Санкт-Петербургский электротехнический колледж
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПЛАН ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ КОЛЛЕКТОРА АРОЧНОГО ТИПА
Курсовой проект К558.180111.000
Разработал Н.А. Семушина Проверил Н.Н. Филиппова
1999
СОДЕРЖАНИЕ 3
лист
Введение…………………………………………………………………………4
1.Производственная программа предприятия и планируемый объем продаж на 2000 год……………………………………………………………………………5
2.Потребность в основных производственных фондах и малоценных быстроизнашивающихся предметах………………………………………………..6
3.Расшифровка материальных затрат по изготовлению коллектора арочного типа……………………………………………………………………………………7
4.Штатное расписание…………………………………………………………8
5.Расчет полезного фонда рабочего времени рабочих-сдельщиков основного производства на 2000 год……………………………………………………………9
6.Нормативно-технологический перечень на изготовление коллектора арочного типа…………………………………………………………………………10
7.Тарифная сетка………………………………………………………………11
8.Калькуляция затрат на изготовление коллектора………………………….12
9.Протокол установления договорной оптовой цены на изготовление коллектора арочного типа……………………………………………………………14
10.Расчет соотношения постоянных и переменных производственных издержек………………………………………………………………………………15
11.План снижения затрат на выпуск продукции…………………………….16
12.План доходов и расходов………………………………………………….17
13.Смета расходов на производство и сбыт продукции…………………….18
14.Потребность в инвестициях и источники финансирования……………..19
Введение
1. План производства для бизнес - плана практически разрабатывается также как и любой производственный план предприятия.
В этой части бизнес плана дается содержание и полное описание производственного процесса:
1. Расчет производственной программы;
2. Технологическая схема;
3. Список производственного оборудования (основные оборотные фонды);
4. Расшифровка сырья и материалов с указанием поставщиков, стоимости и условий поставки;
5. Размещение производства.
2. Деятельность любого предприятия должна обязательно заранее планироваться. Внутрифирменное (внутризаводское) планирование охватывает все стороны жизни предприятия, и включает в себя множество планов.
1. План производства;
2. План реализации продукции;
3. План затрат на производство;
4. План по труду и заработной плате;
5. План материально - технического снабжения и много других планов объединенных общей целью.
Любому бизнес — плану присуще черты, вытекающие из сущности планирования, как одной из функций управления.
Бизнес - план должен быть убедительным, аргументированным и привлекательным для каждого из партнеров (имидж фирмы), быть кратким. Наиболее характерные цели, во имя достижения которых разрабатываются проекты и составляются бизнес - планы:
1. Увеличение прибыли;
2. Повышение рентабельности производства;
3. Повышения эффективности использования основного оборотного капитала;
4. Повышение эффективности капиталовложения;
5. Оздоровление финансового положения;
6. Предупреждение банкротства.
3. Коллекторы арочного типа применяются в электрических машинах постоянного тока, которые нашли наибольшее применения. Например: в приводах устройств автоматики, прокатных станов, шахтных подъемов и других механизмов. Также они широко используются для привода подъемных средств в качестве крановых двигателей и привода транспортных средств в качестве тяговых двигателей.
Заводу "Электросила", с точки зрения спроса на коллекторные машины, выгодно выпускать коллекторы арочного типа.
Коллектор арочного типа представляет собой спрессованные медные пластины одетые на втулку, через миканитовые манжеты и изоляционный цилиндр.
5
Таблица 8.
Производственная программа предприятия и планируемый объем продаж на2000 год.
| №п/п | Наименование продукции | 1999 г. фактически | 2000 г. план | ||||
| Объем выпуска продукц, в натур. выраж, | Цена единицы продукции. | Объем продаж продукц, | Объем выпуска продукц. в натур. выраж, | Цена единицы продукции. | Объем продаж продукции. | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| 1 | Изготовл ение коллектора | 5700 | 950 | 5700000 | 6000 | 1000 | 6.000.000 |
| 2 | Итого: | 5700 | 950 | 5700000 | 6000 | 1000 | 6,000.000 |
Производственная программа на2000 год разработана с учетом роста выпуска продукции (с учетом роста 5.26 по отношению к1999 году).
6
Таблица 9.
Потребность в основных производственных фондах и малоценных быстро изнашивающихся предметах.
| № | ОПФи | 1999 г, фактически | 2000 г. план | ||||
| на | в | на | в | план к | На | ||
| п/п | МБП | 01.01.99 | ведено | 01.01.200 | ведено | выбытию | 01.01.2001 |
| 0 | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| I | О.П.Ф. | ||||||
| 1. | Здания со- | 991800 | 52200 | 1044000 | - | . | 1044000 |
2. 3. | оружения Транспорт Машины и | 330600 1983600 | 17400 104400 | 348000 2088000 | - | - | 348000 2088000 |
| оборудование | |||||||
| 4. | ИтогоЮПФ | 3306000 | 174000 | 3480000 | - | - | 3480000 |
| II | МБП | ||||||
| 1. 2. 3. | Инструмент Прочие Итого: МБП | 98800 395200 494000 | 5200 20800 26000 | 104000 416000 520000 | - | - | 104000 416000 520000 |
| 4. | Итого: | ||||||
| ОПФ+МБП | 3800000 | 200000 | 4000000 | - | - | 4.000.000 | |
Для выпуска продукции необходимы в наличии следующие основные производственные фонды:
— здания, сооружения, транспорт, машины и оборудование, инструмент, прочие, а также МБП.
Показателями уровня использования основных производственных фондов являются фонды отдачи, фонды вооруженности и рентабельности О.П.Ф.
Фонд.
Износ основных фондов 14% в год.
Сумма амортизации.
Износ МБП 50% всего амортизация ОПФ и МБП
ОПФ-14% 3480000-14%
--------------- = ------------------- =4872
100
+ = 7472
МБП ·50% 520000 ·50%
------------------ = ------------------- = 2600
100 100
Показатели использования ОПФ являются фонды отдачи.
N r 7214400
Фотд = ------- = ------------- = 2,073
Фср.2 3480000
Фонд вооруженность
Фср.2 3480000
Фотд = ------- = ------------- = 0,482
N r 7214400
Рентабельность ОПФ
Г 910 · 50%
Фг = ------- = ------------- = 0,089 9%
Фср.2 3480000
7
Таблица 5.
Расшифровка материальных затрат по изготовлению коллектора арочного типа.
| №п/п | Наименование | Единицы измерения | Кол-во | Цена | Стоимость | Примеч. |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| I | Сырье и материалы 1,Лак | Шт Гк | 1 0,5 | 24 | 12 | |
| 2, | ||||||
| 4. | ||||||
| Всего: | 250 | |||||
| II | Коллект. изде | |||||
| Лия | ||||||
| 1, Петушок 2, Кол.пласт. | ||||||
| 3, Миканитные прокладки | ||||||
| Всего: | 100 | |||||
| Итого: | 350 |
Перечень материалов необходимых для выпуска данного изделия разрабатывается в соответствии с действующими техническими и технологическими документами на данное изделие, а также ГОСТов, ОСТов, стандартов и др. При покупке данных материалов необходимо провести определенные маркетинговые исследования с целью приобретения сырья материалов покупных изделий высокого качества и по достаточно низким ценам.
8
Таблица 2.
