Қуаты 10 кВт тұрақты тоқ машинасын жобалау

9

10

11

АҢДАТПА

Бұл дипломдық жобада » Қуаты 10 кВт тұрақты тоқ машинасын
жобалау» қарастырылған. Тақырыпқа сай жалпы электр қозғалтқыштар,
құрылысы мен жұмыс істеу принципі туралы жалпылама ақпарат
көрсетілінген. Тұрақты тоқ қозғалтқышының құрамды бөліктері есептелінген.
Өміртіршілік қауіпсіздігі бөлімінде кәсіпорындардағы табиғат пен еңбек
қорғау қызметтерін ұйымдастыру, кәсіпорындағы еңбек қорғауды үш кезеңді
бақылау және электр тогымен зақымданудың себептері қарастырылған.
Экономикалық бөлімде қажетті қондырғыларға жұмсалатын қаржы
есептелініп, оның өтелу мерзімі анықталынған.

АННОТАЦИЯ

Этот дипломный проект представляет Проектирование электронной
машины устойчивой мощностью на 10кВт.Соответственно теме общие элек-
трические двигатели, строение и о принципе работы показана всеобщая ин-
формация.
В разделе безопасности жизненной промышленности природы так же ор-
ганизовывать в промышленности защиты труда ,контролирование три этапа в
промышленности защиты труда и рассмотрены причины ущерба электриче-
ского тока.
В разделе экономики рассчитаны денежные средства на нужные устройства
и уточняется срок выплаты.

ANNOTATION

This diploma project is » Designing an electronic machine stable power 10kW».
Accordingly, the shown general theme of electric motors, the structure and the
principle of universal information .
In the division of safety of the vital industry of the nature as to organize in the
industry of protection of work ,controlling the three stages of labor and industry pro-
tection consider the causes damage to electrical current.
In the division economy calculated the necessary devices and specify payment
period.

12

МАЗМҰНЫ

Кіріспе

9

1
1.1
1.2
2
2.1

2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9

2.10
2.11
2.12
2.13
2.14
2.15
2.16
2.17
2.18
3
3.1
4
4.1

4.2
4.3
5
5.1
5.2
Электр қозғалтқыш
Жалпы мағлұматтар
Тұрақты ток машиналарының құрылысы
Тұрақты тоқ электр қозғалтқышын жобалауға есептеу
Тұрақты тоқ қозғалтқышын жобалауының берілгендері мен
бастапқы мәліметтер
Негізгі размерлерді таңдау
Зәкірдің орамдарын таңдау
Тісті ауданының геометриясын есептеу
Зәкір орамаларының есептеулері
Магниттік тізбектің өлшемдерін анықтау
Магниттік тізбектің қимасының есептелулері
Магниттік сызықтардың орташа ұзындықтары
Магниттік тізбектің есептік қимасындағы индукция төмендегідей
анықталады
Магниттік тізбектің бөлек аудандарындағы магниттік кернеу
Параллельді қоздыру орамаларының есептелулері
Коллектор және щеткалар
Коммутациялық параметрлер
Қосымша полюс орамаларының есептеулері
ПӘК және шығындар
Тұрақты тоқ қозғалтқышының жұмыстық сипаттамаларын анықтау
Жылулық есептеулер
Желдету есептеулері
Негізгі бөлім
Тұрақты тоқ қозғаотқышының магниттік дірілінің есептеулері
Өмір тіршік қауыпсіздігі
Кәсіпорындардағы табиғат пен еңбек қорғау қызметтерін
ұйымдастыру
Мекемедегі жұмыс бөлмесінде жарықтану жүйесіне есеп жүргізу
Тұрақты ток электр жетектері.Әрекет принципі. Негізгі теңдеулер
Экономикалық бөлім
Экономикалық анықтамалар мен теориялық шолу
Экономикалық есептеу бөлімі
Қорытынды
Пайдаланған әдебиеттер тізімі

13
10
10
11
15

15
15
18
21
23
24
26
27

28
29
33
34
35
29
40
43
47
53
57
57
61

61
64
68
78
78
78
87
88

КІРІСПЕ

Ең алғашқы электр машинасы тұрақты токтың электр қозғалтқышы
[Б.С.Якобидің қозғалтқышы (1838 ж.)] болды. Қазіргі уақытта,
өндірісте шығарылатын арнайы электр машиналарының түрлері көп, мысалы,
тұрақты токтың энергиясын айнымалы ток энергиясына түрлендіретін
машиналар немесе керісінше, автоматты реттеу жүйелеріндегі өлшеу, санау —
есептеу құрылғыларында датчик есебіндегі (мысалы, жылдамдық датчигі)
микромашиналар және т.б. Электр машиналары электротехникада және
электроэнергетикада қолданылатын электр машиналар түрлерін
конструкциясын жалғау схемаларын және қолданыстағы физика заңдарын
қарастырады. Электр машиналар түрлері: трансформаторлар, айнымалы тоқ
машиналары, тұрақты тоқ машиналары, асинхронды машиналары, синхронды
машиналары, қозғалтқыштар мен генераторлар құрылысы мен жұмысын
қарастырады. Электр машиналар мынандай орындарда кеңінен қолданылады:
өндірісте, транспортта, авияцияда, автоматты басқару және реттеу саласында
және құрылыста, механикалық энергияны электр энергиясына және керісінше
электр энергиясын механикалық энергияға түрлендіру үшін қолданылады.
Тұрақты токтың электр машиналары өзінің қолданылуы саласына қарай
механикалық энергияны кернеуі тұрақты болатын электр энергиясына
түрлендіретін электр генераторлары (генераторлар — электр энергиясының
көзі болып табылады) және тұрақты токтың электр энергиясын түрлендіретін
электрқозғалтқыштары (двигатель) деп бөлінеді. Бұл механикалық энергия іс
жүзінде, өндірісте қандай да болмасын орындаушы механизмдерді (станокты,
лебедканы, трамвай, троллейбустың, электропоездың және т.б.) іске қосу үшін
қызмет етеді. Бұл дипломдық жұмыстың тақырыбы » Қуаты 11 кВт тұрақты
тоқты электр қозғалтқышын жобалау». Дипломдық жұмыс төрт тараудан,
қорытындыдан және пайдаланылған әдебиеттер тізімінен тұрады. Бірінші
тарауда тақырыпқа сай жалпы электр қозғалтқыштар, құрылысы мен жұмыс
істеу принципі туралы жалпылама ақпарат көрсетілген.
Екінші тарауда тұрақты тоқ электр қозғалтқышын жобалауының
есептеуі.
Үшінші тарауда арнайы болімді есептеу.
Төртінші тарауда өмір тіршілік қауіпсіздігі бөлімі.
Бесінші тарауда экономикалық бөлім.
Қорытындыда дипломдық жұмысты жазу барысындағы алған
ақпараттарды қорытындылап, электр қозғалтқышының қазіргі заман талабына
сай келетін түрін көрсеттім.

