Электродвигатель точно такой какой нужен (3)
Продолжение темы расчёта электродвигателей, которая была тут:
http://akostina76.ucoz.ru/blog/2016-02-23-2643
и тут:
http://akostina76.ucoz.ru/blog/2016-02-24-2648
Используемая при расчете конфигурация лежит тут:
https://yadi.sk/d/PH6ZVt6Gq2Seu
В виде итога три расчёта:
|
Название
|
Буква
|
ед.изм
|
Формула
|
Курсовик
|
Велосипед
|
FF-130-1, расчёт
|
|
Требуемое напряжение
|
U
|
V
|
|
6
|
9
|
3
|
|
Требуемый ток
|
I0
|
A
|
Значение или P2/U
|
7,5
|
1,5
|
??0.12
|
|
Требуемая мощность
|
P2
|
Вт
|
Значение или U*I0
|
45
|
13,5
|
0,18
|
|
Оборотов/мин
|
n
|
мин^(-1)
|
|
6500
|
2500
|
3600
|
|
КПД
|
КПД
|
|
|
0,55
|
0,55
|
0,55
|
|
Мощность с учетом КПД
|
P
|
Вт
|
(1+2*КПД)*P2/(3*КПД)
|
57,27
|
17,18
|
0,23
|
|
ЭДС якоря
|
E
|
V
|
расчёт по КПД или U минус щётки
|
4,2
|
8
|
2,5
|
|
Ток
|
I
|
А
|
P/E
|
13,64
|
2,15
|
0,09
|
|
P2/n (=момент/9.55)
|
|
|
не используется
|
0,0069
|
0,0054
|
0,0001
|
|
Индукция
|
B
|
|
знчение мощности магнита
|
0,35
|
1,17
|
1,4
|
|
Линейная нагрузка якоря
|
A
|
|
1С таблица
|
7400
|
620
|
29
|
|
A*B
|
|
|
A*B
|
2590
|
725,4
|
40,6
|
|
Машинная постоянная
|
C
|
|
6/(0.65*A*B)
|
0,0036
|
0,0127
|
0,2274
|
|
Приблизительный диаметр якоря
|
|
м
|
(C*P/n)^(1/3)
|
0,0315
|
0,0444
|
0,0244
|
|
Выбранный диаметр якоря
|
D
|
м
|
близкое к приблизительному
|
0,0310
|
0,0420
|
0,0180
|
|
Длина якоря
|
L
|
м
|
С*P/n/(D*D)
|
0,0327
|
0,0496
|
0,0447
|
|
|
|
|
D*D*L
|
0,0000314
|
0,0000875
|
0,0000145
|
|
Ширина дейстаия магнитного поля
|
b
|
м
|
D
|
0,0310
|
0,0420
|
0,0180
|
|
Магнитный поток
|
Ф
|
Вб
|
B*L*b
|
0,0003546
|
0,0024363
|
0,0011253
|
|
Проводников якоря (расчёт)
|
N0
|
шт
|
60*E/(n*Ф)
|
109
|
79
|
37
|
|
проводников, выбрано
|
N
|
шт
|
|
108
|
78
|
36
|
|
Число пазов якоря
|
Z
|
шт
|
310*D или выбранное значение
|
9
|
13
|
6
|
|
Коллекторных пластин
|
K
|
шт
|
2*z или выбранное значение
|
9
|
13
|
6
|
|
Витков якоря
|
W
|
шт
|
N/(2*K) или выбранное значение
|
6
|
3
|
3
|
|
N по виткам и пластинам
|
|
|
2*W*K
|
108
|
78
|
36
|
|
A уточнённое
|
|
|
N*I/(2*ПИ*D)
|
7561
|
635
|
29
|
|
Проводников в пазу якоря
|
N_паз
|
шт
|
N/z
|
12
|
6
|
6
|
|
Отклонение A расчётного от выбранного
|
|
|
|
2,18
|
2,39
|
0,58
|
К тем двум, которые были раньше, т.е курсовику отсюда:
https://drive.google.com/open?id=0B3i2SFYLER0HcGpKM2drRmFuWmM
…и тому, который нужен добавлен расчет того, каким должен быть вот этот двигатель:
http://www.chipdip.ru/product/qx-ff-130-14230/
Характеристики примерно таких тут:
http://lib.chipdip.ru/069/DOC000069076.pdf
В магазинных чертежах диаметр его якоря D=10мм, а длина L=25мм. По моим же расчётам он должен быть не меньше 18*45. При всём разнообразии параметров (две разные угловые скорости на странице товара и нестыковка тока и мощности) похоже на то, что этот двигатель сделан как-то иначе потому, что при расчёте выбран самый мощный из найденных магнит с B=1.4Тл. Возможно, магнитов там не 2 а 4 или ещё что-то.