Штатное расписание 000 "БРИГАНТИНА" на 2000 год.
| №п/п | Наименование должность | Кол-во должност. | Оклад В/М | Надбавки | Доплата | Всего | Примечание |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
1. 2. 3. 4. | Руководители (специалисты) Директор Главный технолог Главный бухгалтер Производств. мастер | 1 1 1 1 | 4000 3800 3900 3500 | 500 500 400 500 | 200 200 200 200 | 4700 4500 4500 4200 | |
| Итого | 4 | 15200 | 1900 | 800 | 17900 | ||
1. | Секретарь | 1 | 2500 | - | - | 2500 | |
| 2. | Бухгалтер-кассир | 2 | 2500 | 200 | - | 5400 | |
| Итого | 3 | 5000 | 200 | - | 7900 | ||
| 1 | МОП Гардеробщик | 2 | 500 | 200 | 1400 | ||
| Итого | 2 | 500 | 200 | - | 1400 | ||
| 1 | Охрана Охранник | 2 | 1500 | 100 | 100 | 3200 | |
| Итого | 2 | 1500 | 100 | 100 | 3200 | ||
| 1 | Рабочие 2раз. Слесарь 1раз. —"— 3раз. —"—4.раз. —"— 5раз. | 12 3 10 4 4 | 1104 1472 1840 2024 | 100 100 140 140 | 110 147 184 202 | 3942 7190 8472 9464 | |
| Итого | 33 | 6440 | 480 | 646 | 39068 | ||
1 2 3 | Вспомогательные рабочие Уборщик Инструментальщик Рабочий по ремонту оборудования | 1 1 2 | 800 1000 1500 | 50 50 50 | - | 850 1050 3100 | |
| Итого | 4 | 3300 | 150 | - | 5000 |
Штатное расписание разрабатывается на предприятии с целью произведения расчета всей численности ППП и суммы з/п, в фонд оплаты труда включаются должностные оклады, надбавки, доплаты и др. с целью произ-оплаты труда
9Таблица 4.
Расчет полезного фонда рабочего времени рабочих сдельщиков основного производства на 2000 год
| №п/п | Показатели | Единица измерения | Всего |
| 2 | 3 | 4 | |
| 1 | Коллекторный фонд рабочего времени | Дни | 366 |
| ?, | Выходные и праздничные дни | Дни | 114 |
| 3 | Потери: болезни — отпуск без сохранения з/п — очередной отпуск — выполнение гос. Обязанностей — прочее | % дни | 10% 25 |
| 4 | Полезный фонд рабочего времени | дни | 227 |
| 5 | Продолжительность рабочего дня | час | 8 |
7 | Численность рабочих | чел. | 33 |
| 8 | Всего полезный фонд рабочего времени всех рабочих-сдельщиков | час | 59928 |
Для планирования численности основных рабочих-сдельщиков, а также для расчета производственной программы предприятия на год, необходимо произвести расчеты полезного фонда рабочего времени на 1 рабочего и всех рабочих-сдельщиков основного производства в целом.
Исходными данными для расчета является календарный фонд рабочего времени, плановые потери рабочего времени в год. Зная все полезное время рабочих сдельщиков и время затраченное на изготовление одного изделия определяем выпуск продукции в натуральном выражении, а имея портфель заказов на год в натуральном выражении можно рассчитать численность рабочих сдельщиков исходя из их квалификации, разрядов, работ.
10
Таблица 3.
Нормативно-технологический перечень на изготовление коллектора арочного типа
| №п/п | Перечень работ | Ед. измер. | Кол-во | Разряд работ | Трудо-емк. | Тариф. ставка | Осн-ая 3/П | Премия | Примеч |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 1 | Изучение докумен, | шт. | 1 | 2 4 1 | 0,5 0,5 1 | 6 10 4 | 3 5 4 | ||
| 2 | шт. | 1 | 2 2 | 1 2 | 6 6 | 6 12 | |||
| 3 | шт. | 1 | 3 4 4 | 2 1 0,75 | 8 10 10 | 16 10 7.5 | |||
| 4 | шт, | 1 | 5 3 | 0,75 0,25 | 12 8 | 9 2 | |||
| 5 | шт. | 1 | 5 | 0,25 | 12 | 3 | |||
| Итого | 10 | 8.05 | 80,5 |
Нормативно-технологический перечень на изготовление коллектора разрабатывается на основе типового технического процесса, ГОСТов, стандартов. Нормативно технологический перечень позволяет увидеть трудоемкость выполняемых работ з/п рабочих-сдельщиков, среднюю тарифную ставку на изготовление 1 изделия.
Зная полезный фонд рабочего времени одного рабочего и времени которое расходуется на изготовление одного изделия по разрядам, колличе-ство изделий заказанных на год, определяем численность рабочих-сдельщиков необходимых на выпуск продукции в 2000 году.
11
Таблица 1.
Тарифная сетка
| Разряды | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Стоимость одного норма часа | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 |
Тарифная сетка разрабатывается на предприятии и утверждается его руководителем. Тарифная сетка представляет собой совокупность тарифных ставок и разрядов.
Разряды выполняемых работ берутся на основании сложности выполняемых работ в строгом соответствии с единым тарифно квалификационным справочником должностей, профессий. Размер тарифных ставок принимаются в размерах:
1р. - неможет быть ниже из расчета минимальной з/п принятой в РФ. Максимальный размер зависит от финансового состояния предприятия и предельной себестоимости выпускаемых изделий.
12
Таблица 6.
Калькуляция затрат на изготовление коллектора
| №п/п | Статьи затрат | Стоимость в рублях |
| 1 | 2 | 3 |
13 | Итого: производственная себестоимость | 670 |
| 14 | Вне плановые расходы | 20,10 |
| 15 | Итого: плановая себестоимость продукции | 690,0 |
19 | Оптовая цена с НДС | 1200 |
1. Стоимость сырья и материалов.
2. и комплектующих изделий, принимается из таблицы 5, пункт итого.
3. Топливо и энергия - 3% от пункта 1 +2.
4. Заработная плата основных производственных работ принимается из таблицы 3, всего - тарифная зарплата.
5. Отчисления на социальные нужды.
— пенсионный фонд - 28%
— социальное страхование - 5,4%
— медицинское страхование - 3,6%
— фонд занятости - 1,5%
всего 38,5% от пункта 4
6. Расходы на подготовку и освоение производства - 15% от пункта 4.
7. Расходы по содержанию и эксплуатации оборудования - 56% от пункта 4.
8. Цеховые расходы - 95% от пункта 4.
9. Общезаводские расходы - 755 от пункта 4.
10. Износ инструмента и спец. оснастки - 45 от пункта 4.
13
11. Потери от брака по плану не планируются.
12. Прочие производственные расходы 12% от пункта 4.
13. Сумма всех затрат с 1 по 12 производственная стоимость.
14. Все плановые расходы - 3% от пункта 13.
15. Плановая себестоимость продукции -13+14.
16. Прибыль. Рентабельность принимается в размере -45% от себестоимости.
прибыль
рентабельность = —————-—-- 100%
себестоимость
17. Оптовая цена - 16+15.
18. НДС - 20% от пункта 17.
19. Оптовая цена с НДС -18+17.
Калькуляция затрат на единицу изделия разрабатывается с целью получения полного объема целесообразных затрат на выпуск единицы продукции. .
Размер рентабельности должен обеспечивать предварительную уплату налогов, сборов в бюджет, а также созданием социальных фондов предприятия, фондов развития предприятия, фонда дивидентов и др.
Оптовая цена на изделие должна быть оптимальной и обеспечивать реализацию продукции.
14
Таблица 7.