14

1 Электр қозғалтқыштары

1.1 Жалпы мағлұматтар

Электр машинасы — механикалық энергияны электр энергиясына және
керісінше немесе параметрлері белгілі электр энергиясын басқа параметрлі
электр энергиясына түрлендіретін машина. Ол токтың тегіне қарай тұрақты
ток машинасы (мысалы, тұрақты ток генераторы, тұрақты ток қозғалтқышы)
және айнымалы ток машинасы (асинхронды генератор, асинхронды
қозғалтқыш, синхронды генератор, синхронды электр қозғалтқышы,
коллекторлы генератор, коллекторлы қозғалтқыш) болып, ал пайдалану
мақсатына қарай генератор, қозғалтқыш, электр машиналық түрлендіргіш
(мысалы, қозғалтқыш генератор, бір зәкірлі түрлендіргіш, фаза түрлендіргіш
және т.б.) электр машиналық күшейткіш болып ажыратылады. Электр

машиналарына электростатикалық
машинасыда жатқызылады. Электр

машиналары электротехникада және электроэнергетикада қолданылатын
электр машиналар түрлерін конструкциясын жалғау схемаларын және
қолданыстағы физика заңдарын қарастырады. Электр машиналар түрлері:
трансформаторлар, айнымалы тоқ машиналары, тұрақты тоқ машиналары,
асинхронды машиналары, синхронды машиналары, қозғалтқыштар мен
генераторлар құрылысы мен жұмысын қарастырады. Электр машиналар
электроэнергетика саласында мынандай орындарда кеңінен қолданылады:
өндірісте, транспортта, авияцияда, автоматты басқару және реттеу саласында
және құрылыста, механикалық энергияны электр энергиясына және керісінше
электр энергиясын механикалық энергияға түрлендіру үшін қолданылады.
Тұрақты токтың электр машиналары өзінің қолданылуы саласына қарай
механикалық энергияны кернеуі тұрақты болатын электр энергиясына
түрлендіретін электр генераторлары (генераторлар — электр энергиясының
көзі болып табылады) және тұрақты токтың электр энергиясын түрлендіретін
электрқозғалтқыштары (двигатель) деп бөлінеді. Бұл механикалық энергия іс
жүзінде, өндірісте қандай да болмасын орындаушы механизмдерді (станокты,
лебедканы, трамвай, троллейбустың, электропоездың және т.б.) іске қосу үшін
қызмет етеді. Кез келген электр машинасына әрі генератор, әрі қозғалтқыш
ретінде қолданылатын болады. Оның екі жақты энергия түрлендіргіш қасиеті
машинаның қайтымдылығы деп аталады. Сонымен қатар бір текті токтың
электр энергиясын, екінші тоқтың энергиясына түрлендіру үшін, электр
машиналары қолданады. Электротехника өндірісінде әр түрлі кернеуге және
қуаттарға арналған тұрақты токтың машиналарын шығарады. Оларды
қуаттарына қарай шартты түрде мынадай топтарға бөлуге болады:

*
*
*
Микромашиналар — қуаты ваттың үлесінен 500 Вт — қа дейін;
Қуаты аз машиналар — 500 Вт — тан 10 кВт — қа дейін;
Қуаты орташа машиналар — 10 кВт — тан бірнеше жүз киловаттқа

дейін;

15

*

Қуаты үлкен машиналар — бірнеше жүз киловаттан жоғары.

Тұрақты ток машиналарының автокөлікте пайдаланатын кернеуі 6…12
В — ке дейін болса, радиотехникалық құрылғыларда пайдаланатын кернеуі 30
кВ — ке дейін өзгереді.Тұрақты токтың ең көп қолданылатын машиналарының
қуаты 200 кВт-қа дейін, кернеуі 110…400В, айналу жиілігі 550…2870 айнмин
болады. Микромашиналардың айналу жиілігі бірнеше айналымнан 30 000

айнмин — ке дейін жетеді.
Өнеркәсіпте, көлікте және ауыл шаруашылығында

электрқозғалтқыштар кең қолданылады. Генераторларды байланыс құрылғы-
ларын, радиотехникалық құрылғыларды және т.б. қоректендіру үшін қолдана-
ды. Соңғы жылдарда, тұрақты ток көздері ретінде, көп қолданыс тауып жүр-
ген экономикалық жағынан тиімді, пайдалануға ыңғайлы, статикалық жарты-
лай өткізгішті түрлендіргіштерді атап өтуге болады.

1.2 Тұрақты ток машиналарының құрылысы

Тұрақты ток машиналарының негізгі бөлігі — статор, якорь, коллектор
және щеткалы аппарат (1.1 — сурет). Тұрақты ток машинасының конструк-
тивтік схемасы басқа түрлі электр машиналарынан айырмашылығы аз, маши-
нананың қозғалмайтын негізгі бөлігі — статор, оның ішінде ротор орналасқан.
Статорды қуаты аса үлкен емес машиналарда қуыс цилиндр түрінде, ал қуаты
өте үлкен машиналарда көп қырлы цилиндр түрінде дайындайды. Статорда
дайындауда материал ретінде магнит өтімділігі жоғары электротехникалық
болат пайдаланады. Роторға тірек болып, қызмет ететін подшипниктер. Олар
бүйірлік қалқандарға бекітілген. Магнит полюстерінің қоздыру орамы қозғал-
майды (статорда орналасқан), ал негізгі якорьге тән орамы магнит өрісінде
айналады (роторда орналасқан).

