Гироскопические вертикали

 

Отношение индукции в воздушном зазоре к  индукции в железе статора определим [1]: 

 (11) 

Где   ; ;  

     Выполнение  неравенств показывает что при выбранных  значениях  и размеры зубца и спинки статора будут больше допустимых по условиям технологии:

Кэффициент  заполнения для лобовых частей примем , а для паза выберем . При этом высота лобовых частей [1]: 

 (12)

А длина  пакета статора по условиям размещения [1]: 

 (13) 

     Выбираем  номинальную величину воздушного зазора . С учетом допуска (30 мкм) в сторону увеличения реальное значение зазора может составлять до 0.018 мкм. В дальнейших расчетах будем использовать именно это значение. 

Ширина  зубца статора [1]:  

 см (14) 

Где зубцовое деление статора [1]:  

 см (15)

Площадь паза статора [1]:  

   (16) 

Диаметр большой окружности паза [1]: 

 см (17) 

Диаметр малой окружности [1]:

 см  (18)

Расстояние  между центрами окружностей [1]: 

 см (19)

Общая высота зубца (паза) [1]: 

 см (20) 
 
 

Высота  спинки статора [1]: 

 см  (21)

 
Выполнение неравенства

Означает, что лобовые части обмотки  могут быть размещены по высоте в  отведенном для них объеме 

Определим основные размеры ротора и некоторые  его обмоточные данные.

Наружный  диаметр ротора:

см

     Длину пакета ротора выберем на 0.1 больше чем для статора см. ширину короткозамкнутого кольца выберем максимально возможной [1]: 
см (22)

     Для пакета ротора выберем так же сталь  Э44 с толщиной листов 0.35 мм. При этом коэффициент заполнения пакета ротора . В качестве материала для короткозамкнутой клетки выбираем алюминий марки АI с расчетным удельным сопротивлением .

     Выберем пазы круглой формы с шириной  раскрытий  см, и высотой шлица см. Зубцовое деление ротора см

2.6 Индукция  в воздушном зазоре 

Коэффициент воздушного зазора [1]:

 (23)

Аналогично  определяется коэффициент  =1,04

Общий коэффициент [1]:

 см

Средняя длина лобовой части витка (с  одной стороны) [1]:

 (24)

Общая длина обмотки [1]:

 (25)

Тогда относительное активное сопротивление [1]:

 (26) 

Коэффициенты  магнитной проводимости [1]:

Суммарный коэффициент проводимости рассеяния [1]:

  (27) 

Относительно  индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора [1]: 

 (28)

Соответствующие коэффициенты магнитной проводимости рассеяния у ротора[1]: 

Суммарный коэффициент проводимости рассеяния [1]: 

 (29) 

Относительно  индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора [1]: 
 (30) 
 
 

Найдем  [1]:

 (31)

Тогда относительное сопротивление намагничивающего контура , эквивалентное потерям  в стали статора [1]: 

 (32)

Предварительно  найдем через относительные параметры коэффициент рассеяния [1]: 

 (33) 

 (34)

Коэффициент ЭДС в номинальном режиме [1]:

 

Требуемая величина индукции в воздушном зазоре двигателя при номинальном режиме работы [1]:

.088 Тл (35)

Величина  индукции в статоре:

 ТЛ 

Определим диаметр ротора [1]:

   (36) 
 

И минимальную  ширину зубца [1]:

 (37) 

2.7 Обмоточные  данные статора 

Число витков фазы обмотки статора [1]:

 (38)

Число проводников в пазу [1]:

 (39)

Сечение провода без изоляции [1]:

 см (40)

Выбираем  провод марки ПЭТВ с ближайшими по ГОСТу значениями: 

 см  см см

Коэффициент заполнения паза 

 

В качестве изоляции выберем один слой из фторопласта-4 толщиной 0.01 см. 

2.8 Расчет  магнитной цепи 

Индукция  в зубце и спинке статора соответственно равны 0.224 и 0.212. Из кривой намагниченности Э44 им соответствуют значения напряженности поля ;   

Индукция  в зубце ротора определяется по расчетной  ширине зубца [1]:

 см (41) 

 Тл 

     Индукция  в спинке ротора при  см, равна Тл. Им соответствуют значения

     Намагничивающая сила, затрачиваемая на проведение потока через статор и ротор [1]:

 А (42)

А через  воздушный зазор [1]:

 А (43)

     Полная  н.с. на проведение потока через магнитную цепь:

     

А 
 

Величина  приведенного воздушного зазора: 

 см

2.9 Параметры  схемы замещения 

Индуктивное сопротивление намагничивающего контура:

Введем  коэффициент, учитывающий неточность предварительного выбора . Тогда:

 Ом

 Ом

 Ом

Активное  сопротивление обмотки статора  с учетом различия фактического и  ранее выбранного значения : 

 Ом 

Приведенное активное сопротивление к.з. обмотки  ротора [1]:

Ом (44) 

2.10 Механическая  характеристика 

Критическое скольжение [1]:

 (45)

                 (46)

     Уточним номинальное скольжение , при котором работает АГД. . Двигатель будет развивать данный момент при скольжении [1]: 

 (47) 

     Скольжение  отличается от ранее выбранного , но незначительно. Реально двигатель в общем случае будет работать со скольжением , т.к. при увеличении скольжения одновременно падает и момент сопротивления. Равновесие установится при скольжении, значение которого и номинальной скорости АГД об/мин. 
 

Развиваемый при найденном скольжении номинальный момент [1]: 

  (48)

Оценим  основные показатели механической характеристики.

Кратность максимального момента:

 

Кратность пускового момента [1]:

 (49)

Кратность удовлетворяет требованиям надежного  запуска 

2.11 Уточнение  кинетического момента. Расчет  времени разбега 

     Момент  инерции круглого стержня длиной см, диаметром см, отнсительно оси вращения, расположенной на расстоянии [1]

 см  (50)

от оси  симметрии [1]:

 гс  (51)

     А для всех 23 стержней обмотки , масса всех стержней m=63.6 Момент инерции и масса ротора [1]:

 

Величина  кинетического момента останется  H=15.6*1  

Время разбега АГД

                     

с  (52) 

Время разбега несколько меньше чем в начале (180с), это связано с тем, что АГД имеет , что соответствует минимуму времени разбега. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение

В данной курсовой работе была изучена гироскопическая  вертикаль, рассчитаны основные параметры, используемого в ней гиромотора. В результате расчетов было получено: Момент инерции ; Максимальный момент =1.27 Нсм; величина приведенного воздушного зазора см; скольжение ; Время разбега c. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  используемых литературы

1. Делекторский  Б.А., Мастяев Н.З., Орлов И.Н. Проектирование гироскопических электродвигателей. – М.: Машиностроение, 1968.-247с.
2. Виниченко Н.Т., Кацай Д.А., Лысова А.А. Теория гироскопических приборов. - Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2010. – 141 с.
3. Пельпор Д.С. Гироскопические приборы и устройства. – М.: Высш. Шк., 1988 - 424с.
4. ГОСТ 2.106-68. ЕСКД. Текстовые документы.
5. ГОСТ 2.701-84. / СТ СЭВ 651-77/. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению.
6. ГОСТ 2.770-68. Обозначения условные графические в схемах. Элементы кинематики.
7. ГОСТ 2.301-68. Форматы.
8. ГОСТ 2.104-68 / СТ СЭВ 365-76 /. ЕСКД. Основные надписи.