Протокол установления договорной оптовой цены на изготовление коллектора арочного типа
| №п/п | Шифр Оптовой цены | Наименование продукции | ГОСТ | Единица измерения | Цена | НДС |
| 1 | 00-0001 | Изготовление | Документ | шт. | 1000 | 200 |
| коллектора | утвержд. | |||||
| арочного типа | руковод. предприятия |
Протокол договорной оптовой цены утверждается руководителем предприятия по согласованию с заказчиком.
15
Таблица 11.
Расчет соотношения постоянных и переменных производственных издержек
| №п/п | Наименование издержек | Всего в рублях |
| 1 | 2 | 3 |
2. | Переменные | 2529060 |
| 2.1. | Основная з/п производств, рабочих-сдельщиков | 354068 |
3. | Отношение постоянных затрат к переменным (коэффициентам) | 0,64 |
Расчет постоянных и переменных издержек необходимых для выполнения оптимальной суммы постоянных и переменных затрат коэффициент 0,64 показывает, что удельный вес переменных издержек гораздо выше, чем удельный вес постоянных в общем объеме затрат. Такое соотношение обеспечивает стабильность работы предприятия.
16
Таблица 12.
План снижения затрат на выпуск продукции
| №п/п | Факт снижения затрат | Всего в рублях |
| 1 | 2 | 3 |
2 | Внедрение новых технических процессов и новейшей технологии | - |
| 3 | Освоение и внедрение передовых приемов и методов труда | 125000 |
| 4 | Итого: | 194900 |
Для обеспечения эффективности деятельности предприятия необходимо постоянно проводить мероприятия направленные на снижение себестоимости выпускаемой продукции основными факторами снижения затрат и роста производительности труда являются:
—пересмотр норм времени. Их снижение.
— внедрение новых технологических процессов и новейших технологии.
— освоение и внедрение передовых приемов и методов. Всего экономический эффект составил 194900 руб.
17
Таблица 13.
План доходов и расходов
| №п/п | Наименование показателей | 1999г. (факт.) | 2000 г. (план) | |
| 1. | Выручка от реализации | 5700000 | 6000000 | |
7. | Доходы и расходы от вне реализованных предприятий | 47500 | 50000 | |
| 8. | Балансовая прибыль | 1844900 | 1942000 | |
10. | Чистая прибыль | 1125389 | 1184620 |
План доходов и расходов является одним из основных разделов бизнес-плана и позволяет рассчитать полную сумму балансовой прибыли которая складывается из прибыли от реализации прибыли от прочей реализации и сальдо расходов доходов по вне реализованным операциям.
Производственная программа 2000 года обеспечивает получение балансовой прибыли в сумме 194200, что позволяет произвести уплату налогов и сборов в бюджет в сумме 757380 и получение чистой прибыли в сумме 1184620.
Чистая прибыль направляется на преувеличение социальной сферы предприятия на разработку и внедрение прогрессивных технологий новейшей техники, выплату дивидентов.
18
Таблица 10.
Система расходов на производство и сбыт продукции
| №п/п | Наименование показателей | 1999г. (факт.) | 2000 г. (план) |
| 1. | Объем продаж всего | 5700000 | 6000000 |
| 2. | Себестоимость всего |
olid #000001; padding: 0in;"> 3938700 | 4146000 |
| 2.1. | Материальные затраты | 2111588 | 2222724 |
6. | Чистая прибыль | 1125389 | 1184622 |
Смета расходов показывает, что выпуск данной продукции обеспечения предприятию получение чистой суммы в прибыли 1184620.
19
Таблица 14.
| Потребность в инвестициях и источники финансирования | |||
| №п/п | Потребность в инвестициях | 1999г. (факт.) | 2000 г. (план) |
| 1. | Основной капитал: - всего: | 427500 | 450000 |
3- | Итого: Потребность в инвестициях | 760000 | 800000 |
Развитие предприятия с привлечением инвестиций позволяет гораздо эффективнее использовать наличные средства, средства инвестора целесообразно вкладывать в :
основной капитал
здания и сооружения
рабочие машины и оборудование
транспортные средства
прочие основные фонды
оборотный капитал
запасы и затраты
денежные средства
СОДЕРЖАНИЕ ЛИСТ Введение 3 Исходные данные 4 1. Главные размеры двигателя 5 2. Дополнительные размеры 6 3. Обмотка якоря 8 4. Пазы якоря полузакрытые, овальные 9 5. Размеры секции и сопротивление обмотки якоря 11 6. Расчет магнитной цепи 12 7. Обмотка вобуждения 15 8. Обмотка добавочных полюсов 17 9. Размещение обмоток главных и добавочных полюсов 18 10. Щетки и коллектор 21 11. Расчет коммутации 22 12. Потери и КПД 23 13. Рабочие характеристики двигателя 26 14. Тепловой расчет 27 | ||||||||||
| К 558. 180111. 000 | ||||||||||
| Изм | Лист | № Документа | Пдпись | Дата | ||||||
| Разработал | Семушина | Электрические | Литера | Лист | Листов | |||||
| Проверил | Амос | машины | у | 2 | 28 | |||||
| Н. Контр. | СПЭТК | |||||||||
Введение:
Электромашиностроение - это основная отрасль электротехнической промышленности, изготавливающая генераторы для производства электроэнергии и электродвигатели для привода станков и механизмов.
Основным достижением в области турбогенераторостроения является разработка и освоение в производстве турбогенератора мощностью 500, 800,
1200 Вт.
В области гидрогенератора строения весьма важными достижениями является содержание мощных генераторов с высокими технологическими показаниями.
Достигнуты успехи в производстве крупных электродвигателей. Разработаны и освоены в производстве единые серии электрические машины: серия трехфазных асинхронных двигателей 4А и серии машин постоянного тока 2П.
Проектирование электрической машины - это сложная комплексная задача, включающая расчет и выбор размеров статора, ротора и других электрических машин и конструировании статей и сборочных единиц с последующей компоновкой электрических машин в целом.
Главной задачей электромашиностроения является создание новых образцов электрических машин с высокими технологическими показателями, совершенных в эксплуатации, удовлетворяющих различным требованиям.
РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Исходные данные:
номинальная мощность Pном=3 кВт;
номинальное напряжение сети Uном=220 В;
номинальная частота вращения nном=1500 об/мин;
высота оси вращения h=250 мм;
степень защиты IP22;
способ охлаждения IC01;
способ возбуждения - параллельное с последовательной стабилизирующей обмоткой;
максимальная частота вращения nmax=2200 об/мин;
класс нагревостойкости изоляции F;
режим работы - продолжительный.
1. Главные размеры двигателя
1.1. Предварительное значение КПД при номинальной нагрузке
’ном = 0,755
1.2. Расчетная мощность двигателя
Pi = kд / Pном = 1,07 / 3 = 2,8 кВт,
где kд = 1,07.
1.3. Наружный диаметр якоря и число главных полюсов
D2 = 112 мм; 2p = 4.
1.4. Предварительное значение коэффициента полюсного перекрытия при
2p = 4 и D2 = 112 мм ’i =0,65.
1.5. Предварительное значение максимальной магнитной индукции в воздушном зазоре
B’ = 0,58 Тл.
1.6. Предварительное значение линейной нагрузки
А’2 = 210 102 А/м.
1.7. Расчетная длина сердечника якоря
6,1 1012 Pi 6,1 1012 2,8
li = _________________________________ = __________________________________________ = 114 мм.
k’в k’об ’i nном D22 B’ A’2 1 1 0,65 1500 1122 0,58 210 102
1.8. Коэффициент длины сердечника якоря
= li / D2 = 114 / 112 = 1,02,
что находится в пределах рекомендуемых значений.
