Центральный угол полюсной дуги

(5.41)

Длина полюса

l_m = l_Я - 0,002 = 0,059 - 0,002 = 0,057 м. (5.42)

Площадь сечения полюса при B_m = 1,5 Тл

(5.43)

Ширина полюса

(5.44)

Высота полюса

h_m = 0,5×(D_j - D_i - 2×h_j) = 0,5×(0,112 - 0,078 - 2×0,0089) = 0,008 м. (5.45)

Высота наконечника

h_HK = 0,3×h_m = 0,3×0,008 = 0,0024 м. (5.46)

Длина наконечника

l_HK = 0,5×(b_i - b_m) = 0,5×(0,04 - 0,027) = 0,0065 м. (5.47)

Диаметр вала якоря

D_B = 0,3×D_Я = 0,3×0,077 = 0,023 м. (5.48)

Высота сердечника якоря

h_Я = 0,5×(D_Я - D_В - 2×h_Z) = 0,5×(0,077 - 0,023 - 2×0,013) = 0,014 м. (5.49)

Магнитная индукция в сердечнике:

(5.50)

Магнитная индукция в полюсе:

(5.51)

Магнитная индукция в корпусе:

(5.52)

Магнитные индукции B_Я, B_М, В_j в расчетном режиме не выходят за рекомендуемые пределы 1,0 … 1,7 Тл [1, с. 76].

Длина средних магнитных линий в сердечнике

(5.53)

Длина средних магнитных линий в корпусе

(5.54)

Напряженности магнитного поля в сердечнике якоря, в полюсе и в корпусе определяют по характеристикам намагничивания (рисунок 9).

Для B_Я = 1,3 Тл H_Я = 1300 А/м.

Для B_m = 1,5 Тл H_m = 2250 А/м.

Для B_j = 1,3 Тл H_j = 1300 А/м.

МДС для сердечника

F_Я = L_Я×H_Я = 0,03×1300 = 39 А. (5.55)

МДС для корпуса

F_j = L_j×H_j = 0,09×1300 = 117 А. (5.56)

МДС для полюса

F_m = 2×h_m×H_m = 2×0,008×2250 = 36 А. (5.57)

Воздушный зазор в стыке полюса с корпусом d_СТК = 50×10^{-6 м. МДС для воздушного зазора в стыке полюса с корпусом}

(5.58)

Суммарная МДС на два полюса в расчетном рабочем режиме

F = F_Z+F_d+F_Я+F_m+F_j+F_СТК = 1720+1086+39+36+117+119 = 3117 А. (5.59)

Аналогично рассчитываем МДС на два полюса и для других значений магнитной индукции B_d в пределах 0,1.. 1,0 Тл по формулам (5.19) - (5.23), (5.29) - (5.33), (5.35), (5.50) - (5.52), (5.55) - (5.59). Результаты расчета заносим в таблицу и строим характеристику намагничивания стартерного электродвигателя в режиме холостого хода B_d = f(F).

 

Таблица 1 - Результаты расчета кривой намагничивания

	Bd, Тл
0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
B1, Тл	0,158	0.316	0,474	0,632	0,789	0,947	1,105	1,263	1,421	1,579
B2min, Тл	0,202	0,404	0,606	0,808	1,01	1,212	1,414	1,616	1,819	2,021
B2СР, Тл	0,254	0,508	0,762	1,016	1,27	1,525	1,779	2,033	2,287	2,541
B2max, Тл	0,34	0,68	1,02	1,36	1,7	2,04	2,381	2,721	3,061	3,401
B3, Тл	0,314	0,628	0,942	1,256	1,57	1,884	2,198	2,512	2,826	3,14
BЯ, Тл	0,147	0,293	0,44	0,586	0,733	0,88	1,026	1,173	1,32	1,466
Bm, Тл	0,172	0,344	0,516	0,688	0,86	1,032	1,204	1,376	1,547	1,719
Bj, Тл	0,149	0,297	0,446	0,595	0,743	0,892	1,041	1,189	1,338	1,487
H1, А/м
H2min, А/м
H2CP, А/м

 

Таблица 1 - Продолжение

	Bd, Тл
H3, А/м
H2, А/м
HЯ, А/м
Hm, А/м
Hj, А/м
F1, A	0,84	1,23	1,56	1,98	2,7	3,48	4,5	6,72	10,2	18,6
F2, A	2,923	4,507	7,04	11,87	27,28	78,93	284,9
F3, A	0,84	1,4	2,32	4,4
Fz, A	4,6	7,14	10,92	18,25		126,4
Fd, A	124,4	248,8	373,2	497,6		746,4		995,2
FЯ, A	4,05		7,5	9,3		15,9	19,5		39,6
Fm, A	2,4	3,52	4,384	5,92	8,32	10,4		24,8	44,8
Fj, A	12,15		22,5	27,9		47,7	58,5		118,8
FСТК, A	13,7	27,36	41,05	54,73	68,41	82,1	95,78	109,5	123,1	136,8
F, A	161,3	310,8	459,6	613,7	788,7

 

По результатам расчета строим характеристику намагничивания в режиме холостого хода B_d = f(F).

 

 

 

Рисунок 10- Характеристика намагничивания

Расчет параметров обмотки возбуждения

 

С учетом размагничивающего действия реакции якоря МДС возбуждения должна превышать МДС расчетного рабочего режима

F_ВЗ = 1,2×F = 1,2×3117 = 3740 А. (6.1)

Выбираем схему стартерного электродвигателя с последовательным возбуждением и попарно параллельным соединением катушек (а_С = 2), приведенную на рисунке 11.

 

Рисунок 11- Схема соединения катушек возбуждения

Для электродвигателя с последовательным возбуждением число витков в катушке может быть дробным, но обязательно кратным 0,5. Число витков в катушке

(6.2)

где а_С = 2 - число попарно параллельно соединенных катушек.

Сопротивление обмотки возбуждения

R_C = R_CT - R_Я = 0,003 - 0,00178 = 0,00122 Ом. (6.3)

Сопротивление катушки

(6.4)

где z_C = 4 - число катушек.

(6.5)

Максимально возможная ширина катушки

(6.6)

Средняя длина витка катушки

L_K = 2×l_m + 2×b_m + p×b^*_K = 2×0,057 + 2×0,027 + p×0,015 = 0,215 м. (6.7)

Площадь сечения провода

(6.8)

Высота катушки

h_K = h_m - h_HK = 0,008 - 0,0024 = 0,0056 м. (6.9)

Витки катушек изолированы электроизоляционным картоном толщиной D_ИЗ = 0,4×10^{-3 м. Снаружи катушки изолированы хлопчатобумажной лентой толщиной 0,25 мм и шириной 15 мм, пропитанной лаком. После пропитки и сушки толщина внешней изоляции катушки составляет} D_ВН = 10^{-3 м [2, с. 49].}

Ширина провода

b_C = h_K - D_ВН = 0,0056 - 0,001 = 0,0046 м. (6.10)

По рассчитанному значению площади сечения выбираем провод шириной b_C = 0,0108 м, толщиной а_C = 0,00181 м и площадью сечения S_C = 19,3×10⁼⁶ м² [4, с. 562].

Действительная ширина катушки

b_K = a_c×v + D_ИЗ×(v-1) + 2×D_ВН = 0,00181×6,5 + 0,4×10^-3×5,5 + 2×10^-3 = 0,015 м. (6.11)

Уточненное значение сопротивления катушки

(6.12)

Уточненное значение сопротивления обмотки

(6.13)

Плотность тока в обмотке возбуждения

(6.14)

меньше допустимого ([1], с. 76) значения 30×10⁶ А/м².