Потери на гистерезис и вихревые токи в стали зубцов якоря
Вт (2.8.8)
Полные магнитные потери на гистерезис и вихревые токи в стали якоря
Вт (2.8.9)
Удельные потери в стали, Вт /кг
, (2.8.10)
, (2.8.11)
где 
и 
- из табл. 2.8.1
Значения и в зависимости от марки и толщины пластины стали Таблица 2.8.1
| Марка стали | Толщина листа, мм |
|
|
| Э11 Э12 Э31 Э44 Э44 | 0,50 0,50 0,35 0,35 0,20 | 4,1 3,5 1,8 1.1 0,8 | 5,1 4,4 2,1 1,4 1,3 |
Потери на трение щеток о коллектор
Вт. (2.8.12)
-общая площадь прилегания к коллектору всех щеток.
Потери на трение в подшипниках можно приближенно определить по формуле
Вт. (2.8.13)
Коэффициент 
для малых машин с шарикоподшипниками, по опытным данным, колеблется в пределах от 1 до 3, при этом большее его значение относится к нижнему пределу рассматриваемого здесь диапазона мощностей.
Масса якоря
кг. (2.8.14)
Средняя объемная масса якоря и коллектора
кг/м³.
Потери на трение якоря о воздух вообще не поддаются точному учету; для машин малой мощности при скоростях вращения якоря примерно до 12 000 об/мин их можно приближенно определить по следующей формуле:
Вт. (2.8.15)
Полные механические потери в машине
Вт. (2.8.16)
Общие потери в машине при полной нагрузке
Вт, (2.8.17)
где коэффициент 
учитывает добавочные потери в машине.
Коэффициент полезного действия при номинальной нагрузке машины
, (2.8.18)
где I = I a – для электродвигателя последовательного возбуждения, I = I a+ I в – для электродвигателя параллельного возбуждения
Найденная здесь величина 
не должна отличаться более чем на 
% от предварительно выбранной. Если отличие большее, то необходимо корректировать расчет.
2.9 Рабочие характеристики электродвигателя
Под рабочим характеристиками электродвигателей постоянного тока малой мощности понимаются зависимости потребляемых тока и мощности, частоты вращения, к.п.д, момента на валу при постоянном напряжении на зажимах от мощности на валу 
; 
; 
; 
; M2= 
(P2).
По данным расчета строятся рабочие характеристики двигателя. Расчет рабочих характеристик электродвигателей для удобства можно свести в табл. 2.9.1.
Расчет рабочих характеристик электродвигателя Таблица 2.9.1
| Величины | Потребляемый двигателем ток из сети, А | |||
| 0,5I | 0,8I | I | 1,2I | |
| IB=, A1 | ||||
| Ia =I-IB, А2 | ||||
| ∆Ua = Ia∙ra, B | ||||
| ∆UB= Ia∙rB, B3 | ||||
| ∆Uщ, B | ||||
| ∆U = ∆Ua+∆Uщ+∆UB, B4 | ||||
| E = U – ∆U, B | ||||
| AW'B = Ia∙2WB, A5 | ||||
| AWR, A | ||||
| AW'p = AW'B – AWR , A | ||||
| Ф, Вб | ||||
 , об/мин
| ||||
| Рм.а= Ia2∙ra, Вт | ||||
| Рм.в= Ia2∙rв, Вт6 | ||||
| Рщ.к= ∆Uщ∙Ia, Вт | ||||
| Р1=U∙I, Вт (I = Ia) | ||||
| Ва, Тл | ||||
| Рса, Вт | ||||
| Вз, Тл | ||||
| Рс.з, Вт | ||||
| Рс, Вт | ||||
| Ртр.щ, Вт | ||||
| Ртр.п, Вт | ||||
| Ртр.в, Вт | ||||
| Рмх, Вт | ||||
 , Вт
| ||||
| P2 = P1 – ∑P, Вт | ||||
| ||||
 , H·м
|
Пояснения к табл.2.9.1:
1 для двигателя параллельного возбуждения 
;
2 для двигателя параллельного возбуждения; при последовательном возбуждении 
;
3 для двигателя последовательного возбуждения;
4 для двигателя последовательного возбуждения; при параллельном возбуждении 
;
5 для двигателя последовательного возбуждения 
; для параллельного возбуждения 
;
6 для двигателя последовательного возбуждения; при параллельном возбуждении PМВ=UIВ=const
В столбец таблицы 2.9.1, соответствующий номинальному потребляемому двигателем току из сети, выписываются рассчитанные значения отдельных величин. При этом суммарная м.д.с. реакции якоря 
для других столбцов принимается пропорциональной току якоря, а величина полезного потока полюса Ф для каждого не номинального значения потребляемого тока определяется по кривой намагничивания (рис. 2.6.3) с помощью м.д.с.