Сурет 1.1 — Тұрақты ток машинасы

Магнит тізбегі. Машинаның негізгі Ф магнит ағынын қоздыру орамның
магниттеуші күшін тудырады (қараңыз: 1.2 — сурет) орамның жолында — по-
люстердің (N және S) өзекшелері, якорьдің өзекшесі, екі ауа саңылауы,
иінтұрық (станинаның бөлігі) орналасқан. Станина магнитөткізгіштің бөлігі
болып қана қоймай, ол барлық конструкцияның тірегі болып саналады.

16

Сондықтан да оны магниттік және механикалық қасиеттері жақсы болаттан
дайындайды. Бас полюстің болат өзекшесі (жеке табақшалардан құралған),
полюстің ұштары (оның түрі ауа саңылауында магнит индукциясын таратуға
қызмет етеді), қоздыру орамының катушкасы (полюс өзекшелеріне кигізілген)
бар. Бұл катушка электроизоляцияланған қаңқаға (каркасқа) оралған мыс сым.
Бас полюстерден басқа қосымша полюстер, ол машинаның жұмыс істеу
қабілетін жақсартады.

Сурет 1.2 — Машинаның магнит тізбегі

Магнит полюстері шпилькамен станинаға бекітілген, ал қосымша
полюстер бас полюстердің ортасында орналасқан. Машинаның магнит тізбегі
тармақталған, симметриялы. Әрбір полюстің ағыны полюстің ұшынан, ауа
саңылауы арқылы цилиндрлік (барабандық) якорьдің бетіне нормаль бағытта,
өткізгіштер зонасын тесіп өтіп, кіреді. Одан әрі ағын бірдей екі бөлікке
бөлініп, әрқайсысы якорь бойымен іргелес зонаға қарай жүріп, жолындағы
өткізгіштерді тесіп өтіп, якорьдан шығады. Ағын саңылау арқылы қарама —
қарсы полярлық полюстің ұшынан кіреді. Одан әрі қайтадан тармақталып,
оның әрбір жартысы статор бойымен жүріп басқа полюске кіреді. Машинада
якорьдің бетіне нормаль бағытталған магнит өрісінің индукциясы пайдаланы-
лады. Полюстердің астында бұл индукция ең үлкен шамада болады, ал полю-
стердің ортасында оның шамаса нөлге тең. Полюстердің ортасы және якорьдің
центрі арқылы өтетін сызықты машинаның қума магнит осі деп, ал іргелес по-
люстердің ортасы арқылы өтетін сызықты геометриялық бейтарап (нейтраль)
осі деп атайды. Бір полюстің зонасына қатысты, екі геометриялық бейтарап
осьтердің арасында жататын, якорьдің шеңберінің бөлігін полюстік бөлу деп
атап, әрпімен белгілейді, яғни p, мұндағы якорьдің сыртқы диаметрі, p — бас
полюстердің саны.
Якорь. Якорьдің негізгі бөлігі болып табылатын машинаның білігіне
кигізілген орамы бар өзекшесі және коллектор болып табылады. Якорьдің
өзекшесін бір-бірінен изоляцияланған электротехникалық болат табақшалар-
дан жасайды (3 сурет). Ол табақшалардың жиегінде якорьдің орамдарын ор-
наластыратын ойықшалар (пазалар) болады. Якорьдің барабан түріндегі ора-
мын бөліктерден (секциялардан) дайындайды, олардың тұзақ орамындағысы

17

тұзақ түрінде немесе толқын орамындағысы толқын түрінде болады. Бір-
бірінен изоляцияланған бірнеше бөліктер катушкаға біріктіріліп, якорьдің
өзекшесінің пазаларына орналастырылады. Якорь орамдарының тұзақтық
және толқындық катушкаларының жалпы түрі және бөліктерді катушкаларға
біріктіру схемасы көрсетілген. Катушканың (бөлімдердің) қабырғаларының
ара қашықтығын орамның адымы деп атайды. Оны шамамен полюстік бөлуге
тең етіп жасайды.
Қазіргі заманғы машиналарда бөліктердің енін полюстік бөліктің шама-
сынан аз етіп жасайды. Нәтижесінде, маңдайлық біріктірулердегі мысты
үнемдеуге және коммутация жағдайын жақсартуға мүмкіндік туады. Мұндай
бөліктерді қысқартылған адымның бөліктері деп атайды. Әрбір бөліктің басы

алдыңғы бөліктің сонымен қосылып, тиісті коллектор
пластинасына

жалғастырылады. Демек, якорьдің бір бөлігінен келесі бөлігіне көшкенде, сол
мезетте коллектор бойынша адымы жасалады. Ротор айналған кезде якорьдің
орамдарындағы өткізгіштерде ЭҚК-і индукцияланады, оның бағыты бейтарап
(нейтраль) арқылы өткенде қарама-қарсыға өзгереді, себебі ол кезде полю-
стердің полярлығы өзгереді.

Сурет 1.3 — Якорь

Коллектор якорьдің құрамдас бөлігі, цилиндр тәріздес дене. Ол сына
тәрізді мыс коллектор пластиналарынан жиналады. Пластиналар бір-бірінен
миканиттік төсемелер арқылы изоляцияланады. Коллектор пластиналарына
якорь ораманың өткізгіштері дәнекерленеді.

