18 элмаш-1

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра «Естественные науки»

Контрольная работа

по дисциплине: «Электрические машины» на тему: «Расчет машины постоянного тока»

Вариант 18

Выполнил: ст. гр. ПС-62 Юровский Егор Проверил: доцент Т. Н. Буштрук

Самара 2018 г.

АННОТАЦИЯ

В данной контрольной работе предстоит рассчитать магнитную цепь машины постоянного тока, построить эскиз магнитной цепи машины постоянного тока, рассчитать и построить кривую намагничивания Ф (Ff)и вычислить коэффициент насыщения магнитной цепи.

Контрольная работа состоит из 19 страниц, 2 рисунков, 1 таблицы, 1 приложения.

Библиографический список содержит 7 наименований.

2

РЕФЕРАТ

В современной электроэнергетике используется достаточно широко машины постоянного тока. Это объясняется теми достоинствами постоянного тока, которые сделали его незаменимым при решении многих практических задач. Так, среди электрических машин двигатели постоянного тока занимают особое положение. Двигатели постоянного тока позволяют осуществить плавное регулирование скорости вращения в любых пределах, создавая при этом большой пусковой момент. Это свойство двигателей постоянного тока делает их незаменимыми в качестве тяговых двигателей городского и железнодорожного транспорта (трамвай, троллейбус, метро, электровоз, тепловоз). Двигатели постоянного тока используются также в электроприводе некоторых металлорежущих станков, прокатных станов, подъемнотранспортных машин, экскаваторов. Постоянный ток используется также для питания электролитических ванн, электромагнитов различного назначения, аппаратуры управления и контроля, для зарядки аккумуляторов.

Электрическая машина постоянного тока состоит из двух основных частей: неподвижной части ( индуктора) и вращающейся части ( якоря с барабанной обмоткой).

На рис.1 изображена конструктивная схема машины постоянного тока.

Рисунок 1. Схема машины постоянного тока

Индуктор состоит из станины 1 цилиндрической формы, изготовленной из ферромагнитного материала, и полюсов с обмоткой возбуждения 2, закрепленных на станине. Обмотка возбуждения создает основной магнитный поток. Магнитный поток может создаваться постоянными магнитами, укрепленными на станине.

Якорь состоит из следующих элементов: сердечника 3, обмотки 4, уложенной в пазы сердечника, коллектора 5.Сердечник якоря для уменьшения потерь на вихревые точки набирается из изолированных друг от друга листов электротехнической стали.

3

СОДЕРЖАНИЕ

4

ВВЕДЕНИЕ

Электрические машины постоянного тока (генераторы и двигатели) широко применяют в производстве, городском и железнодорожном транспорте, электроприводах. Основное достоинство двигателей постоянного тока в возможности плавного регулирования частоты вращения и получения больших пусковых моментов. Электрические двигатели постоянного тока применяют в качестве тяговых двигателей на электрическом транспорте и для привода различных производственных установок.

Цель контрольной работы – закрепить знания и навыки, полученные на практических, лабораторных и лекционных занятиях по дисциплине «Электрические машины». Задание на контрольную работу содержит расчет магнитной цепи , эскиз (МЦ) машины постоянного тока (МПТ), а так же кривую намагничивания Ф (Ff)и коэффициент насыщения магнитной цепи.

5

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

6

1.Расчёт машиныпостоянноготока 1.1. Расчет размеровзубцовой зоны якоря

Длину зубцовой зоны определяют по формуле: lz la Kct 0,260 0,98 0,255м

Зубцовый шаг в верхнем сечении зуба:

t1 Da 3,14 0,210 0,0264м Z 25

Зубцовый шаг в нижнем сечении зуба:

Определяем ширину паза:

bП t3 bz3 0,0171 0,00852 0,00858м

Ширина зуба в верхнем сечении:

bz1 t1 bП 0,0264 0,00858 0,0178м

Ширина зуба в среднем сечении:

bz2 0,5 (bz1 bz3) 0,5 (0,00852 0,0178) 0,0132м

Зубцовый шаг в среднем сечении зуба:

t2 0,5 (t1 t3) 0,5 (0,0171 0,0264) 0,0218м

Находим площади зуба в различных сечениях:

–в верхнем сечении Sz1 bz1 lz 0,0171 0,255 0,00454м2 ;

–в среднем сечении Sz2 bz2 lz 0,0132 0,255 0,00337м2 ;

Где: lm la 0,005 0,260 0,005 0,255м - осевая длина полюсного наконечника.

Длину магнитной линии в зубцовой зоне принимаем равной высоте зуба:

Lz hz 0,037м

7

Вычисляем значения зубцовых коэффициентов в различных сечениях зуба:

B 1ном B 1 0,61 Tл, затем вычисляем магнитный поток (номинальный), приходящийся на один зуб и один паз, Вб:

Фt1 B 1 t1 l 0,61 0,0264 0,258 0,00415 Вб

Фиктивные индукции, Тл, в трех сечениях зуба находят по формулам:

По значениям B/ z1, B/ z2, B/ z3, определяем напряженность магнитного поля в зубцовом слое по кривым намагничивания стали марок 1211, 1212, приведенным в Приложении, и по формуле Симпсона:

Находим магнитное напряжение зубцовой зоны якоря:

Umz 2 hz Hzсс 0,074 2552 189 B

Расчет магнитных характеристик зубцовой зоны (магнитного потока, магнитной индукции, напряженности магнитного поля, магнитного напряжения) сначала проводим для значения основного магнитного потока

1.2. Расчет размероввоздушного зазора под главнымполюсом

Полюсное деление машины определяют по формуле:

Ширина воздушного зазора (расчетная полюсная дуга): b a 0,70 0,165 0,116м

Находим площадь воздушного зазора:

S l b 0,258 0,116 0,0299м2

Номинальный магнитный поток находим по формуле:

Фном В 1ном S 0,61 0,0299 0,0182 Вб

Определяем коэффициент воздушного зазора:

где γ – расчетный коэффициент, который находится по формуле:

Расчетная длина магнитной линии воздушного зазора L или эквивалентный воздушный зазор δ′:

L / K 0,0027 1,14 0,00308м

Находим магнитное напряжение воздушного зазора:

Расчет выполняем для 5 значений основного потока, соответствующих

Ф* Ф Ф ном 0,5; 0,75; 0,9; 1,2 Вб.

1.3. Расчет размеров сердечника главного полюса

Определяем расчетную длину сердечника главного полюса: lmp lm Kст 0,255 0,98 0,25м

Номинальный магнитный поток:

Фм Фном 0,0182 1,24 0,0226 Вб

9

Ширина сердечника полюса:

Для ряда значений магнитного потока, приведенных в таблице 1, рассчитаем индукции в сердечнике Bm, Тл:

Пользуясь кривой намагничивания стали 3411 в Приложении, определим по полученным выше значениям магнитной индукции значения напряженности.

1.4. Расчет размеров спинки якоря

Определяем расчетную длину спинки якоря: lap lz 0,255м

Номинальный магнитный поток:

Фа Фном 0,0182 0,0091 Вб 2 2

Ширина спинки якоря:

3,14 (0,210 0,025 2 0,037) 0,5 0,025 0,0561м 4 2

10