1.9. Внутренний диаметр сердечника якоря
D2вн = 0,31 D2 = 0,31 112 = 39,2.
2. Дополнительные размеры
2.1. В соответствии с таблицей принимаем: марка электротехнической стали сердечника якоря - 2013; форма пазов на якоре - полузакрытые овальные (см.рис. 1); тип обмотки якоря - всыпная.
Рис. 1.
2.2. В соответствии с таблицей предусматриваем в сердечнике якоря аксиальные вентиляционные каналы в один ряд,
число каналов nк2 = 0,
диаметр одного канала dк2 = 0.
2.3. Конструктивная длина сердечника якоря
l2 = li = 114 мм.
2.4. Воздушный зазор эксцентричный. По рисунку принимаем
0,9 мм,
тогда
max = 0,9 / 1,5 = 0,6 мм;
min = 0,9 2 = 1,8 мм.
2.5. Длина сердечника главного полюса
lm = l2 = 114 мм.
2.6. Предварительное значение высоты главного полюса
hm = 40 мм.
2.7. Полюсное деление
D2 / 2p = 3,14 112 / 4 = 88 мм.
2.8. Магнитная индукция в сердечнике главного полюса
Bm = 1,65 Тл.
2.9. Ширина сердечника главного полюса
B ’’i ’ 0,58 0,65 88 1,2
bm = _______________ = _______________________ = 24 мм.
k’c1 Bm 0,98 1,65
2.10. Ширина выступа полюсного наконечника главного полюса
bmн = 0,10 bm = 1,10 24 2 мм.
2.11. Высота полюсного наконечника в основании выступа
B ’ 0,58
hm = ___________ (bp - bm)= _________________ (57 - 24)= 7 мм,
1,67 Bm 1,67 1,65
где длина полюсного наконечника
bp = ’i = 0,65 88 = 57 мм.
2.12. Сердечники главных и добавочных полюсов изготавливаем из электротехнической стали марки 3411 толщиной 1 мм (kc = 0,98).
2.13. Длина сердечника добавочного полюса
lд = l2 = 114 мм.
2.14. Ширина сердечника добавочного полюса
bд = 20 мм.
Число добавочных полюсов
2pд = 4.
2.15. Воздушный зазор между якорем и добавочным полюсом
д = 3 мм.
2.16. Длина станины
lc1 = l2 + kl = 114 + 0,65 88 = 171 мм,
где kl = 0,65. Материал станины - сталь марки Ст3.
2.17. Толщина станины
B’’i ’ l2 0,58 0,65 88 1,2 114
hc1 = ___________________ = ___________________________ ~ 10,3 мм,
2 Bc1 lc1 2 1,28 171
где Bc1 = 1,28 Тл.
2.18. Внутренний диаметр станины
D1вн = D2 + 2min + 2hm + 2= 112 + 2 0,6 + 2 40 + 2 0,9 = 195 мм.
2.19. Наружный диаметр станины
D1 = D1вн + 2hc1 = 195 + 2 10,3 = 215,6 мм.
3. Обмотка якоря
3.1. Номинальный ток якоря
Pном 103 3 103
I2ном = _______________ (1 - ki) = ______________ (1 - 0,1) = 16 А,
’ном Uном 0,755 220
Так как I2ном < 700 А, то в соответствии с таблицей принимаем простую волновую обмотку якоря 2а2 = 2.
3.2. Принимаем зубцовое деление
t2 = 15 мм.
3.3. Число пазов якоря
z2 = D2 / t2 = 3,14 112 / 15 = 23 паза,
что удовлетворяет требованиям таблицы.
3.4. Число эффективных проводников в обмотке якоря
N2 = A’2 D2 2а2 / I’2ном 103 = 210 102 3,14 112 2 / 16 103 = 923.
Принимаем
N2 =920,
тогда
N2 / z2 = 920 / 23 = 40.
3.5. Диаметр коллектора
Dк = 0,80 D2 = 0,80 112 = 90 мм,
что соответствует стандартному значению Dк .
Максимальная окружная скорость на коллекторе
vmax = Dк nmax / 60 103 = 3,14 78 1500 / 60 103 = 7 м/с,
что не превышает допускаемого значения 40 м/с.
3.6. Составляем таблицу вариантов.
Так как напряжение Uк не должно превышать 16 В, принимаем
| № Варианта | Uп | K=Uп z2 | Dк, мм | tк , мм | N2 Wc2= _____ 2K | Uк ,В |
| 5 | 115 | 90 | 3,0 | 4 | 7,6 |
3.7. Шаги обмотки якоря:
первый частичный шаг по якорю
y1 = (zэ / 2p) + = (115 / 4 ) + 0,25 = 29;
шаг обмотки по коллектору
yк = (K + 1) / p = (115 + 1) / 2 = 57;
шаг обмотки по реальным пазам
yz = (z2 / 2p) + = (23 / 4) + 0,25 = 6.
3.8. Уточненное значение линейной нагрузки
N2 I2ном 920 16
A2 = ________________ = ____________________ = 209 10 2 А/м
2а2 D2 10-3 2 3,14 112 10-3
где
N2 = 2Uп z2 c2 = 2 5 23 4 = 920.
4. Пазы якоря полузакрытые овальные
4.1. Частота перемагничивания якоря
f2 = p nном / 60 = 2 1500 / 60 = 50 Гц.
4.2. Ширина зубца якоря в его основании
bz2min = B ’ t2 / kc2 B ’z2max = 15 0,58 / 0,95 2,3 = 3,98 мм,
где
Bz2max = 2,3 Тл.
4.3. Высота зубца якоря
hz2 = 21 мм.
4.4. Высота спинки якоря
D2 - D2вн (112 - 39)
hc2 = _____________ - hz2 = _______________ - 21= 15,5 мм.
2 2
4.5. Магнитная индукция в спинке якоря
B’ ’i
Bс2 = _________________________ = _________________________________ = 0,78 Тл.
2kc2 (hc2 - __ dк2) 2 0,95 (15,5 - __ 0)
4.6. Ширина паза
(A2 - 2 hz2) 3,14 (112 - 2 19)
bп2 = __________________ - bz2min = ____________________ - 3,86 = 6,24 мм.
z2 23
4.7. Диаметр меньшей окружности паза
(D2 - 2hz2) - z2 bz2 3,14 (112 - 2 0,8) - 23 3,98
dп2 = _____________________________ = ____________________________________________ = 5,46 мм.
z2 -
4.8. Диаметр большой окружности паза
(D2 - 2hш2) - z2 bz2 3,14 (112 - 2 0,8) - 23 3,98
d’п2 = _________________________ = _________________________________________ = 9,76 мм,
z2 + 23 + 3,14
Расстояние между центрами окружностей
hп2 = hz2 - hш2 - 0,5 (d’п2 + dп2) = 21 - 0,8 - 0,5 (9,76 + 5,46) = 12,6 мм.
4.9. Площадь паза в свету
Sп2 = ( / 8)[(d’п2 - bпр)2 + (dп2 - bпр)2] + 0,5 (d’п2 + dп2 - 2bпр) hп2 =
(3,14 / 8) [(9,76 - 0,1)2 + (5,46 -0,1)2]+ 0,5(9,76 + 5,46 - 2 0,1) 12,6 = 142 мм2,
где bпр = 0,1 припуск на сборку сердечника якоря по ширине паза.