Коллектор
генератор қызметін атқарғанда,
якорь ораманың

өткізгіштеріндегі айналмалы ЭҚК-ін, щеткада тұрақты ЭҚК-іне түрлендірсе,
ал машина қозғалтқышы режимінде жұмыс жасағанда щеткаға берілетін
тұрақты токты якорь ораманың өткізгіштерінде айналмалы токқа түрленеді.
Коллектор мынадай элементтерден тұрады: а — металл корпусты коллек-
тор; ә — пластмассалы корпусты коллектор; 1 — корпус; 2 — қысқыш фланец; 3
— изоляциялық манжет; 4 — коллекторлық пластина; 5 — изоляциялық мика-
ниттік төсеме;.6 — пластмасса; 7 — втулка. Енді бір бөліктен (бір шумақтан)
тұратын якорь бар, екі полюсті генераторлардың қарапайым моделі арқылы
осы коллектордың жұмыс принципін түсіндірейік. Бөліктің активтік жағынан
А және Б щеткалары қойылған, олар жарты шығыршықты, қарапайым коллек-
тормен қосылған. Айталы, полюстің астындағы таралған магнит өрісінің ин-
дукциясы синусоида заңымен өзгереді дейік, онда бөліктегі ЭҚК-і де уақыт

18

бойынша осы заңмен өзгереді. Егер щеткалар машинаның бейтарабында ор-
наласқан болса, онда А щеткасы солтүстік полюстің астындағы бөліктің 1 —
жағына қосылады, ал щеткасымен бөліктің 2 — жағымен қосылады, ол
оңтүстік полюстің астында орналасқан. Оң қол ережесін қолданып, щеткалар-
дың полярлығын анықтау қиын емес. Ротордың сағат тілі жүрісінің бағытына
қарсы айналғанда А щеткасының полярлығы (+) оң, ал Б щеткасының поляр-
лығы (-) теріс болады. Мұндай щеткалардың полярлығы тұрақты болып
сақталады, себебі ротор айналғанда, полюстердің астындағы өткізгіштер ор-
нын ауыстырады, сол мезетте щетканың астындағы коллектор пластиналар да
ауысады. Бөліктің өткізгіштерінің бейтарапты өтуі және щетканың астындағы
пластиналардың ауысуы суретінде келтірілген. Бұл мезетте бөліктегі ЭҚК-і
Е=0, пластиналар арасындағы аралық щеткамен жабылған және бөліктер
қысқаша тұйықталған. Щеткалар арасындағы кернеу бағыты бойынша
тұрақты, шамасы жағынан айнымалы (лүпілді кернеу) болатындығын көрсе-
теді. Егер якорьға орамның бірнеше бөлігін орналастырса және соған сәйкес

коллектордың пластиналарының санын көбейтсе,
онда щеткалардың

астындағы ауыстырып қосулар жиілейді, ал кернеудің лүпілі әжептәуір
азаяды. Мұны кернеудің сызбасы дәлелдейді. Ол генератордың екі щеткасы-
ның арасында пайды болады. Мұнда орамның екі бөлігі (1 — 2 және 3 — 4)
якорь бойынша 90° — қа ығысқан, олар коллектордың төрт пластинасына
қосылған. Кернеудің лүпілі 16 бөлікті якорь орамында іс жүзінде еш байқал-
майды деуге де болады.

19

2 Тұрақты тоқ электр қозғалтқышын жобалауға есептеу

2.1 Тұрақты тоқ қозғалтқышын жобалауының берілгендері мен
бастапқы мәліметтер

Тұрақты тоқ қозғалтқышының төмендегі берілгендер бойынша құрамды
бөліктерін есептеу.
Қуат Рн = 10 кВт;
Жүйенің номинал кернеуі Uн, = 220 В;
Номиналды айналу жиілігі nн = 2360 айнмин;
Айналу осінің биіктігі h = 132·10-3 м;
Паралельді қоздырылу реттеу орамы бар;
Қорғаныс дірежесі бойынша орындалуы IP22;
Жұмыс режимі ұзақ;
Қызуға төзгіштік оқшаулағыш класы В.
Қозғалтқыштың құрамды бөліктері ГОСТ талаптарына сәйкес келу
керек, яғни орнату көлемі, валдың соңының шығу көлемі (ГОСТ 13267-73)
және де электр машиналарының техникалық талаптарына сәйкес келуі тиіс
(ГОСТ 183-74). Құрамдас бөлігінің негізі ретінде П сериялы тұрақты тоқ
машинасы қабылданады.

2.2 Негізгі шамаларды таңдау

Электр қозғалтқышының ПӘК-нің мәнін алдын ала сурет 2.1 бойынша
аламыз:

Сурет 2.1 — ПӘК-тің қуатқа тәуелділігі, η= 88%

Электр қозғалтқышының тоғы алдын алау есептеу бойынша:

I1но м

Рно м
U но м

10 103
0,88 220

51,6 А

(2.1)

20

Зәкір тоғын кесте 2.1 бойынша шунттық тоққа тең деп аламыз 0,035·Iн:

Кесте 2.1 — k г , k Д , k Д мәндері

I ном (1 kв )I1ном 0,965 51,6 49,7 А

Электр магниттік қуат:

(2.2)

Р Рно м

100
2

10 103

100 88
2 88

10681Вт

(2.3)

Зәкір диаметрі төртполюсті машина үшін:

D=h=0,132 м.

Зәкірдің сызықтық жүктемесін сурет 2.2 бойынша таңдаймыз:

Сурет 2.2 — Сызықтық жүктеменің зәкір диаметріне тәуелділігі

А=1,6 ·104 Ам

Ауалық саңылау индукциясын сурет 2.3 бойынша таңдаймыз:

21

Машинаның
қуаты, кВт
k г
k Д
k В
1-ден төмен
1,4-1,15
0,65-0,85
0,2-0,08
1 — 10
1,2-1,1
0,82-0,95
0,1-0,025
10 — 100
1,15-1,06
0,85-0,97
0,035-0,02
100 — 1000
1,06-1,03
0,93-0,98
0,02-005

Сурет 2.3 — Ауалық саңылаудағы индукцияның зәкір диамеріне
тәуелділігі, В 0,68 Тл

Полюстік доғаның есептік коэффициенті:

Сурет 2.4 — f (D) тәуелділігі, αδ=0,62

Зәкірдің есептік ұзындығы:

l

6,1 Р
2

6,1 10681
0,62 16000 0,68 (0,132) 2 2360

0,234м

(2.4)

Тарамдалған желдеткіш каналдары болмаған жағдайда l зәкірдің
өзекшесінің толық ұзындығына тең болады:

l l П , м

l П 0,234 м

Зәкірдің магнит өткізгішінің ұзындығының диметріне қатынасы:

λ=

l
D

0, 234
0,132

1,77

(2.5)

22

D=0,112…0,5 м болғанда 2 р 4 , D=0,132м болғандықтан, полюс саны:

2 р 4

Полюстік бөлу:

D
2 р

3,14 132 10 3
4

0,104 м

(2.6)

Полюс соңының енінің есептік мәнін төмендегі өрнекпен анықтаймыз:

bδ= 0,62 0,104 0,064 64·10-3 м

Полюстің соңының енінің нақты мәні есептік мәнге тең болады:

bp=bδ=64·10-3м.

