Расчет обмотки якоря машины постоянного тока

Обмоточные данные машин мощностью выше 10 кВт при ре­монте определяют по старой обмотке, которая выполняется из про­вода прямоугольного сечения.  Среднее значение напряжения между коллекторными пласти­нами:

                                                                                                       Uк.ср = 2p U / K где 2р — число полюсов; — номинальное напряжениемашины, В; К — число коллекторных 

пластин. Допус­каемые максимальные значения                   Uк.ср . 

При больших значени­ях появляется повышенное искрение на коллекторе. Линейную нагрузку A  (напряженность тока А на см2) и магнитную индукцию в воздушном зазоре Bδ  якоря выбирают в зависимости от его наружного диа­метра  Dя  (смотри таблицу) Линейная

нагрузка — это отношение тока всех проводников в пазах к длине окружности якоря:

                                                                                               А = Iя Nя / 2a 3,14 Dя  

где  Iя  — ток  якоря;  Nя — число эффективных проводов обмотки якоря; — число параллельных ветвей.

Токовая нагрузка и магнитная индукция в воздушном зазоре якоря

Номинальная мощность (кВт):
                                                                                        P = Dя2·Lя·n·A·Bδ·10-8 ,
где Lя длина сердечника якоря, см;  п — частота вращения якоря, об/мин.
Номинальный ток якоря (А) генератора
                                                                                            Iя = P / U · 103 ,
двигателя:                                                                 Iя = 1,15 P / U · 103
Число эффективных проводников обмотки   (предварительно):
                                                                                   Nя = 3,14·Dя·A / Iя·2a
Число витков в секции якоря                                 ωc ≈ Nя / (2K)
У двигателей с полузакрытыми пазами и всыпной обмоткой число ωс может быть целым или дробным, так как в такой обмот­ке допускают разные числа витков в секциях, расположенных рядом в одном пазу. Например, при трех секциях в пазу (u=3) и числе витков в секциях 3—4—3 среднее значение 
                                                                                               ωс=3,33.
Уточненное число эффективных проводников обмотки:
                                                                    Nя = 2 ωc K
Число эффективных проводов в пазу:
                                                                                          Nя = 2 ωc K ⁄ z  ,
 где z  число пазов.
                             Расчет шагов обмотки по пазам и коллектору (см таблицу)
Площадь поперечного сечения паза (смотри рисунок),
 