4.10. Площадь паза, занимаемая обмоткой
Sоб = Sп2 - Sи - (Sкл + Sпр) = 142 - 17,2 - 8,19 = 116,6 мм2,
где Sи - площадь, занимаемая корпусной изоляцией, мм2
Sи ~ 0,5 bи ( d’п2 + dп2 + 4hп2) = 0,5 0,35 (3,14 9,76 + 3,14 5,46 + 4 12,6) = =17,2 мм2,
Sкл + Sпр ~ 1,5 dп2 = 1,5 5,46 = 8,19 мм2.
4.11. Предварительное значение диаметра изолированного обмоточного провода круглого сечения
d’из = Kз2 Sоб z2 / N2 = 0,70 142 23 / 920 = 1,58 мм.
Уточненное значение коэффициента заполнения паза якоря при стандартном диаметре изолированного провода
Kз2 = N2 d2из / Sоб z2 = 920 (158)2 / 142 23 = 0,70
4.12. Допустима плотность тока
доп = (A2 доп) 10-6 / A2 = 1,1 1011 10-6 / 209 102 = 5,3 A/мм2,
при
D2 = 112 мм,
принимаем
A2 доп = 1,1 1011 А2/ мм3.
4.13. Плотность тока в обмотке якоря
2 = I2ном / 2a2 nэл q2эл = 16 / 2 1 1,767 = 4,53 А/мм2,
что не превышает допустимое значение плотности тока.
Конструкция изоляция пазовых и лобовых частей обмотки якоря при напряжении, не превышающем 600 В.
5. Размеры секции и сопротивление обмотки якоря
5.1. Среднее значение зубцового деления якоря
tср2 = (D2 - hz2) / z2 = 3,14 (112 - 21) / 23 = 12,4 мм.
5.2. Средняя ширина секции обмотки якоря
bс,ср = tср2 yz = 12,4 6 = 74 мм.
5.3. Средняя длина одной лобовой части обмотки
bс,ср 74
bл2 = __________________________ - hz2 + 40 = ____________________________ - 21 + 40 = 285мм
1 - [( bп2 + 3,5) / t2]2 1 - [( 6,24 + 3,5) / 15]2
5.4. Средняя длина витка обмотки
lср2 = 2 (l2 + lл2) = 2 (114 + 285) = 798 мм.
5.5. Вылет лобовой части обмотки якоря
bс,ср (bп2 + 3,5) hz2 74 (6,24 + 3,5)
lв2 = _______ ___________________________ + _____ + 20 = ________ ____________________________ +
2 1 + [( bп2 + 3,5) / t2]2 2 2 1 - [( 6,24 + 3,5) / 15]2
21
+ _______ + 20 = 51 мм.
2
5.6. Активное сопротивление обмотки якоря
cu N2 lср2 103 24,4 10-9 920 798 103
r2 = ____________________ = ___________________________ = 1,26 Ом.
2(2a2)2 nэл q2эл 2 (2)2 1 1,767
6. Расчет магнитной цепи
6.1. Предварительное значение ЭДС двигателя при номинальной нагрузке
Е’2ном = 0,5 Uном (1 + ’ном ) = 0,5 220 (1 + 0,755) = 193 В.
6.2. Полезный магнитный поток
60а2 Е2ном 60 1 193
Ф = _________________ = ______________________ = 0,0042 Вб.
p N2 nном 2 920 1500
6.3. Уточненное значение магнитной индукции в воздушном зазоре
Ф 106 0,0042 106
B = ____________ = ________________ = 0,64 Тл.
’i li 0,65 88 114
6.4. Коэффициента воздушного зазора
k = kkб = 1,32 1,24 = 1,64
bп2 6,24
k= 1 + ___________________________ = 1 + _________________________________ = 1,32
t2 - bп2 + 5 t2 / bп2 15 - 6,24 + 5 0,9 15 / 6,24
nб lб hб 0,25 147 3
k= 1 + ___________________________ = 1 + _________________________________ = 1,33
l2 ( + hб) - nб lб hб 114 (0,9 + 3) - 0,25 147 3
где
nь lь = 0,25 l2 ; hб = 3 мм.
6.5. Магнитное напряжение воздушного зазора
F = 0,8 B k 103 = 0,8 0,5 0.9 1,3 103 = 478,8 A.
6.6. Магнитная индукция в наименованием сечением зубца
Bzmax = B t2 / kc2 bz2min = 0,34 15 / 0,95 3,98 = 2,54 Тл,
где
bz2min = 3,98.
6.7. Ширина зубца в его наибольшем расчетном сечении
bz2max = t2 - bп2 = 15 - 6,24 = 8,76 мм.
6.8. Ширина зубца в его среднем расчетном сечении
bz2ср = 0,5 (bz2min - bz2max ) = 0,5 (3,98 + 8,76) = 6,31 мм.
6.9. Магнитная индукция в расчетных сечениях зубца:
в наименьшем
Bz2max = 1,98 Тл;
в наибольшем
Bz2min = B t2 / kc2 bz2max = 0,64 15 / 0,95 8,76 = 1,15 Тл,
в среднем
Bz2ср = B t2 / kc2 bz2ср = 0,64 15 / 0,95 6б31 = 1,60 Тл,
6.10. Коэффициент для определения напряженности магнитного поля в наименьшем сечении зубца
kп2max = t2 / kc2 bz2min = 15 / 0,95 3,98 = 3,96.
6.11. Напряженность поля при
Bz2max = 1,94 Тл
для стали марки 2013
Hz2max = 1 104 А/м .
6.12. Напряженность поля при
Bz2min = 0,9 Тл
Bz2ср = 1,25 Тл
Hz2min = 190 А/м
Hz2ср = 430 А/м
6.13. Расчетное значение напряженности поля в зубце
Hz2 = (Hz2max +4Hz2ср + Hz2min) / 6= (1 104 + 4 430 + 190) / 6 = 320 103 А/м
6.14. Магнитное напряжение зубцового слоя якоря
Fz2 = Hz2 hz2 10-3 = 320 103 21 10-3 = 6720 А.
6.15. Магнитная индукция в спинке якоря
B i
Bс2 = _________________________ = _________________________________ = 1,24 Тл.
2kc2 (hc2 - __ dк2) 2 0,95 (15,5 - __ 0)
6.16. Расчетная длина магнитной силовой линии в спинке якоря
Lc2 = ( / 2p) (D2вн + hc2) + hc2 = (3,14 / 4)(39 + 15,5) + 15,5 = 58 мм.
6.17. Напряженность поля в спинке якоря
Hс2 = 225 A/м.
6.18. Магнитное напряжение спинки якоря
Fc2 = Hс2 Lc2 10-3 = 225 490 10-3 = 110 A.
6.19. Магнитная индукция в сердечнике главного полюса
гФ 106 1,2 0,0042 106
Bт = ______________ = ___________________ = 1,88 Тл.
lт kc1 bт 114 0,98 24
6.20. Напряженность поля в сердечнике главного полюса
Hт = 760 A/м
6.21. Магнитное напряжение сердечника главного полюса
Fт = Hт Lт 10-3 = 760 40 10-3 = 30 A,
где
Lт = hт = 40 мм.
6.22. Зазор между главным полюсом и станиной
тс1 = 2 lт 10-4 + 0,1 = 2 114 10-4 + 0,1 = 1, 122 мм.
