Пример расчёта машины постоянного тока
Исходные данные для расчёта:
машина постоянного тока - генератор;
полезная мощность - Р Н = 80 Вт;
номинальное напряжение - U Н = 230 В;
частота вращения - n Н, об/мин;
возбуждение - параллельное;
режим работы - S 1, продолжительный;
исполнение - закрытое.
10.1. Основные размеры машины
| № п/п | Рассчитываемая величина | Используемая информация | Результаты расчёта |
| Магнитная ин- дукция в зазоре | Табл. 2 | B d = 0,45 Тл | |
| Линейная токовая нагрузка | Табл. 2 | AS = 8000 А/м | |
| Коэффициент полюсной дуги | Разд.1,п.3 | a = 0,65 | |
| Отношение длины якоря к его диаметру | Разд.1,п.3 | x= 1,4 | |
| КПД генератора (предваритель-но) | Табл. 1 | hН= 0,59 | |
| № п/п | Рассчитываемая величина | Используемая информация | Результаты расчёта |
| Машинная постоянная | (1.11) | 
| |
| Расчётная мощность | (1.6) | 
| |
| Диаметр якоря | (1.12) | 
| |
| Длина якоря | (1.13) | l 0= 1,4× 0,04=0,056 м | |
| Окружная скорость | (1.14) | Va = 3,14×0,04×3000/60 = 6,283 м/с | |
| Число полюсов | 2 p = 2 | ||
| Полюсное деление | (1.15) | t = 3,14×0,04/2 = 0,0628 м | |
| Расчётная полюсная дуга | (1.16) | b 0 = 0,65 × 0,0628 = 0,0408 м | |
| Частота перемагничивания | (1.17) | f = 1×3000/60 = 50 Гц | |
| Воздушный зазор | (1.22) | d = 0,4 × 0,0628×8000/0,45= 4,46×10-4 м, принимаем d = 4,5×10-4 м |
Расчёт обмотки якоря
| № п/п | Рассчитываемая величина | Используемая информация | Результаты расчёта |
| Магнитный поток | (2.1) | Ф = 0,45×0,0408×0,056 = 1,028×10-3 Вб | |
| Ток якоря | (1.9) | I а = 1,1×80/230 = 0,382 A | |
| Число параллельных ветвей | 2 а = 2 | ||
| Число проводников обмотки якоря | (1.10), (2.2) | 
| |
| Число пазов якоря | (2.3) | Z » 4×0,04×100= 16 | |
| Число коллекторных пластин | (2.4) | К = 3 × 16 = 48 | |
| Число витков в секции обмотки | (2.5) | W c = 5490/(2× 48) = 57,16; принимаем W c = 56 | |
| Уточнённое число проводников якоря | N = 2× 48× 56= 5376 | ||
| Число проводников в пазу | N п = 5376/16 = 336 | ||
| № п/п | Рассчитываемая величина | Используемая информация | Результаты расчёта |
| Расчёт шагов обмотки якоря | Принята простая петлевая обмотка | ||
| Число элементарных пазов | (2.4) | Z э = 3 × 16 =48 | |
| Шаг по коллектору | (2.6) | y к =1 | |
| Шаг по якорю | (2.6) | y = y к =1 | |
| Первый частичный шаг | (2.6) | y 1 = 48/(2×1) = 24 | |
| Второй частичный шаг | (2.6) | y 2 = 1-24 = -23 |
Расчёт проводников якорной обмотки,
размеров зубцов, пазов якоря
| № п/п | Рассчитываемая величина | Используемая информация | Результаты расчёта |
| Предельная температура пе-регрева обмот-ки якоря | Qм = 90о С | ||
| Коэффициент теплоотдачи по-верхности якоря | a = 18 Вт /(К×м2) | ||
| Удельная тепло-вая нагрузка | (3.1) | q = 90×18 (1 + 0,1×6,28)= 2637,4 Вт/ м2 | |
| Допустимая плотность тока в обмотке якоря | (3.10) | ja = 17×2637,4×106/8175,3 = 5,48×106 A/м2 | |
| Сечение про-водника обмотки якоря | (3.16) | q пр = 0,382/(2×5,48×106) = 0,0348×10-6 м2 | |
| Диаметр неизолированного провода (пред-варительно) | Приложение, табл. 2,3 | d пр = 0,21×10-3 м; принимаем провод марки ПЭТВ-1: диаметр неизолированного провода d пр= 0,21×10-3 м; диаметр изолированного провода dИЗ= 0,235 ×10-3м; сечение провода q пр = = 0,0346×10-6 м2 | |
| Уточнённое зна-чение плотности тока | ja = 0,382/(2×0,0346×10-6) = 5,52×106 A/м2 | ||
| Сечение изоли-рованного провода | (3.19) | q пр.из = 3,14×0,2352×10-6/4 = = 0,0434×10-6 м2 | |
| № п/п | Рассчитываемая величина | Используемая информация | Результаты расчёта |
| Площадь, занимаемая изо-лированным проводом | S пп = 0,0434×10-6×336 = 14,57×10-6 м2 | ||
| Диаметр вала | Разд.3, п.19 | d в= 6×10-3 м | |
| Принимаемый паз якоря оваль- ной формы | Рис.2 | ||
| Высота сердеч-ника якоря при индукции 1,6 Тл | (3.27) | 
| |
| Высота паза | (3.26) | h П = (40-2×0,45-6-2×6)×10-3= 11×10-3м | |
| Размеры щели паза | Разд.3, п.19 | h щ =0,5×10-3м; b щ= 1,3×10-3м | |
| Ширина зубца при индукции Bz = 1,8 Тл | (3.21), (3.25) | bz = 7,854×10-3×0,45/(0,95×1,8) » 2,1×10-3 м | |
| Максимальная ширина паза | (3.28) | b п.макс=[3,14×(40 - 2×0,5) - 2,1×16]/(16+ + 3,14) = 4,64×10-3м | |
| Минимальная ширина паза | (3.29) | b п.мин = [3,14×(40 - 2×11)-2,1×16]/(16 - -3,14) = 1,78×10-3м | |
| Высота средней части паза | (3.30) | h 12 = 11-0,5-4,64/2-1,78/2= 7,25×10-3м | |
| Площадь паза в штампе | (3.31) | S п = 7,25×(4,64 + 1,78)/2 + 3,14×4,642/8 + + 3,14×1,782/8 = 32,96×10-6 м2 | |
| Коэффициент заполнения паза | Из (3.17) | К з.п = 14,57/32,96 = 0,442 | |
| Длина провод-ника обмотки якоря | (3.32) | la = 0,056 + 1,2×0,040 = 0,104 м | |
| Сопротивление обмотки при t = 90 °C | (3.34), (3.35) | 
| |
| Падение напря-жения в обмотке якоря | (3.36) | D Uа = 0,382×90,7=34,65 В |