.В
+ 2Δ ИЗ
), м
где b КТ.В
= 0.03 – ширина катушки, м;
Δ ИЗ
= 0.75·10 -3
– толщина изоляции, м.
l ср.в.
= 2(0.285 + 0.0469) + 3.14(0.03 + 2·0.75·10 -3
) = 0.67 м
10.4 Сечение меди параллельной обмотки:
где К З.В
= 1.1 – коэффициент запаса;
m = 1.22 – коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления меди при увеличении температуры до 75˚С.
Окончательно принимаем стандартный круглый медный провод марки ПЭТВ с сечением q В
= 0.283 мм 2
, диаметром без изоляции d = 0.6 мм и диаметром с изоляцией d ИЗ
= 0.655 мм.
10.5 Номинальная плотность тока принимается:
L B
= p·l СР.В
·W B
= 2·0.67·3145 = 4214.3 м
10.9 Сопротивление обмотки возбуждения при температуре υ=20˚С:
10.10 Сопротивление обмотки возбуждения при температуре υ=75˚С:
R B
75
= m·R B
20
= 1.22·261.25 = 318.73 Ом
10.11 Масса меди параллельной обмотки:
m м.в.
= 8.9·l в.ср.
·W в
·q в
·10 3
= 8.9·0.67·3145·0.283·10 -6
·10 3
= 5.307 кг
b Н.З
= τ– b Р
= 0.126 – 0.0781 = 0.0479 м
11.2 Ширина щётки для простой волновой обмотки:
b Щ
= 3.5t К
= 3.5·0.00327 = 0.0115 м
Окончательно принимаем стандартную ширину щётки: b Щ
= 0.0125 м. Длина щётки l Щ
= 0.025 м.
11.3 Поверхность соприкосновения щётки с коллектором:
S Щ
= b Щ
·l Щ
= 0.0125·0.025 = 0.0003125 м 2

11.4 При допустимой плотности тока J Щ
= 11·10 4
,А/м 2
, число щёток на болт:
11.5 Поверхность соприкосновения всех щёток с коллектором:
ΣS Щ
= 2р·N Щ
·S Щ
= 4·1·0.0003125 = 0.00125 м 2

l К
= N Щ
(l Щ
+ 8·10 -3
) + 10·10 -3
= 1(0.025 + 8·10 -3
) + 10 -2
= 0.043 м
12.1 Электрические потери в обмотке якоря:
Р mа
= I 2
R da
= 16.727 2
·1.952 = 546.16 Вт
12.2 Электрические потери в параллельной обмотке возбуждения:
Р М.В
= I 2
ВН
·R В75
= 1.259 2
·318.73= 505.21 Вт
12.3 Электрические потери в переходном контакте щёток на коллекторе:
где 2ΔU Щ
= 2 – потери напряжения в переходных контактах, В.
12.4 Потери на трение щёток о коллектор:
где Р Щ
= 3·10 4
Па – давление на щётку;
f = 0.2 – коэффициент трения щётки.
Р Т.Щ
= 0.00125·3·10 4
·0.2·14.392 = 107.94 Вт
12.5 Потери в подшипниках и на вентиляцию определим по рис.13.1.:
12.7 Условная масса стали зубцов якоря с овальными пазами:
12.8 Магнитные потери в ярме якоря:
где P j
– удельные потери в ярме якоря, Вт/кг:
где Р 1.0/50
= 1.75 – удельные потери в стали для В = 1.0 Тл и f=50 Гц, Вт/кг;
f = – частота перемагничивания, Гц;
Общие магнитные потери в ярме якоря:
12.9 Магнитные потери в зубцах якоря:
Тогда общие магнитные потери в зубцах якоря:
ΣР = Р mа
+ Р М.В
+ Р Э.Щ
+ Р Т.Щ
+ (Р Т.П
+ Р ВЕНТ.
) + P j
+ P Z
+ Р ДОБ
=
= 546.16 + 505.21 + 33.454 + 107.94 + 105 + 1417.89 + 247.26 + 96.37 = 3059.284 Вт
Рисунок 2.Электрическая машина постоянного тока.
1 – пробка винтовая; 2 – крышка; 3 – лабиринт: 4 – масленка; 5 – подшипник; 6 – лабиринт; 7 – траверса; 8 – щит подшипниковый; 9 – коллектор; 10 – станина; 11 – якорь; 12 – винт грузовой; 13 – вентилятор; 14 – щит подшипниковый; 15 – лабиринт; 16 – подшипник; 17 – лабиринт; 18 – вал; 19 – полюс добавочный; 20 – полюс главный; 21 – конденсатор; 22 – коробка выводов; 23 – болт для заземления.
Проектирование электрической машины представляет собой сложную задачу. Для её разрешения требуются глубокие теоретические знания, многие опытные данные и достаточно подробные сведения о назначении машины и условия, в которых она будет работать.
В результате расчёта был спроектирован двигатель на заданную мощность. Был произведен выбор и расчет размеров статора и ротора, обмоток, изоляции, конструктивных деталей.
1. Пашнин В. М. Электрические машины: Методические указания к курсовому проекту. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2000. – 40 с.: ил.
2. Сергеев П. С. и др. Проектирование электрических машин. Изд. 3-е, переработ. и доп. М., “Энергия”, 1969.
3. Копылов И. П. Проектирование электрических машин: Учеб. пособие для вузов. – М.: Энергия, 1980. – 496 с., ил.

Название: Двигатель постоянного тока
Раздел: Рефераты по физике
Тип: курсовая работа
Добавлен 00:23:12 05 мая 2009 Похожие работы
Просмотров: 1401
Комментариев: 14
Оценило: 5 человек
Средний балл: 4.2
Оценка: неизвестно   Скачать

Магнитная индукция в воздушном зазоре
Магнитное напряжение в спинке якоря
Магнитная индукция в серд. глав. полюса
Магнитное напряжение серд. глав. полюса
Сумма магн. напряж. всех участков магнит. цепи
F Σ
= F δ
+ F Z
+ F j
+ F r
+ +F С.П
+ F C

Сумма магн. напряжений участков переходного слоя
Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.

Курсовая работа: Двигатель постоянного тока
Реферат по теме Мовленнєвий етикет спілкування
Конституция И Банкротство В России Реферат
Реферат: Кредит: его сущность, причины, формы и роль в развитии экономики. Скачать бесплатно и без регистрации
Курсовая работа по теме Архивное делопроизводство в Индии и России
Курсовая Работа На Тему Исследование Ценностных Ориентаций Старшеклассников
Темы Курсовых Работ По Логопедии
Реферат На Тему Роль Индивидуальных Различий В Кадровом Менеджменте
Курсовая Работа На Тему Профилактика Наследственной И Врожденной Патологии. Пренатальная Диагностика
Контрольная работа по теме Оцінка виробництва та реалізації продукції
Курсовая Работа На Тему Империя Хуннов
Контрольная работа: Расчет комбинированной газо-паротурбинной установки (ГПТУ), содержащий топку с кипящим слоем под давлением. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат по теме Природные ресурсы Свердловской области
Реферат: Современные концепции естествознания. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Основы теории финансов
Реферат: Расчеты с покупателями и заказчиками 3
Дипломная Работа Сестринское Дело Образец
Дипломная работа по теме Создание видео-лекции 'Графический редактор Gimp'
Баскетбол Перемещение Игроков На Площадке Реферат
Реферат Интересные Темы
Дипломная работа по теме Цех разлива пива под давлением
Реферат: Война 41-45
Статья: Организационно-распорядительные и социально-психологические методы воздействия
Реферат: Биосфера: история и действительность