6.23. Магнитное напряжение зазора между главным полюсом и станиной
Fтс= 0,8 Bт тс1103 = 0,8 1,45 0.122 103 = 141 A.
6.24. Магнитная индукция в спинке станины
гФ 106 1,2 0,0042 106
Bт = ______________ = ___________________ = 1,43 Тл.
2 lс1 hc1 2 171,2 10,3
lс1 ~ l2 + kl = 114 + 0,65 88 = 171,2
Полученное значение магнитной индукции мало отличается от принятого
6.25. Напряженность поля в спинке станины по таблице для массивных станин
Hс1 = 1127 A/м.
6.26. Расчетная длина магнитной силовой линии в спинке станины
Lc1 = ( / 2p) (D1вн + hc1) + hc1 = (3,14 / 4)(195 + 10,3) + 10,3 = 171 мм.
6.27. Магнитное напряжение станины
Fc1 = Hс1 Lc1 10-3 = 1127 171 10-3 = 193 A.
6.28. Магнитодвижущая сила обмотки возбуждения на пару полюсов в режиме холостого хода
Fво = 2 F + 2 Fz2 + Fc2 + 2 Fт + 2 Fтс + Fc1 =
= 2 478,8 + 2 6720 + 2 110 + 2 30 + 193 = 15385 A.
7. Обмотка возбуждения
7.1. Поперечная МДС обмотки якоря на пару полюсов
F2 = 0,5 N2 I2ном / 2a2 p = 0,5 920 16 / 2 2 = 1840 A.
7.2. Коэффициент учитывающий размагничивающее действие МДС поперечной реакции якоря при
Bz2max = 1,98 Тл,
F2 / Fво = 1840 / 15385 = 0,12
kp,2 = 0,175
7.3. Размагничивающее действие МДС поперечной реакции якоря на пару полюсов
Fqd = kp,2 F2 = 0,175 1840 = 322 A.
7.4. Требуемое значение МДС обмотки возбуждения при нагрузке на пару полюсов
Fв,н = Fво + Fqd - Fc = 15385 + 322 - 276 = 15431 A,
где МДС стабилизирующей обмотки на пару полюсов
Fc = 0,15 F2 = 0,15 1840 = 276 A.
7.5. Средняя длина витка многослойной полюсной катушки параллельного возбуждения
lср,к = 2 (lт + bт) + (bк,ш + 2bиз + 2bз + 2bк) =
2 (114 + 24) + 3,14 (15 + 2 0,2 + 2 0,6 + 2 2) = 340 мм,
где ширина катушки
bк,ш = 15 мм,
толщина изоляции катушки
bиз = 0,2 мм,
односторонний зазор между катушкой и сердечником полюса
bз = 0,6 мм,
толщина каркаса
bк = 2 мм.
7.6. Площадь поперечного сечения обмоточного провода (при последовательном соединении всех полюсных катушек)
q’в = Fв,н kзап cu p lср,к 103 / Uв = 15431 1,05 24,4 10-9 340 103 = 0,157 мм2,
По таблице принимаем катушку возбуждения из изолированного провода круглого сечения, многослойную по ширине и высоте; принимаем провод марки ПЭТ - 155
qв = 1,539 мм2,
d = 1,4 мм2,
dиз = 1,485 мм2.
7.7. Число витков в полюсной катушке
к,в = Fв,н / 2 ’в qв = 15431 / 2 5 0,157 = 127,
где плотность тока по
’в = 5 A/мм2.
7.8. Сопротивление обмотки возбуждения
rв = cu 2к, в lср,к 103 / qв = 24,4 10-9 4 127 340 103 / 0,157= 27 Ом.
7.9. Наибольшее значение тока возбуждения
Iв = Uв / rв = 220 / 27 = 8,1 А.
7.10. Уточненное значение плотности тока в обмотке возбуждения
В = I в / qв = 8,1 / 1,539 = 5,2 А/мм2.
7.11. Число витков в полюсной катушке стабилизирующей обмотки
к,c = Fс ac / I2ном = 276 1 / 16 = 17,25 ,
принимаем
к,c = 17,
число параллельных ветвей
ac = 1 .
7.12. Площадь поперечного сечения обмоточного провода стабилизирующей обмотки
q’c = I2ном / ac c = 16 / 1 4,9 = 3,265 мм2 .
7.13. По таблице принимаем для изготовления полюсных катушек стабилизирующей обмотки неизолированный медный провод круглого сечения.
qc =3,53 мм2,
d = 2,12 мм2,
dиз = 2,22 мм2.
7.14. Уточненное значение плотности тока в стабилизирующей обмотке
c = I2ном / ac qc = 16 /1 3,53 = 4,532 А/мм2.
7.15. Радиус закругления медного провода катушки стабилизирующей обмотки
r = 0,5 (bc + 2bз) = 0,5 (4,25 + 2 0,6) = 2,725 мм,
минимально допустимый радиус закругления
rmin = 0,05 b2 / a = 0,05 4,252 / 0,80 = 1,13 мм.
7.16. Средняя длина витка катушки стабилизирующей обмотки
lср,к = 2 (lт + bт) + (bк,с + 2 r) = 2 (114 +24) + 3,14 (13 + 2 2,725) = 334 мм,
где
bк,с = b = 13 мм.
7.17. Сопротивление стабилизирующей обмотки
2pcu lср,к к,c 103 4 24,4 10-9 340 17 103
rс = ________________________ = ____________________________ = 0,157 Ом.
ac2 qc 12 3,53
8. Обмотка добавочных полюсов
8.1. Число витков катушки добавочного полюса
к,д = kд F2 aд / 2I2ном =1,25 1840 1 / 2 16 = 71,875 витков,
принимаем
к,д = 72 витка,
где
aд = 1,
kд = 1,25
8.2. Площадь поперечного сечения проводника катушки добавочного полюса
q’д = I2ном / aд д = 16 / 1 4,9 = 3,26 мм2 .
д = 4,9.
8.3. Принимаем для изготовления катушек добавочных полюсов голый медный провод круглого сечения по таблице
qд = 3,53 мм2.
8.4. Уточненное значение плотности тока в обмотке добавочных полюсов
д = I2ном / aд qд = 16 / 1 3,53 = 4,53 A/мм2 .
8.5. Средняя длина витка катушки добавочного полюса
lср,к = 2lд + (bд + bк,д + 2bз + 2bиз) = 2 114 + 3,14 (2 + 13 + 2 0,6 + 2 0,2) = =280 мм,
где
bк,д = b = 13,
bз = 0,6,
bиз = 0,2.
8.6. Сопротивление обмотки добавочных полюсов
cu lср,к к,д 2p 103 24,4 10-9 340 72 4 103
rд = ________________________ = ____________________________ = 0,66 Ом.
aд2 qд 12 3,53
9. Размещение обмоток главных и добавочных полюсов
9.1. Ширина многослойной катушки главного полюса
bк,в = kp Nш dиз + bиз,пр = 1,05 10,1 1,485 + 2,4 = 18,1 мм,
где
Nш = bк,ш / dиз = 15 / 1,485 = 10,1
kp = 1,05,
bиз, пр = 2 + 0,2 2 =2,4 мм.
9.2. Высота многослойной катушки главного полюса с учетом разделения полюсной катушки на две части вентиляционным каналом шириной
bв,к = 0,
hк,в = kp Nв dиз + hиз,пр + bв,к = 1,05 12,5 1,485 + 1,485 0 = 21 мм,
где Nв - число изолированных проводов по высоте катушки:
Nв = к,в / Nш = 127 / 10,1 = 12,5;
высота прокладок и каркаса
hиз,пр = 1,485 мм.