.
Поскольку все рабочие характеристики зависят от 
, то удобно их построить в одной плоскости прямоугольной системы координат с горизонтальной осью Р2 и пятью вертикальными осями с общим нулевым значением.
2.10 Упрощенный тепловой расчет
В целях сокращения объема вычислительной работы при тепловом расчете машин постоянного тока можно в приближенных расчетах ограничиться упрощенным тепловым расчетом [4]. В этом случае средние превышения температур якоря, коллектора и обмотки возбуждения машины над температурой окружающей среды определяются по приведенным ниже формулам.
Превышение температуры якоря. Полные потери в активном слое якоря
Вт. (2.10.1)
Поверхность охлаждения активного слоя якоря
м². (2.10.2)
Среднее превышение температуры якоря над окружающей средой при установившемся режиме
ºС, (2.10.3)
где при закрытом исполнении машин коэффициент теплоотдачи поверхности якоря
В т /м²∙град,
окружная частота вращения якоря
м/с. (2.10.4)
Превышение температуры коллектора. Полные потери на коллекторе
В т. (2.10.5)
Поверхность охлаждения коллектора
м². (2.10.6)
Среднее превышение температуры коллектора над окружающей средой при установившемся режиме
ºС, (2.10.7)
где коэффициент теплоотдачи поверхности коллектора
В т /м²∙град.
Превышение температуры обмотки возбуждения. Потери в одной катушке обмотки возбуждения
В т, (2.10.8)
где 
– потери в меди обмотки возбуждения, Вт.
Поверхность охлаждения одной катушки обмотки возбуждения при станине с отъемными полюсами
м2, (2.10.9)
при шихтованной станине
м². (2.10.10)
где С к и h к – ширина и высота катушки.
Среднее превышение температуры обмотки возбуждения над окружающей средой при установившемся режиме
ºС, (2.10.11)
где при закрытом исполнении машин коэффициент теплоотдачи поверхности обмотки возбуждения
В т /м²∙град.
Приложение 1. Марки и размеры круглых медных обмоточных проводов.
Диаметр
голого провода, 
| Сечение голого провода, 
| Диаметр провода с изоляцией, м | ||||
| ПЭЛ и ПЭТ | ПЭВ-2, ПЭТВ и ПЭФ-2 | ПЭЛШО и ПЭЛШКО | ПБД | ПЭТКСОТ | ||
0,05 
| 0,00196 
| 0,065
| 0,08
| 0,12
| - | - |
| 0,06
| 0,00283
| 0,0785 | 0,09
| 0,13
| - | - |
| 0,07
| 0,00385
| 0,085
| 0,10
| 0,14
| - | - |
| 0,08
| 0,00502
| 0,095
| 0,11
| 0,15
| - | - |
| 0,09
| 0,00686
| 0,105
| 0,12
| 0,16
| - | - |
| 0,10
| 0,00785
| 0,120
| 0,13
| 0,175
| - | - |
| 0,11
| 0,00950
| 0,130
| 0,14
| 0,185
| - | - |
| 0,12
| 0,0113
| 0,140
| 0,15
| 0,195
| - | - |
| 0,13
| 0,0132
| 0,150
| 0,16
| 0,205
| - | - |
| 0,14
| 0,0154
| 0,160
| 0,17
| 0,215
| - | - |
| 0,15
| 0,0176
| 0,170
| 0,19
| 0,225
| - | - |
| 0,16
| 0,0201
| 0,180
| 0,20
| 0,235
| - | - |
| 0,17
| 0,0227
| 0,190
| 0,21
| 0,245
| - | - |
| 0,18
| 0,0254
| 0,200
| 0,22
| 0,255
| - | - |
| 0,19
| 0,0283
| 0,210
| 0,23
| 0,265
| - | - |
| 0,20
| 0,0314
| 0,225
| 0,24
| 0,290
| 0,39
| - |
| 0,21
| 0,0346
| 0,235