2.3 Зәкірдің орамдарын таңдау

Параллельді тармақтардың тоғы

(2.7)

I а

I н
2a

51,6
2

25,8 A

(2.8)

Параллельді тармақтарының саны 2 а 2 болатын жай толқындық
орам таңдаймыз.
Эффектілі өткізгіштердің жалпы саны алдын ала есептеу бойынша:

N =

DA
Iа

3,14 132 10 3 1,6 10 4
25,8

257

(2.9)

Зәкірдің пазаларының шектік мәндері:

Z min

=

D
t1max

3,14 132 10 3
2 10 2

21

(2.10)

Z max =

D
t1min

3,14 132 10 3
1 10 2

42

(2.11)

Z=36; t =

D
Z

3,14 132 10 3
36

11,5 10 3 м

23

деп қабылдаймыз.
Пазадағы эффектілі өткізгіштердің саны:

N п =

N
Z

257
36

7,1

(2.12)

Осыдан N П 19 деп қабылдаймыз, онда,

N N п Z 7 36 252

Тістерінің екі беті параллельді жартылай жабық жұмыр пішінді паза
таңдаймыз.

Үш түрлі нұсқаларды салыстыра отырып, U П
K
Z
мәндері үшін

коллекторлы тілімдердің санын К- ны анықтаймыз:

Кесте 2.2 — Коллекторлы тілімдердің санын К- ны анықтау нұсқалары

2 p U
K
нұсқаны таңдаймыз. Мұнда секциядағы толық тармақ саны С 1,17 ,
коллекторлы тілімдер саны К=108, пазадағы эффектілі өткізгіштер саны
N П 36 тең. Олай болса, зәкірдің орамындағы тармақ саны:

wа

N
2wC

252
2 1,17

107,7

(2.13)

Сызықты жүктемені нақтылаймыз:

A

NI a
D

252 25,8
3,14 132 10 3

15686 A м

(2.14)

Зәкірдің ұзындығын түзейміз:

l 0,234

16000
15686

= 0,238м

24 №
u п
К и п Z
N
wC
2К
2 рU но м
U к.ср
К
1
1
36
3,5
24,4
2
2
72
1,75
12,2
3
3
108
1,17
8,1
өрнегі 15-16 В аралығында болу керек болғандықтан, 3-
U K .ср

Жартылай жабық пазадағы коллектордың сыртқы диаметрі:

DK (0,65 0,8) D , м

Dк≈(0,65…0,8)·132·10-3=(85,8…10 5,6)·10-3м

Коллектордың айналу жылдамдығы:

(2.15)

к

Dк пн
60

3,14 0,1 2360
60

12,35м с

(2.16)

Коллекторлық бөлу:

t к

Dk
K

3,14 100 10 3
108

2,9 10 3 м

(2.17)

Паздың толық тоғы:

I п

Z 36

180,6A

(2.18)

Зәкір орамындағы тоқ тығыздығының алдын ала есептеу мәні:

J а

AJ a
A

1,3 1011
15686

8,28 10 6 А м 2

(2.19)

мұндағы AJ a — ны сурет 2.5 бойынша аламыз:

Сурет 2.5 — Желілік жүктеменің якорь диаметріне тәуелділігі
AJ a 1,3 1011

25

Эффективті сымның қимасын алдын ала есептеу бойынша:

qa

I а
J a

25,8
8,28 10

6

3,11 10 6 м 2

(2.20)

Алынған мәндерге байланысты ПЭТВ маркалы сымды таңдаймыз.
ГОСТ- қа байланысты оның басты сымының диаметрі 1,6·10-3 м тең, ал ал
оқшауланған сымның диаметрі 1,685·10-3 м, эффективті өткізгіштің диаметрі
q=nэлqэл=2·2,011·10-6=4,022·10-6 м тең.

2.4 Тісті ауданының геометриясын есептеу

Алдын ала болжам бойынша толтыру коэффициентін k з 0,68 0,72
аралығында болу керек болғандықтан, k з 0,72 тең деп алып, жартылай жабық
пазаның қимасын табамыз (пазалық оқшаулаңыштың және пазалық сынаның
қималарын есептемегенде):

S o

N п 2d и з2
k з

7 2 1,685 10 3

0,72

2

55,2 10 6 м 2

(2.21)

Паза биіктігі сурет 2.6 бойынша алынған мән hп 22мм тең.

Сурет 2.6 — Паздың биіктігінің зәкір диаметріне тәуелділігі

Ал пазаның шлиц биіктігі hш 0,8 10 3 м , ал шлиц ені bш 3 10 3 м тең.
Тісінің ені төмендегі өрнекпен анықталады:

bZ

B t Z1
k C BZ

0,68 11,5 10 3
0,95 1,95

4,2 10 3 м

(2.22)

f pn 60 2 1500 60 50Гц

26

мұндағы BZ 1,95Тл
Кесте 2.3 — Магниттік индукция мәніннің қайта магниттелу жиілігіне
тәуелділігі

Үлкен радиусты анықтаймыз:

r1

(D 2hш ) ZbZ
2(Z )

3,14 0,132 2 0,8 10 3 36 4,2 10 3
2 3,14 36

3,2 10 3 м (2.23)

Кіші радиус мынаған тең:

r2

(D 2hп ) ZbZ
2(Z )

3,14 0,132 2 22 10 3 36 4,2 10 3
2 36 3,14

1,9 10 3 м (2.24)

Радиустар центрінің арақашықтықтары:

h1 hп hш r1 r2 22 10 3 0,8 10 3 3,2 10 3 1,9 10 3 16,1 10 3 м

Зәкір тістерінің қимасының минималды мәні:

(2.25)

S Z

Z
2 p

bZ l kC

36
4

0,62 4,2 10 3 0,238 0,95 52,9 10 4 м 2

(2.26)

мұндағы

k C —

зәкірдің магнит

өткізгішінің

болатпен

толтырылу

коэффициенті және де ол 0,95 тең.

