Больший диаметр овального паза

 

где k_c=0,95 – коэффициент заполнения пакета сталью, выбираем по таблице В.1 для выбранной марки стали сердечника якоря и способа изолировки листов;

B_z=0,9Тл – магнитная индукция в зубце, её значение выбирают из диапазона 0,5–1,9 Тл;

h_ш=0,5 мм - высота шлица паза якоря;

 

м

 

рад – центральный угол на один паз.

 

 

Принимаем b _п1=0,005.

Меньший диаметр овального паза

 

Меньший диаметр овального паза принимают из диапазона 0,002м<b_п2<b_п1

 

Принимаем b_п2=0,0038 м

Периметр овального паза якоря

 

Высота паза якоря

 

 

Площадь паза якоря

 

 

где - коэффициент скоса пазов якоря;

 

- зубцовое деление.

 

Площадь поперечного сечения паза, заполненного обмоткой

 

а) площадь сечения пазовой изоляции.

S_из=b_из∙П_п = 0,35∙10^-3∙0,019 = 6,775∙10^{-6 м2}

б) площадь сечения пазового клина

S_кл=b_кл∙h_кл=2,8∙10^-3∙ 0.5∙10^-3 =1,25∙10^{-6 м2}

где b_кл=(0,5–0,6) ∙b_п1=(0,5–0,6) ∙0,0051= (0,0025–0,00306) м – ширина клина, принимаем b_кл=2,5∙10^{-3 м;}

h_кл=(0,5–1,5) ∙10^-3м - высота клина,

h_кл=0,5∙10^-3м;

в) площадь сечения паза без изоляции паза и клина

S_по=S_п –S_из – S_кл=2,643 ∙10^-5–6,775 ∙10^-6– 1,25∙10^-6=1,84 ∙10^{-5 м2}

 

Коэффициент заполнения паза изолированными проводниками

 

 

выбираем автоматизированную укладку обмотки в пазы якоря, так как 0,68<k_з<0,72

 

Ширина зубца якоря

 

 

необходимо чтобы b_z≥0,002 м - это условие выполняется

 

Средняя длина полувитка секции обмотки якоря

 

 

где l_пл – прямолинейный отрезок лобовой части обмотки, его выбирают из интервала (2 – 3) ∙10^{-3 м}. Принимаем l_пл=2∙10^{-3 м}

Сопротивление обмотки якоря при максимально допустимой температуре, определяемой классом нагревостойкости изоляции

R_a=k_θ ∙ R_a20=1,127 ∙ 32,535=36,664 Ом

 

где k_θ=1+0,004(υ – 20˚)=1+0,004(51,728˚– 20˚)=1,127

 

υ – расчетная температура, по ГОСТ 183 –74 для об моток, класса нагревостойкости В, расчетная температура 75˚С (с учетом теплового расчета 51,728˚)

 

Коллектор и щетки

 

В электродвигателях постоянного тока малой мощности, как правило, применяют коллектор на пластмассе. Коллекторные пластины коллектора изготовляют из твердотянутой меди и изолируют их друг от друга и от вала якоря пластмассой. Конструкция щеткодержателя должна обеспечить правильное положение щеток на коллекторе. Щетка должна выступать из втулки щеткодержателя на 1 - 2 мм.

В низковольтных электродвигателях преимущественно применяют медно-графитовые щетки.

Выберем предварительное значение наружного диаметра коллектора

принимаем

 

Относительное коллекторное деление для простой волновой обмотки.

 

 

Принимаем

 

где - выбирается четное число перекрываемых щеткой коллекторных пластин

 

1.5.2 Коллекторное деление

 

Ширина коллекторной пластины

 

β_k=t_k – β_u=0,0038 – 0,0006=0,0032 м

 

где β_u=0,0006 м

 

Окончательный диаметр коллектора

 

 

Окружная скорость коллектора

 

Площадь поперечного сечения щетки

 

Выбираем марку щетки ЭГ2A для которой

ΔU_щ=2,6 В -переходное падение напряжения на одну пару щеток;

i_щ=10∙10⁴ А/м² - плотность тока под щеткой;

μ_т=0,25 - коэффициент трения щеток о коллектор;

p_щ=(20-25)∙10⁴ - давление на щетку.

 

 

Размеры щетки

 

а) предварительная ширина щетки

 

 

б) предварительная длина щетки по оси коллектора

 

 

Уточняем размеры щеток, выбирая стандартные размеры щетки по таблице Д.2 приложения Д

 

b_щ=4∙10^{-3 м}

a_щ=5∙10^{-3 м}

h_щ=2∙a_щ=2∙5∙10^-3=0,01 м

 

Окончательная плотность тока под щетками

 

 

Длина коллектора

 

а) активная часть коллектора по оси вала

 

 

б) полная длина коллектора по оси вала

 

 

принимаем

 

Проверка величины электродвижущей силы якоря

B

 

При этом должно выполняться условие

 

 

где

- магнитный поток в воздушном зазоре.

 

- условие выполняется.

 

Проверка коммутации

 

Так как в электродвигателе постоянного тока малой мощности добавочные полюсы в коммутационной зоне отсутствуют, а щетки на коллекторе обычно располагаются на геометрической нейтрали, то процесс коммутации тока в короткозамкнутой секции обмотки якоря получается замедленным из-за наличия в них реактивной ЭДС (е_р) и ЭДС поля якоря (е_а). Эти ЭДС суммируются и вызывают в цепи короткозамкнутой секции добавочный ток, увеличивающий плотность тока на сбегающем крае щетки. В момент размыкания коммутируемой секции между краем щетки и сбегающей коллекторной пластиной возникает искрение. Интенсивность этого искрения зависит от величины результирующей ЭДС в короткозамкнутой секции. Во избежание недопустимого искрения под щетками величина результирующей ЭДС в секции не должна превышать определенного значения. Коммутация тока в секции может также ухудшится вследствие влияния поля полюсов, если ширина коммутационной зоны будет близка к расстоянию между краями наконечников двух соседних полюсов.

1.6.1 Ши рина коммутационной зоны

 

b_зк <0,8(τ-b_δ)=0.8^.(0.075 – 0.049)=0.021