9.3. Высота полюсной катушки стабилизирующей обмотки
hк,с = h + hиз,пр = 1,485 мм,
где
hиз,пр = 1,485 мм.
9.4. Общая высота катушек и вентиляционного канала главного полюса
hr,п = hк,в + hк,с = 21 + 1,485 = 22,485 мм.
9.5. Площадь занимаемая непосредственно в межполюсном окне двумя частями (секциями) катушки возбуждения, включая все прокладки и вентиляционный зазор
Qк,в = bк,в hк,в = 18,1 21 = 380 мм2.
Рис. 2.
Эскиз междуполюсного окна двигателя постоянного тока
(3 кВт, 220 В, 1500 об/мин).
9.6. Высота катушки добавочного полюса из неизолированной меди
hк,д = kp [к,д h + 0,3(к,д - 3)] + 2 =
= 1,05 [71,85 0 +0,3(71,85 - 3)] + 2 ~ 24 мм.
9.7. На рисунке показан эскиз межполюсного окна. При этом площадь занимаемая полюсной катушкой возбуждения из двух секций, включая вентиляционный зазор 0 мм, составляет Qк,в = 380 мм2, а компоновка этих секций такова, что минимальный воздушный промежуток между выступающими краями главных и добавочных полюсов, а так же между краями полюсных катушек и внутренней поверхностью станины составляет 0 мм.
10. Щетки и коллектор
10.1. Расчетная ширина щетки
Dк а2 90 1
bщ’ = kз,к bн,з _____ - tк (Nш + к - _____ ) = 0,75 31 _____ - 3 (4 + 0,25 - ___ ) = 7,68 мм;
D2 p 112 2
здесь
kз, к = 0,75;
tк = 3 мм;
bн, з = - bр = 88 - 57 = 31 мм;
к = (K / 2p) - y1 = (115 / 4) - 29 = 0,25.
По таблице принимаем стандартную ширину щетки
bщ = 8 мм.
10.2. Число перекрываемых щеткой коллекторных делений
= bщ / tк = 8 / 3 = 2,
что находится в пределах рекомендуемых значений для простой волновой обмотки якоря.
10.3. Контактная площадь всех щеток
Sщ = 2 Iном / ’щ = 2 16 / 0,11 = 290 мм2 ,
где принимаем по таблице для электрографитированных щеток марки ЭГ14
щ = 0,11 А/мм2.
10.4. Контактная площадь щеток одного бракета
Sщ,,б = Sщ / 2p = 290 / 4 = 73 мм2 .
10.5. Требуемая длина щетки
l’щ = Sщ ,б / bщ = 73 / 8 = 9,125 мм,
принимаем на одном бракете по одной щетке
(Nщ,б = 1).
Длина одной щетки
lщ = 10 мм.
10.6. Плотность тока под щеткой
щ = 2 Iном / Nщ,б bщ lщ 2p = 2 16 / 1 8 10 4 = 0,1 А/мм2 ,
что не превышает рекомендуемого значения
’щ = 0,11 А/ мм2.
10.7. Активная длина коллектора при шахматном расположении щеток
lк = Nщ,б (lщ + 8) + 10 = 1 (10 + 8) + 10 = 28 мм.
10.8. Ширина коллекторной пластины
bк = tк - bиз = 3 - 0,2 = 2,8 мм,
толщина изоляционной прокладки
bиз = 0,2 мм.
11. Расчет коммутации
11.1. Окружная скорость якоря
U2 = D2 n 10-3 / 60 = 3,14 112 150 10-3 / 60 = 8,792 м/с.
11.2. Приведенный коэффициент проводимости пазового рассеяния якоря при круглых пазах
hz2 hш2 lл2 2,5 108 a2
= 0,6 _____ + _____ + _____ + ___________________ _____ =
dп2 bш2 l2 c2 l2 A2 2 p
21 0,8 291 2,5 108 1
= 0,6 _____ + _____ + _____ + ________________________ _____ = 10,142 .
6,24 6,24 114 4 114 209 102 8,79 2
11.3. Реактивная ЭДС
Ep = 2 c2 li v2 10-5 = 2 4 114 209 102 8,792 6,49 10-5 = 10876 B.
12. Потери и КПД
12.1. Масса зубцового слоя якоря
dп2 + d’п2
Gz2 = 7,8 10-6 z2 bz2 (hп2 + _______________ ) li kc =
4
5,46 + 9,76
= 7,8 10-6 24 6,36 ( 12,6 _______________ ) 114 0,95 = 2,01 кг.
4
12.2. Масса стали спинки якоря
Gс2 = 7,8 10-6 {( / 4)[(D2 - 2 hz2)2 - D22вн - d2к2 nк2]} li kc =
= 7,8 10-6 {( / 4)[(112 - 2 21)2 - 39,22 - 0 0]}114 0,95 = 2,23 кг.
12.3. Магнитные потери в сердечнике якоря
Pм2 = 2,3 P1,0/50 (f2 / 50) (B2z2ср Gz2 + B2c2 Gс2) =
= 4,02 (1,252 2,60 + 0,972 2,88) = 27 Вт,
где
f2 = p n / 60 = 2 1500 / 60 = 50 Гц;
P1,0/50 = 1,75 Вт/кг;
= 1,4;
принимаем
2,3 P1,0/50 (f2 / 50) = 4,02 Вт/кг;
12.4. Электрические потери в обмотке возбуждения
Pэ,в = U2в / rв = 2202 / 25,6 = 1891 Вт.
12.5. Электродвижущая сила якоря при номинальной нагрузке двигателя
P N2 2 920
E2ном = ___________ Фnном = ___________ 0,0048 1500= 193,2 В.
60а2 60 1
12.6. Уточненное значение тока якоря при номинальной нагрузке
I2ном = (Uном + E2ном - Uщ ) / r = (220 193,2 - 2,5) / 2,207 = 10,7 A,
r = r2 + rc +rд = 1,39 + 0,15 + 0,66 = 2,207 Ом,
Uщ = 2,5 В.
12.7. Электрические потери в обмотке якоря
Pэ2 = I22ном r2 = 10,72 1,39 = 162 Вт.
12.8. Электрические потери в обмотках статора, включенных последовательно с обмоткой якоря
Pэ,п1 = I22ном (rд + rc) = 10,72 (0,66 + 0,157) = 93,5 Вт.
12.9. Электрические потери в переходном щеточном контакте
Pэ,щ = Uщ I22ном = 2,5 10,7 = 26,75 Bт.
12.10. Потери на трение щеток о коллектор где окружная скорость на коллекторе
Pт,щ = 0,5 Sщ v2 = 0,5 290 7,06 = 10,24 Bт,
где окружная скорость на коллекторе
vк = Dк nном / 60 10-3 = 3,14 90 1500 / 60 10-3 = 7,06 м/с.
12.11. Потери на трение в подшипниках и на вентиляцию
Pт.п,в = 20 Вт
Рис.3.
Рабочие характеристики двигателя постоянного тока
( 3 кВт, 220 В, 1500 об/мин).
12.12. Суммарные механические потери
Pмех = Pт,щ + Pт.п,в = 10,24 + 20 = 30,24 Вт.
12.13. Добавочные потери
Pдоб = 0,001 Pном / ном 10-3 = 0,001 3 / 0,755 10-3 = 0,012 Вт.