ЭҚК- тің мәні:

E H U H k Д 220 0,9 198В

мұндағы k Д ның мәнін кесте 2.4 бойынша аламыз.

27

(2.27) Қозғалтқыштардың
қорғау дәрежесі, тәсілі
және салқындатылуы
бойынша орындалуы
BZ max
Магниттік индукция , Тл. Қайта магниттеу
кезіндегі жиілік, Гц

100
75
50
25 және одан төмен
IP22, IC01, IC17, IP44,
IC37
1,9-2,1
2-2,2
2,1-2,3
2,2-2,4
IP44, IC0141
1,6-1,8
1,7-1,9
1,8-2
1,9-2,1
IP44, IC0041
1,5-1,7
1,6-1,8
1,7-1.9
1,8-2

Кесте 2.4 — k г, k д, k в ко эффициентінің мәндер і

Полюстегі магниттік ағынның алдын ала есептелуі:

Ф Н

60ЕН
рNпН

60 198
2 252 2360

1 10 2 Вб

(2.28)

Зәкірдің магнит өткізгіші үшін 2312 үлгідегі болатты таңдаймыз. Тіс
қимасындағы индукцияның мәні төмендегіге тең болады:

ВZ

Ф Н
S Z

1 10 2
52,9 10 4

1,81Тл

(2.29)

Алынған мәліметтерге байланысты, яғни берілген қызуға төзгіштік
оқшаулағыш класы үшін және паза пішініне байланысты пазаны толтыру
коэффициентінің мәнін нақтылаймыз: k З 0,72 .

2.5 Зәкір орамаларының есептеулері

Тармақтың маңдайша жағының ұзындығы:

l л (1,2 1,35) (1,2 1,35) 104 10 3 (124,8 140,4) 10 3 140 10 3 м

Зәкір орамасының тармағының орташа ұзындығы:

la.cp 2(l л lп ) 2 0,238 0,14 0,756м

(2.30)

(2.31)

Кесте 2.3-ден алынған мәнді қолдана отырып, зәкір орамасының
өткізгіштерінің толық ұзындығы төмендегіге тең болады:

Lma wala.cp 107,7 0,756 81,4м

20 0 кезіндегі зәкір орамасының кедергісі:

28

(2.32) Машина қуаты, кВт
k г
k Д
k В
1 — ден аз
1,4-1,15
0,65-0,85
0,2-0,08
1 — 10
1,2-1,1
0,82-0,95
0,1-0,025
10 — 100
1,15-1,06
0,85-0,97
0,035-0,02
100 — 1000
1,06-1,03
0,93-0,98
0,02-005

Ra

Lma
6

2

6

81,4

0,88Ом

(2.33)

750 кезіндегі зәкір орамасының кедергісі:

Raн 1,22Ra 1,22 0,88 1,07Ом

Зәкір орамысның мысының салмағы:

mMa 8900LMaqa 8900 81,4 4,022 10 6 2,9кг

Орма қадамының есептелулері:
а) коллекторлық қадам және қорытқы қадам:

(2.34)

(2.35)

ук у

р 2

53,5

(2.36)

ә) бірінші реттік қадам:

у1

к
2 р

108
4

3
4

27,5

(2.37)

б) екінші реттік қадам:

у2 ук у1 53,5 27,5 26

2.6 Магниттік тізбектің өлшемдерін анықтау

Зәкірдің ішкі диаметрі және білігінің диаметрі:

D0 273 Pном nном 273 10 103 2360 43 10 3 м

Зәкір арқашасының биіктігі:

(2.38)

h j

D Do
2

hn

0,132 0,043
2

0,022 22 10 3 м

(2.39)

Негізгі полюстердің өзектшесі үшін 3411 үлгідегі болатты таңдаймыз,
оның қалындығы 0,5 мм, сейілу коэффициенті Г 1,2 , өзекше ұзындығы
l Г l 0,382 м, болатпен толтырылу коэффициентін, k C 0,95 , полюстің
соңының шығыңқы бөлігінің ені bB 0,1 bP 0,1 64 10 3 6,4 10 3 м.
Негізгі полюс өзекшесінің ені (сурет 2.7) қарасақ:

2957 10 qa (2a)
57 10 4,022 10 6 2 2
к 1 108 1

Сурет 2.7 — Негізгі полюстің полюстік соңы

bГ b р 2bГВ 64 10 3 2 6,4 10 3 51,2 10 3 м

Өзекшедегі индукция:

(2.40)

ВГ

Г Ф Н
кс в Г l Г

1,2 1 10 2
0,95 51,2 10 3 238 10 3

1Тл

(2.41)

Станина қимасы:

S с

Г Ф Н
2Вс

1,2 1 10 2
2 1,3

46,1 10 4 м 2

(2.42)

Станина ұзындығы:

lс l Г 0,4D 0,238 0,4 0,132 290 10 3 м

Станина биіктігі:

(2.43)

hс

S c
lс

46,1 10 4
3

15,8 10 3 м

(2.44)

Станинаның сыртқы диаметрі:

DH 2h (8 10) 10 3 2 132 10 3 8 10 10 3 254 10 3 м

Станинаның ішкі диаметрі:

d c DH 2hc 254 10 3 2 15,8 10 3 222,4 10 3 м

30

(2.45)

(2.46)

290 10

Негізгі полюстің биіктігі:

hГ

d c D 2
2

222,4 10 3 132 10 3 2 1 10 3
2

44,2 10 3

(2.47)

мұндағы 1 10 3 м

Сурет 2.8 — Ауа саңылауының якорь диаметріне тәуелділігі

2.7 Магниттік тізбектің қимасының есептелулері

Ауалық саңылаудың қимасы:

S l bр 238 10 3 64 10 3 152 10 4 м 2

Зәкір болатының ұзындығы:

lСТ l kс 238 10 3 0,95 0,226м

(2.48)

(2.49)

Зәкір тізбегі қимасының минималды мәні (2.26) өрнектің мәніне сәйкес:

S Z 85,1 10 4 м 2

Зәкір арқашасының қимасы:

