5.3. Выбор числа и размеров щёток и установление рабочей длины коллектора.

Число щеткодержателей принимается равным числу полюсов (2Р_щ = 2p).

Плотность тока под щёткой ТЭД выбирать в пределах Δ = 11 ÷15 А/см².

Площадь соприкосновения щеток одного щёткодержателя с коллектором:

см².

Ширина щётки:

b_щ = γ ∙ t_к =3 ∙ 4,76 = 14,3 мм.

где γ – 2 ÷ 5 величина щёточного перекрытия;

Округлим до ближайшего стандартногомм

Длина щёки:

cм.

где n_щ = 2 ÷ 4 – количество щёток в одном щёткодержателе.

Округлим до ближайшего стандартного l_щ =50 мм.

Полная длина коллектора:

l_к = n_щ ∙ l_щ +1.5 = 3 ∙ 5 + 1.5 = 16,5 см;

Окончательно проверяем:

Q_щ = n_щ ∙ b_щ ∙ l_щ = 3 ∙ 1,4 ∙ 5 = 21 см²;

.

Проверка коллектора на максимальную окружную скорость (по условиям, прочность):

.

5.4. Расчёт магнитной цепи тэд.

Рис.5 Эскиз магнитной цепи ТЭД.

Активная высота сечения сердечника якоря в:

м

где В_я – магнитная индукция в сердечнике якоря, равная 1,4 ÷ 1,6 Тл, B_я = 1,4 Тл.

k_с – коэффициент заполнения сердечника сталью, равный 0,97.

Сечение сердечника, по которому замыкается поток определяется:

S_я = h_я ∙ l_я ∙ k_c =80 ∙ 471 ∙ 0,97 = 36549,6 мм²;

Конструктивная высота сечения сердечника якоря:

мм.

где d_к = 20 ÷ 30 мм – диаметр вентиляционных каналов, расположенных в n"_к рядов, размещенных в шахматном порядке;

= 2 ÷ 3, а расстояние между их центрами 2,5 ÷ 3 мм.

Осевая длина сердечника полюса l_m = l_я.

Внутренний диаметр сердечника якоря:

D_в = D_я – 2 ∙ (h_z + ) = 0.493 – 2 ∙ (0,0395 + 0,1) = 0,215 м.

Ширина полюсного сердечника:

м;

где σ = 1,1 – коэффициент рассеяния главных полюсов;

k_mc – коэффициент заполнения сердечника полюса сталью;

B_m = 1,4 ÷ 1,7 Тл – допустимая в полюсе индукция, B_m = 1,4 Тл;

l_m = l_я – осевая длина сердечника полюса.

Расчётная полюсная дуга:

b_σ = α∙ τ = 0,7 ∙ 0,387 = 0,271 м.

Высота сердечника полюса:

h_m = 0,2 ∙ τ = 0,2 ∙ 0,38 = 0,076 м.

Длина станины электродвигателя:

l_c = l_я + 0,4 ∙ D_я = 0,47+ 0,4 ∙ 0,493 = 0,667 м.

Сечение ярма остова определяют, исходя из выбранной величины

В_с <1,4 Тл:

м².

Расчётная толщина станины:

м.

По магнитному потоку Ф₀ и сечениям отдельных участков Q_i находим индукции:

Далее находим напряженности магнитного поля H_i, умножая на длины соответствующих участков L_i, определяем магнитные напряжения:

F_i = H_i ∙ L_i.

Коэффициент воздушного зазора:

Расчёт намагничивающих сил сводится в таблицу 5. Намагничивающая сила обмотки возбуждения:

∑F = ∑H ∙ L + ,

где – размагничивающая сила реакции якоря,

Ток, протекающий по катушке главного полюса:

А.

где a_m = 2 – число параллельных ветвей обмотки возбуждения главных полюсов.

Таблица 5.

Определение магнитных (намагничивающих сил) участков магнитной цепи машины

Участок магнитной цепи	Длина участка; см	Сечение участка; м2	Магнитная индукция В; Тл	Удельная н.с. Н; А/cм	Магнитное напряжение (н.с.)
1	2	3	4	5	6
Воздушный зазор	Lδ = δ ∙ kδ	Qδ = α ∙ τ ∙ lя		Hδ = 0,8 ∙Bδ ∙ 104	Fδ = Hδ ∙ Lδ
	1,12	0,125	0,84	6720	7526.4
Зубцы якоря	Lz = hz = hn			3	Fz = Hz ∙ Lz
	3.93	0,149	0,64		118
Сердечник якоря	lя	Qя = 2hя∙lя∙kc		4,2	Fя = Hя ∙ Lя
	47.1	0,01	0.81		197.82
Полюс	lm = hm	Qm=bm∙lm∙kmc		4.95	Fm = Hm ∙ Lm
	7.6	0,123	0,92		372.4
Станина	lc	Qc=hc∙lc		450	Fc = Hc ∙ Lc
	66.7	0,049	2.13		4500
∑F=					13669.62

Число витков в катушке:

Площадь сечения проводника определяется по допустимой плотности тока:

где Δ_в = 4 А/мм².

Средняя длина витка катушки главного полюса:

l_в = 2(b_m + l_m) ∙ π ∙ b_к = 2(0,17+ 0,47) ∙ 3,14 ∙ 0,05 = 0,2 м.

где b_к = 50 мм – ширина катушки.

Сопротивление обмотки возбуждения главных полюсов при 100°С:

r_{b 100}^o_C = 1,34 ∙ r_{b 20}^o_C = Ом.

Магнитный поток дополнительных полюсов:

F_дп = 1,15 ∙ F_р.я. = 1,15 ∙ 7643.25 = 8789.73

Число витков дополнительного полюса:

;

где – ток в катушке возбуждения дополнительного полюса, а_дп = 1.

Площадь сечения проводника катушки дополнительного полюса:

мм².

где Δ_дп = 4 А/мм – плотность тока в проводнике катушки дополнительного полюса.

Средняя длина витка катушки дополнительного полюса:

∙ 0,47 + 3,14∙ (0,03+0,034) = 1.14 м.

где b_кдп = 30 мм – ширина катушки дополнительного полюса;

l_д = l_я – длина дополнительного полюса.

Ширина сердечника дополнительного полюса:

b_mдп = 1,1 t_z1 = 1,1 ∙ 0,031 = 0,0341 м.

Воздушный зазор под дополнительным полюсом следует принять:

δ_дп = 2δ = 1,1 ∙ 0,009 = 0,0135 м

Сопротивление обмотки возбуждения дополнительных полюсов при 100^oC:

r_{дп 100}^o_C = 1,34 ∙ r_{дп 20}^o_C = Ом.