                                                                       F мм2  = 1,57(r12+r22)+(r1+r2)h    
 Периметр паза (мм); П=6,28г1+3,14г2+2h
Площадь поперечного сечения пазовой ко­робки, мм2:
                                                                                   FкорЬиз П,  
где bИЗ — толщина пазовой коробки, мм. В современных машинах bиз = 0,35 мм при Dя  до 125 мм и bиз=0,5 мм при Dя больше 125 мм.
                         Площадь сечения пазового клина и изо­ляционной прокладки между слоями, мм2: Fкл≈(3÷5)r1 Меньшие значения площади принимают при креплении обмотки пазовой крышкой вместо клина.
                          Площадь поперечного сечения паза, запол­ненного обмоткой, мм²:
                                                                                                  F0 = F · Fкор · Fкл
Диаметр изолированного провода, мм:
                                                                                           D = 0,86√Fо / (Nп nэл)  
где nэл —число элемен­тарных (параллельных) проводников.
               Диаметр d (мм) провода без изоляции вы­бирают по таблице в зависимости от марки.
Проводом большего диаметра выполнять обмотку трудно. Для всыпных обмоток якорей машин постоянного  тока применяют провода d. Если по расчету диаметр получается боль­ше, следует эффективный проводник разделить на два или несколько элементарных (параллельных) проводников.
Коэффициент заполнения паза изолированными проводниками:                             Kз = Nп nэл D1/ Fо,   где D1—диаметр изолированного провода после выбора провода, мм. Kз должен быть не более 0,75, чтобы обеспе­чить нормальную укладку обмотки в паз.
Средняя длина проводника (полувитка) обмотки якоря, см: при                     2P=2  Lпв=Lя+1,4Dя,                                                                                                                                             при                     2р=4  Lпв=Lя+Dя
Общая длина провода на обмотку (см) L=Nя·Lпв·nэл
Сопротивление обмотки якоря при 20 °С, Ом:
                                                                                                                             Rя=L / (5700·Sэл·(2a·nэл)2), 
где SЭЛ — сечение элементарного проводника обмотки, мм2.
Масса (кг) меди провода обмотки                                                             М = 8,9·L·Sэл·10-5
Пример. Рассчитать обмотку якоря электродвигателя постоян­ного тока.
Исходные данные: Dя=16,2 см; Lя=10 см; U = 220 В; n= 1500 об/мин; 2р = 4; z= 31; K = 93; г2=2 мм; г1 = 4,5 мм; h = 20,5 мм; класс изоляции А.
     Среднее значение напряжения между коллекторными пласти­нами
                                                                                                                      Uк.ср = 4·220/93 = 9,5ВВ.
Линейная нагрузка                                                                              A = 195 А/см.
Магнитная индукция в воздушном зазоре                                 Bδ = 0,65 Тл.
Номинальная мощность                                                                     Р= 16,22 10·1500·195·0,65·10 ¯8=5 кВт.
Номинальный ток                                                                                  Iя=1,15·5 / 220·10-3=26,1 А.
Число эффективных проводников обмотки                                  Nя=3,14·16,2·195 ⁄ 26,1·2=760
                    Выбираем простую волновую обмотку с числом параллельных ветвей                       =2,
 так как симметричная петлевая  обмотка при                2р=4 и z=31 невыполнима.
Число витков в секции якоря                                                             ωc=760/(2·93)≈4
Уточненное число проводников обмотки якоря                        Nя=4·2·93=744
Число эффективных проводников в пазу                                   Nп=2·4·93/31=24
Шаги обмотки:                                                                                         Yz=z / 2p±ε=31 / 4+1 / 4=8
                                   Y1=Yz·u=8·93/31=24     Y=(K±1)/p=(93-1)/2=46    Y2=Y·Y1=46-24=22
Площадь поперечного сечения паза                                           F=1,57(22+4,52) + (2+4,5)·20,5= 171мм2.
Периметр паза                                                                                      П=6,28·4,5+3,14·2+2·20,5 = 75,6 мм.
Площадь поперечного сечения пазовой коробки                     Fкор=0,5 ·75,6 = 37,8мм2.
Площадь сечения пазового клина и изоляционной прокладка между слоями   Fкл = (З÷5)·4,5≈20 мм2.
Площадь поперечного сечения паза, заполненного обмоткой:                       Fо=171—37,8—20≈113 мм2.
Диаметр изолированного провода при                                           nЭЛ=1 D = 0,86 √113 / (24·1)=1,87 мм.
Для уменьшения жесткости обмотки целесообразно увеличить число параллельных проводников. При  nэл=2  получим                                                                                    D=О,86√ 113 / (24·2) = 1,32 мм.
Марка провода ПЭВ-2, диаметр по меди d =1,2 мм, D=1,31 мм, сечение жилы           SЭЛ = 1,13 мм2.
Коэффициент заполнения паза изолированными проводниками              K3 = 24·2·1,312/113 = 0,73
Средняя длина проводника (полувитка) обмотки якоря                              Lпв=10 + 16,2 =26,2 см.
Общая длина провода на обмотку                                                                     Lя=744·26,2·2 = 38 900 см.
Сопротивление обмотки якоря при 20 °С                                          
 Rя=38 900 / (5700·1,13(2·2)2]=0,378 Ом.
Масса меди провода обмотки                                                                 M=8,9·38 900·1,13·10-5 =3,91 кг.

3 комментария: Расчет обмотки якоря машины постоянного тока

  1. flyl говорит:

    может ли в обмотке якоря быть 300 пазов?

    Ответить
  2. Skaner говорит:

    Здравствуйте уважаемый автор статьи.Скажите пожалуйста можно ли определить количество оборотов коллекторного электродвигателя переменного тока по его якорю если известно что количество пазов на якоре 13 штук а коллекторных пластин 39 штук.И еще вопрос на какие самые малые обороты его можно перемотать.

    Ответить

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

12 − 1 =