S j lСТ h j 226 10 3 22 10 3 49,7 10 4 м 2

Негізгі полюстің өзекшесінің қимасы:

S Г kСl Г bГ 0,95 238 10 3 51,2 10 3 115,8 10 4 м 2

31

(2.50)

(2.51)

Станина қимасы:

S с 72,5 10 4 м 2

2.8 Магниттік сызықтардың орташа ұзындықтары

Ауалық саңылау сурет 2.9 сәйкес мынаған тең:

1 10 3 м

Сурет 2.9 — Ауа саңылауының якорь диаметріне тәуелділігі

Зәкірдегі паздың бар екендігін ескеретін ауалық саңылау коэффициенті
төмендегі өрнекпен анықталады:

k a

t Z1 10
t Z1 bш 10

11,5 10 3 10 1 10 3
11,5 10 3 3 10 3 10 1 10 3

1,16

(2.52)

Ауалық саңылаудың есептік ұзындығы:

L k а 1,16 1 10 3 1,16 10 3 м

Зәкір тістері мынаған тең:

LZ hп 0,2r1 22 10 3 0,2 3,2 10 3 21,36 10 3 м

Зәкір арқашасы:

(2.53)

(2.54)

L j

( D0 h j )
4 p

h j
2

3,14 43 10 3 22 10 3

4 2

22 10 3
2

19,6 10 3 м

(2.55)

32

Негізгі полюстің өзекшесі:

LГ hГ 44,2 10 3 м

Негізгі полюс пен станина арасындағы ауалық саңылау:

Lс.п 2l Г 10 4 1 10 4 0,18 10 3 м

Станинаның есептік ұзындығы:

(2.56)

LС

4 p 2

, м

(2.57)

Lc

3,14 254 10 3 16,7 10 3

2 4

16,7 10 3
2

101,5 10 3 м

2.9 Магниттік тізбектің есептік қимасындағы индукция
төмендегідей анықталады

Ауалық саңылаудағы индукция:

В н
Ф но м
S

1 10 2
152 10 4
0,66Тл

(2.58)

Зәкір тістерінің қимасындағы индукция:

ВZ

Ф но м
S Z

1 10 2
85,1 10 4

1,17Тл

(2.59)

Зәкір арқашасындағы индукция:

В j

Ф но м
2S j

1 10 2
2 49,7 10 4

1,01Тл

(2.60)

Негізгі полюс өзекшесіндегі индукция:

BГ

Ф но м Г
S Г

1,2 1 10 2
115,8 10 4

1,03Тл

(2.61)

3411 үлгідегі болат үшін шектік мән: BГ 1,5Тл .

33

Негізгі полюс пен станина арасындағы ауалық саңылау индукциясы:

Bсп BГ 1,03Тл

Станинадағы индукцияны анықтау өрнегі:

Bс

Ф но м Г
2S с

1,2 1 10 2
2 72,5 10 4

0,82Тл

(2.62)

2.10 Магниттік тізбектің бөлек аудандарындағы магниттік кернеу

Ауалық саңылаудың магниттік кернеуі:

F 0,8B L 106 0,8 0,66 1,16 10 3 106 612 А

Ағынды ығыстыру коэффициентінің өрнегі:

(2.63)

k Z

t Z l
bZ lcТ

11,5 10 3 0, 238
4,2 10 3 0,226

2,88

(2.64)

Зәкір тістерінің магниттік кернеуінің анықтау өрнегі:

FZ LZ H Z 21,36 10 3 16,4 103 350,3А

мұндағы H Z 2312 маркалы болат үшін алынады.

Зәкір ярмасының магниттік кернеуі:

Fj L j H j 19,6 10 3 400 7,84 А

(2.65)

(2.66)

Негізгі полюс өзекшесінің магниттік кернеуі (3411 үлгідегі болат үшін):

FГ LГ H Г 44,2 10 3 170 7,51А

Негізгі полюс пен станина арасындағы ауалық саңылаудың МҚК:

Fс.п 0,8Lс.п BГ 106 0,8 1,01 0,18 10 3 106 145,4 А

Станинаның МҚК:

34

(2.67)

(2.68)

Fc Lc H c 101,5 10 3 1590 161,4 А
Полюстің МҚК- нің қосындысы:

F F FZ F j FГ FС.П FС , А

F 612 350,3 7,84 7,51 145,4 161,4 1284,4 А

Өтпелі қабат МҚК-і:

F Zj F F j FZ , А

(2.69)

(2.70)

(2.71)

F Zj 612 350,3 7,84 970,14 А

Сәйкесінше 0,5; 0,75; 1,1; 1,15 болатын ағындар үшін есептеулер
жүргізіп, оны төмендегі кесте 2.4-ке енгіземіз және де магниттелу
сипаттамасы (t) мен өтпелі сипаттамаларды тұрғызамыз (сурет 2.10).

Сурет 2.10 — Бос жүріс (1) және айнымалы (2) режимінің сипаттамалар

35

№

Кесте 2.5 — Машинаның магниттелу сипаттамасын есептеу
Есепік шама Есептік формула Өлшем 0,5
бірлігі

0,75

0,9

1,1

1,15
Ф ном

1
ЭҚҚ
Е
В
99
148,5
178,2
198
217,8
227,7

2
магнит ағыны
Ф
60аЕ
рNn
Вб
0,8·10-2
1,18·10-2
1,4·10-2
1,6·10-2
1,7·10-2
1,8·10-2

3
ауа саңылауындағы маг-
ниттік индукция

B
Ф
l

Тл
0,325
0,479
0,568
0,65
0,69
0,73

4

5
ауа саңылауындағы маг-
ниттік кернеу
якорь тістеріндегі магнит-
F 0,8B L 106

BZ k Z B
А

Тл
302

0,94
445

1,38
527

1,64
603

1,87
640

1,99
677

2,1

тік индукция

6

7

8

9
якорь тістеріндегі магнит
өрісі кернеулігі
тістердегі магниттік
кернеу
якорь артындағы магнит-
тік индукция
якорь артындағы магнит
өрісі кернеулігі
H Z

FZ LZ H Z
B j Ф (2S j )