12.14. Суммарные потери в двигателе
P = (Pм2 + Pэ2 + Pэ,в + Pэ,п1 + Pэ,щ + Pмех + Pдоб) 10-3 =
= (27 = 162 + 1891 + 93,5 + 26,75 + 30,24 + 0,012) 10-3 = 2,23 кВт.
12.15. Коэффициент полезного действия двигателя при номинальной нагрузке
д,ном = 1 - P/ P1 = 1 -2,23 / 4,3 = 0,48,
где
P1 = Uном (I2ном + Iв) 10-3 = 230 (10,7 + 8,6) 10-3 = 4,3 Вт.
13. Рабочие характеристики двигателя
Расчет рабочих характеристик двигателя приведен в таблице. По данным этой таблицы построены рабочие характеристики рисунок 3.
| = I2 / I2ном | 0,2 | 0,50 | 0,75 | 1,0 | 1,25 |
| I2 ,A | 3,2 | 8 | 12 | 16 | 20 |
| Pm2+Pэ,в+Pмех, Вт | 121,82 | 109,62 | 164,43 | 219,24 | 121,82 |
| Pэ2, Вт | 32,4 | 81 | 20,16 | 162 | 202,5 |
| Pэ,п 2, Вт | 18,7 | 46,8 | 70,1 | 93,5 | 116,9 |
| Pэ,щ, Вт | 5,35 | 13,37 | 20,06 | 26,75 | 33,43 |
| Pдоб, Вт | 0,0025 | 0,006 | 0,009 | 0,012 | 0,015 |
| P, кВт | 0,45 | 1,12 | 1,67 | 2,23 | 2,79 |
| I=I2 +Iв,А | 4,8 | 12,1 | 18,1 | 24,1 | 30,1 |
| P1=Uном I10-3, Вт | 10,60 | 26,51 | 39,76 | 53,02 | 66,28 |
| | 0,151 | 0,378 | 0,566 | 0,755 | 0,944 |
| P2= P1 | 8,01 | 20,01 | 30,02 | 40,03 | 50,04 |
| E2, B | 38,6 | 96,6 | 144,9 | 193,2 | 241,5 |
| n , об/мин | 300 | 750 | 1125 | 1500 | 1875 |
| М2, Н м | 0,91 | 2,26 | 4,65 | 6,2 | 15,02 |
14. Тепловой расчет
14.1. Превышение температуры поверхности сердечника якоря над температурой воздуха внутри машины
Pэ2 (2l2 / lcp2) + Pм2 162 (2 114 / 798) + 27
пов2 = ____________________________ = __________________________________ = 13,60C
( D2 +nк2 dк2) l2 (3,14 112 + 0 0) 114 7 10-5
где
= 7 10-5 Вт/(мм2 0С).
14.2. Периметр поперечного сечения условной поверхности охлаждения паза якоря
П2 = 0,5 (dп2 + d’п2) + 2hп2 = 0,5 3,14 (5,46 + 9,76) + 2 12,6 = 49 мм.
14.3. Перепад температуры в изоляции пазовой части обмотки якоря
Pэ2 (2l2 / lcp2) Cb2 162 (2 114 / 798) 1,7
из2 = _________________ ________ = _______________________ _________ = 0,40C .
z2 П2 l2 экв 23 49 114 16 10-5
14.4. Превышение температуры наружной поверхности лобовых частей обмотки якоря над температурой воздуха внутри машины
Pэ2 (2l2 / lcp2) 162 (2 114 / 798)
из2 = _________________ = ________________________ = 1,840C .
2 D2 lв2 2 3,14 112 51 7 10-5
14.5. Перепад температуры в изоляции лобовых частей обмотки
Pэ2 (2l2 / lcp2) Cb2 162 (2 114 / 798) 1,7
из,л2 = _________________ ________ = ________________________ ________ = 0,110C .
2z2 Пл2 lл2 экв 2 23 49 114 16 10-5
где
Пл2 ~ П2 = 49 мм.
14.6. Среднее превышение температуры обмотки якоря над температурой воздуха внутри машины
2l2 2lл2
из2 = ________ (пов2 + из2) + ________ (п2 + из,л2) =
lcp2 lcp2
2 114 2 114
= ________ (472,9 + 8,6) + ________ (531 + 1300) = 4,460C.
798 798
14.7. Сумма потерь
P’ = P - 0,1 (Pэ,в + Pэ,п1) = 2,23 - 0,1 (1891 + 93,5) = 196,22 Вт.
14.8. Условная поверхность охлаждения машины
Sм = D1 (l2 + 2lв2 ) = 3,14 215,6 (114 + 2 51) = 147,2 103 мм2.
14.9. Среднее превышение температуры воздуха внутри машины над температурой охлаждающей среды
в = P’/ Sмв = 196,22 / 177,2 103 55 10-5 = 0,24 0C,
где
в = 55 10-5 Вт/(мм2 0С).
14.10. Среднее превышение температуры якоря над температурой охлаждающей среды
2 = ’+ в = 4,46 + 0,024 = 4,484 0C.
14.11. Условная поверхность охлаждения полюсной катушки возбуждения
Sк,в = lср,к Пк,в = 400 57 = 21600 мм2,
где
Пк,в = 54 мм.
14.12. Превышение температуры наружной поверхности охлаждения многослойной катушки главного полюса над температурой воздуха внутри машины
к,в = 0,9Pэ,в / 2p Sк,в 1 = 0,9 1891 / 4 21600 4,2 10-5 = 46,9 0C,
где
1 = 4,2 10-5 Вт/(мм2 0С).
14.13. Перепад температуры в изоляции полюсной катушки главного полюса
Pэ,в bиз 1891 0,2
из,к.в = 0,9 ________ _______ = ___________ _______ = 24,6 0С.
2p Sк,в экв 4 21600 16 10-5
14.14. Среднее превышение температуры катушки главного полюса над температурой внутри машины
к,в = к,в+ щ,к,в = 46,9 + 24,6 = 71,5 0C.
14.15. Среднее превышение температуры обмотки возбуждения над температурой охлаждающей среды
ов = ’к,в+ в = 71,5 + 0,024 = 71,524 0C.
14.16. Условная поверхность охлаждения однослойной катушки добавочного полюса
Sд = lср,к (к,д а + 0,6 b) = 346 (72 2,12 + 0,6 2,22) = 53 103 мм2 ,
где
lср,к = 346 мм.
14.17. Электрические потери в добавочном полюсе
Pэ,д = I22ном rд / ад = 10,72 0,68 / 1 = 78 Вт.
14.18. Превышение температуры наружной поверхности добавочного полюса над температурой воздуха внутри машины
к,д = 0,9Pэ,д / 2p Sд 1 = 0,9 78 / 4 53 103 4,2 10-5 = 87 0C.
14.19. Среднее превышение температуры обмотки добавочного полюса над температурой охлаждающей среды
д = к,д+ в = 87 + 0,024 = 87,024 0C.
14.20. Превышение температуры наружной поверхности коллектора над температурой воздуха внутри машины
Pэ,щ’ + Pт,щ 26,75 + 10,24
’копС,
Sкоп коп 44 103 17 10-5
где
Sкоп = Dк lк = 3,14 90 154 = 44 103 мм2;
коп = 17 10-5 Вт/(мм2 0С).
14.21. Превышение температуры коллектора над температурой охлаждающей среды при входе воздуха со стороны коллектора
коп = ’коп =0,005 0С.
Таким образом, тепловой расчет показал, что превышение температуры различных частей двигателя не превышает допустимых значений для изоляции класса нагревостойкости .