| 0,25
| 0,300
| 0,40
| - |
| 0,23
| 0,0415
| 0,255
| 0,28
| 0,320
| 0,42
| - |
| 0,25
| 0,0440
| 0,275
| 0,30
| 0,340
| 0,44
| - |
| 0,27
| 0,0572
| 0,305
| 0,32
| 0,370
| 0,49
| - |
| 0,29
| 0,0660
| 0,325
| 0,34
| 0,390
| 0,51
| - |
| 0,31
| 0,0754
| 0,350
| 0,36
| 0,415
| 0,53
| - |
| 0,33
| 0,0855
| 0,370
| 0,38
| 0,435
| 0,55
| 0,47
|
| 0,35
| 0,0962
| 0,390
| 0,41
| 0,455
| 0,57
| 0,49
|
| 0,38
| 0,113
| 0,420
| 0,44
| 0,490
| 0,60
| 0,52
|
| 0,41
| 0,132
| 0,450
| 0,47
| 0,520
| 0,63
| 0,55
|
| 0,44
| 0,152
| 0,485
| 0,50
| 0,550
| 0,66
| 0,58
|
| 0,47
| 0,173
| 0,515
| 0,53
| 0,580
| 0,69
| 0,61
|
| 0,49
| 0,188
| 0,535
| 0,55
| 0,600
| 0,71
| 0,63
|
| 0,51
| 0,204
| 0,560
| 0,58
| 0,625
| 0,73
| 0,65
|
| 0,53
| 0,220
| 0,580
| 0,60
| 0,645
| 0,75
| 0,67
|
| 0,55
| 0,237
| 0,600
| 0,62
| 0,665
| 0,77
| 0,69
|
| 0,57
| 0,255
| 0,620
| 0,64
| 0,685
| 0,79
| 0,71
|
| 0,59
| 0,273
| 0,640
| 0,66
| 0,705
| 0,81
| 0,73
|
| 0,62
| 0,301
| 0,670
| 0,70
| 0,735
| 0,84
| 0,76
|
| 0,64
| 0,321
| 0,690
| 0,72
| 0,755
| 0,86
| 0,78
|
| 0,67
| 0,353
| 0,720
| 0,75
| 0,785
| 0,89
| 0,81
|
| 0,69
| 0,374
| 0,740
| 0,77
| 0,805
| 0,91
| 0,83
|
| 0,72
| 0,407
| 0,780
| 0,80
| 0,845
| 0,94
| 0,87
|
| 0,74
| 0,430
| 0,800
| 0,83
| 0,865
| 0,96
| 0,89
|
| 0,77
| 0,466
| 0,830
| 0,86
| 0,895
| 0,99
| 0,92
|
| 0,80
| 0,503
| 0,860
| 0,89
| 0,925
| 1,02
| 0,95
|
| 0,83
| 0,541
| 0,890
| 0,92
| 0,955
| 1,05
| 0,98
|
| 0,86
| 0,581
| 0,920
| 0,95
| 0,985
| 1,08
| 1,01
|
| 0,90
| 0,636
| 0,960
| 0,99
| 1,025
| 1,12
| 1,06
|
| 0,93
| 0,679
| 0,990
| 1,02
| 1,055
| 1,15
| - |
| 0,96
| 0,724
| 1,020
| 1,05
| 1,085
| 1,18
| - |
| 1,00
| 0,785
| 1,070
| 1,11
| 1,135
| 1,27
| - |
| 1,04
| 0,850
| 1,115
| 1,15
| 1,175
| 1,31
| - |
| 1,08
| 0,916
| 1,155
| 1,19
| 1,215
| 1,35
| - |
| 1,12
| 0,985
| 1,195
| 1,23
| 1,255
| 1,39
| - |
| 1,16
| 1,057
| 1,235
| 1,27
| 1,295
| 1,43
| - |
| 1,20
| 1,130
| 1,280
| 1,31
| 1,335
| 1,47
| - |
| 1,25
| 1,2101
| 1,330
| 1,36
| 1,385
| 1,52
| - |
| 1,30
| 1,330
| 1,380
| 1,41
| 1,435
| 1,57
| - |
| 1,35
| 1,430
| 1,430
| 1,46
| 1,485
| 1,62
| - |
| 1,40
| 1,540
| 1,480
| 1,51
| 1,535
| 1,67
| - |
| 1,45
| 1,650
| 1,530
| 1,56
| 1,585
| 1,72
| - |
| 1,50
| 1,770
| 1,580
| 1,61
| 1,655
| 1,77
| - |
| 1,56
| 1,91
| 1,640
| 1,67
| 1,715
| 1,83
| - |
| 1,62
| 2,06
| 1,700
| 1,73
| 1,755
| 1,89
| - |
| 1,68
| 2,21
| 1,760
| 1,79
| 1,835
| 1,95
| - |
| 1,74
| 2,37
| 1,820
| 1,85
| 1,895
| 2,01
| - |
| 1,81
| 2,57
| 1,890
| 1,93
| 1,965
| 2,08
| - |
| 1,88
| 2,77
| 1,960
| 2,00
| 2,035
| 2,15
| - |
| 1,95
| 2,99
| 2,030
| 2,07
| 2,105
| 2,22
| - |
| 2,02
| 3,20
| 2,100
| 2,14
| 2,175
| 2,29
| - |
| 2,10
| 3,46
| 2,180
| 2,23
| 2,255
| 2,37
| - |
| 2,26
| 4,02
| 2,340
| 2,39
| 2,415
| 2,53
| - |
| 2,44
| 4,65
| 2,520
| 2,57
| 2,595
| 2,71
| - |
Приложение 1 (Продолжение).