H j
Ам

А
Тл

Ам
2,1·102

4,5

0,61

0,87·10
2
8,8·102

18,8

0,9

1,9·102
44·102

94

1,07

2,82·10
2
176·102

375,9

1,22

4,2·102
366·102

781,8

1,3

5,5·102
655·102

1399,1

1,37

8,3·102

10 якорь жармасындағы маг-
ниттік кернеу
F j L j H j
А
1,95
4,26
6,32
9,41
12,32
18,59

11
басты полюсті магнит
ағыны
ФГ Г Ф
Вб
0,96·10
-2
1,42·10-2
1,68·10
-2
1,92·10-2
2,04·10-2 2,16·10
-2

12
басты полюсті өзекшенің
магнит индукциясы
BГ ФГ S Г
Тл
0,52
0,76
0,9
1,03
1,1
1,16

36

31

Кесте 2.5 жалғасы

37 13
басты полюсті өзекшенің
магнит өрісі кернеулігі
H Г
Ам
85
125
150
185
220
250
14
басты полюсті өзекшенің
магниттік кернеуі
FГ LГ H Г
А
3,68
5,41
6,5
8,01
9,53
10,83
15
басты полюс пен станина
арасындағы ауа саңы-
лауындағы магниттік ин-
дукция
Bс.п ВГ
Тл
0,52
0,76
0,9
1,03
1,1
1,16
16
басты полюс пен станина
арасындағы ауа саңы-
лауындағы магниттік
кернеуі
Fс.п 0,8Lс.п Bс.п
А
74,9
109,4
129,6
148,3
158,4
167
17
станинадағы магниттік
индукция
Г Ф н
BZк
2S с
Тл
0,66
0,98
1,16
1,32
1,41
1,49
18
станинадағы магнит өрісі
кернеулігі
H c
Ам
544
898
1207
1670
2160
2800
19
станинадағы магниттік
кернеуі
Fc Lc H c
А
55,2
91,15
122,5
169,5
219,2
284,2
20
магнит тізбегіндегі бар-
лық қатысушы-ларының
магнит кернеуінің
қосындысы
F FZ F j Fг
FZк Fс.п F
А
438,55
668,61
879,42
1306,11
1811,72
2545,89
21
өтпелі қабаттағы
қатысушыларының маг-
нит кернеуінің
қосындысы
F FZ F j F Zj
А
308,45
468,06
627,32
988,31
1434,12
2094,69
32

2.11 Параллельді қоздыру орамаларының есептелулері

Зәкірдегі реакцияның
анықталады: Fqd 220 А.

магниттелу

әсері

өтпелі

сипаттамамен

Параллельді ормаға керекті МҚК:

FВ F Fqd 1284,4 220 1504,4 А

(2.72)

Параллельді орамның катушкасының енін bкт.в 20 10
онда орамның тармағының орташа ұзындығы:

3

м деп аламыз,

l ср.в 2 (l Г bГ ) (bКТ.в. 2 из )

, м

(2.73)

lcp.в 2 238 10 3 52 10 3 3,14 20 10 3 2 0,5 10 3 645,94 10 3 м

из 0,5 0,8 10 3 м

из 0,5 10 3 м

Параллельді орамның мысының қимасы:

q B

k з , в т 2 pFB l B . cp
U B

(2.74)

а 1
параллельді тармақтарының саны, ал k з,в 1,1 1,2 — қор коэффициенті және оны

k З =1,1- ге тең деп аламыз, мыс үшін

1
57 106 .

q B

k з , в т 2 pFBl B . cp
U B

1,1 4 1487,4 932,34 10 3
6

0,487 мм 2

ПЭТВ домалақ сым таңдаймыз, жалғыз сымның диаметрін 0,8·10-3 м,
оқшауланған сымның диаметрін 0,865·10-3 м, сым қимасын 0,503·10-6 м деп
аламыз.
IP22 машиналары үшін номиналды тоқ тығыздығы төмендегідей
анықталады:

J B 4,5 6 106 А м 2

38мұндағы деп аламыз, ол параллельді қоздырудағы орамының
57 10 220

J B 5 106 А м 2
Полюстегі тармақ саны:

wB

FB
J B q B

1504,4
6

598

(2.75)

Номиналды қоздыру тоғын анықтаймыз:

I В.Н

FB
wB

1504, 4
598

2,51А

(2.76)

Орамдағы тоқ тығыздығы:

J B.Н

I B . но м
qB

2,51
0,503 10

6

4,9 106 А

Орамның толық ұзындығы:

Lв 2 рl B.cp wB 4 645,94 10 3 598 1545м

20 0 температура кезіндегі қоздыру орамының кедергісі:

(2.77)

Rв

LB

6

6

1545

54Ом

(2.78)

75 0 температура кезіндегі қоздыру орамының кедергісі:

Rв75 1,22Rв 1,22 54 65,88Ом

(2.79)

Параллельды орамның мысының салмағы төмендегідей анықталады:

mM .B 8,9LB.cp wB qB 103 8,9 1545 0,503 10 6 103 6,91кг

2.12 Коллектор және щеткалар

Бейтарап аймақтың ені:

bн.з b p 0,104 0,064 0,04м

39

(2.80)

(2.81)5 10 0,503 10 6
57 10 qB
57 10 0,503 10 6

Щетканың енін bщ (2 4)t к деп аламыз да, щетканың стандартты

өлшемдерін
аламыз:
bщ lщ 8 10 3 16 10 3 м
.
ЭГ-14
үлгідегі
щетканы

таңдаймыз.
Щетканың коллектормен беттесу беті:

Sщ bщlщ 8 10 3 16 10 3 1,28 10 4 м 2

(2.82)

Рұқсат етілген тоқ тығыздығында бұрандаға келетін щеткалар саны:

J щ 11 10 4 А м 2

N щ

I H
pS щ J щ

51,6
2 1,28 10 4 11 10 4

1,8

(2.83)

Шыққан мәнге сәйкесінше N Щ 3 деп аламыз.

Барлық щеткалардың коллектормен жанасу бету:

S щ 2 рS щ N щ 4 3 1,28 10 4 15,36 10 4 м 2

Щеткалар астындағы тоқ тығыздығы:

(2.84)

J щ

2 I но м
S щ

2 … жалғасы