Рабочий стол конфигурации:
Требуемые промежуточные данные, т.е значения для размеров якоря D=10..50мм, L=10..50мм с шагом 1мм там внутри уже посчитаны и записаны в документы (по одному каждого типа)
Итоговый отчёт – «Вместе «A» по силе тока (I) и по напряжению – ЭДС (E)» - вызывается внизу.
Расчёт для двигателя из курсовика в нём имеет вид:
Можно выбрать множество различных значений. Рекомендуемое, на которое выводила таблица из учебника, выбиралось видимо по принципу минимального размера якоря и минимального отклонения цифр, полученных по напряжению и силе тока в районе этих минимальных D и L. Цифры в красном прямоугольнике отличаются чуть меньше цифр в синих прямоугольниках. Эту пару цифр можно выбрать, определив по ним диаметр якоря D=31мм и количество проводников обмотки якоря N=108 шт.
Цифра A=7315 получена по значению ЭДС (E), а A=7583 по силе тока I.
Линейную нагрузку якоря A можно получить двумя путями.
По определению величина A = N * I / (2*ПИ*D)
Возможное количество проводников N определяется размером якоря D. Это означает, что множество «заготовок» для получения A, т.е величины A0, которые для получения A достаточно умножить на силу тока I, можно получить для всех диаметров D выбранного диапазона.
С другой стороны нужное количество проводников N однозначно определяется по силе напряжения U ( точнее ЭДС якоря E) и прочим параметрам двигателя:
N = 60 *E/(n*B*D*L)
Это позволяет посчитать требуемые количества N для всех возможных значений D, L и конкретных значений параметров конкретного двигателя и конкретного магнита (E,n,B).
Кроме того, выражения для машинной постоянной, увязывают A с прочими параметрами двигателя:
С = D*D*L*n/P=6/(0.65*B*A)
что означает, что A=6*P/(D*D*L*B*0.65*n).
Т.е у меня есть два значения A (по току и по напряжению) которые должны совпасть чтобы получился двигатель с нужными характеристиками.
Но в случае для силы тока I у меня A – поверхность от координат D (диаметр) и N (количество проводников), а в случает для ЭДС – поверхность от D (диаметра) и L (длины якоря). По счастью, сочетание D, L однозначно задаёт нужное количество проводников N, что позволяет изменить систему координат, перейдя от (D, L) к (D,N) и для ЭДС тоже.
Далее остаётся найти в итоговом отчёте точки пересечения двух этих поверхностей там, где есть точки у этих двух сильно «дырявых (т.е не для всех D, N вообще существуют A) поверхностей. Это и делается.
Выбрав нужное количество проводников (N=108) можно убедится, что длина якоря L=33 совпала c тем, что получилось в Excel после подстановки выбранных A=7400 и D=31:
(Это отчет «N по ЭДС и размерам»)
Расчёт количества проводников для данного диаметра:
… позволяет увидеть, что 108 штук можно получить двумя способами, выбрав 9 или 18 коллекторных пластин.
При этом ширина пластины (если их больше) будет меньше:
… а значит и изготовление и крепёж становится делом более трудоёмким.
Пластины, секции, витки, провода:
Видео обмотки с одним витком и четырьмя коллекторными пластинами тут:
https://youtu.be/DKwjUYv6qxY
Несколько витков означают, что до соединения со следующей коллекторной пластиной провод будет там же намотан несколько раз. Секцией называется один провод, свёрнутой в несколько витков и прицепленный к двум пластинам.
Для велосипедного двигателя выбран такой вариант:
Можно было выбрать меньший по размеру. Так, видимо, и принято выбирать исходя минимального расхода материалов и минимального занимаемого места. Меня же интересовала, скорее, минимальная трудоёмкость изготовления.
|
