2.1 Расчет коллекторно-щеточного узла

Число щёткодержателей обычно равно числу главных полюсов.

Контактная площадь щёток одного щёткодержателя

(63)

где j_щ – допускаемая плотность тока под щёткой, А/см² .

В зависимости от типа и характеристик щёток

j_щ = 9 ¸ 18 А/см² . (64)

По рекомендациям , выбираем щётку марки ЭГ74АФ. Допускаемое давление на щётку 15 ¸ 21 кПа, падение напряжения 2,3 В, j_щ = 15 А/см² . Тогда

Наиболее важно правильно выбрать ширину щётки, которая влияет на ширину зоны коммутации, а последняя на степень использования активного слоя машины.

Из практики электромашиностроения установлено, что приемлемая величина щёточного перекрытия

(65)

где b_щ – ширина щётки, мм.

Отсюда

b_щ = g×t_к . (66)

Обычно для тяговых двигателей

g = 2,5 ¸ 6. (67)

Принимаем g = 4, тогда

b_щ = 4×4 = 16 мм.

Принимаем b_щ = 16 мм.

Ширину зоны коммутации определяют по известной формуле

(68)

где e_к – укорочение обмотки в коллекторных делениях;

t¢_к – коллекторное деление, пересчитанное на окружность якоря, мм,

(69)

(70)

Подставляя численные значения, получаем:

Тогда подставляя численные значения в (68), получаем:

Максимально допустимая ширина щётки

(71)

Выполняем щётку разрезной; принимаем стандартную ширину щётки по ГОСТ 12232-89; b_щ = 2´25 мм.

Общая длина щёток одного щёткодержателя

(72)

Для уменьшения инерционности щёток, их чувствительности к вибрациям и геометрии коллектора щётки следует принимать меньшей длины и массы, поэтому их делят по длине на N_щ щёток. Принимаем N_щ = 2.

Намечаемая длина щётки

(73)

По ГОСТ 12232-89 принимаем ℓ_щ = 60 мм.

Плотность тока в щётке

(74)

Подставляя численные значения, получаем:

Полученная величина плотности тока в щётке входит в заданный диапазон для выбранной марки щётки, т. е. выбранная марка щётки удовлетворяет условию по коммутации.

Рабочая длина коллектора

(75)

где ℓ₁ – толщина перемычки щёткодержателя между “окнами” щёток, ℓ₁ = 4 мм;

r_кр – радиус закругления краёв рабочей поверхности коллектора, r_кр = 2 мм;

ℓ₂ – допуск на осевое перемещение якоря, ℓ₂ = 2 мм;

Подставляя численные значения, получаем: