1. Проектування системи електростартерного пуску

На початку розділу слід описати призначення, навести основні вимоги до системи, що проектується, та її елементів. Проектування слід здійснювати, дотримуючись такого порядку.

Визначаємо попередню потужність стартера:

(1.1)

де – ККД передачі, рекомендується =0,85…0,9.

За потужністю попередньо вибираємо з довідника [1] (С. 28, табл. 2.6), стартерний двигун та відповідний йому електростартер.

Визначаємо передатне число:

, (1.2)

та перевіряємо попередньо вибраний стартерний електродвигун за швидкістю та моментом:

(1.3)

. (1.4)

В разі невиконання умов:

n_СН>n_ППабо М_СН>М_ПП. (1.5)

слід вибрати новий стартер з більшим номінальним моментом або швидкістю з урахування величин М_пп, n_пп.

Акумуляторна батарея вибирається за необхідною для стартера номінальною ємністю (вказано в довіднику).

Довідникові дані вибраних елементів системи електропостачання наводимо у пояснювальній записці у вигляді переліку або таблиць.

Наприклад:

Таблиця 1.1 – Технічні дані електростартера (Тип стартера)

Таблиця 1.2 – Конструктивні параметри якоря й обмоток збудження стартера

Параметри та характеристики вибраної батареї можна звести до таблиці. Наприклад:

Таблиця 1.3 – Параметри та характеристики акумуляторної батареї (тип)

Вибір перерізу провідника, що з’єднує стартер та акумуляторну батарею здійснюється за втратами напруги, що не повинні перевищувати 2 В на 1000 А.

(1.6)

де R_сп– опір стартерного провідника, Ом;

I_max– максимальний струм, А;

R_M– опір маси,

Звідки:

(1.7)

де S_СП– поперечний переріз стартерного провідника, мм²;

l_СП– довжина стартерного провідника, мм.

Вибираємо провідник за розрахованим перерізом:

S S_CП.(1.8)

Провідник до тягового реле вибирається за максимальною густиною струму стартерного електродвигуна. Якщо струм тягового реле перевищує припустимий струм контактів замка запалювання, слід використовувати схему з додатковим реле.

Розрахунок тягового реле стартера виконується, якщо технічне завдання включає відповідні дані. Методики розрахунків наведені в [3, 4].

На початку слід навести вимоги до тягового реле (за довідником).

Розрахунок тягового реле полягає в розрахунку магнітного кола, параметрів обмотки та в перевірці дієздатності тягового реле шляхом порівняння механічної характеристик тягового реле та механізму приводу. Будуємо механічну характеристику привода за даними технічного завдання.

1. Визначаємо початкове і кінцеве зусилля поворотної пружини:

(1.9)

(1.10)

де С_В– жорсткість поворотної пружини, Н/мм;

Х_В– початкова деформація, мм.

2. Визначаємо початкове і кінцеве зусилля буферної пружини

(1.11)

(1.12)

3. Визначаємо початкове і кінцеве зусилля демпферної пружини

(1.13)

(1.14)

4. Будуємо механічну характеристику привода на міліметровому папері.

Рисунок 1.1 – Тягове реле та механізм привода

Рисунок 1.2 – Магнітне коло тягового реле

Розраховуємо магнітне коло тягового реле.

5. Визначаємо площу поперечного перерізу сердечника і його діаметр. Формула Максвелла:

(1.15)

де F_ЕМ– електромагнітна сила, що притягає сердечник, Н;

– магнітний потік у зазорі, Вб;

– індукція в зазорі, Тл;

S_C– площа поперечного перерізу сердечника, м²;

– магнітна проникність повітря ( ).

З формули Максвелла одержимо:

(1.16)

(1.17)

де F_П– сила опору механізму привода при початковому зазорі, F_П=F_ВП+F_ТР;

K_З– коефіцієнт запасу 1,3...1, 7.

За рекомендаціями [3] вибираємо магнітну індукцію в зазорі, В_?.

Визначаємо діаметр сердечника:

(1.18)

6. Визначаємо необхідну магніторушійну силу обмотки:

Магнітна напруга на початковому зазорі :

(1.19)

Магніторушійна сила обмотки при спрацюванні тягового реле приймається із запасом 20% відносно

(1.20)

Визначаємо розміри обмотки:

(1.21)

де S_об– площа поперечного перерізу обмотки, мм²;

l_об–довжина обмотки, мм;

h_об– висота обмотки, мм;

g – щільність струму в обмотці, А/мм². (За рекомендаціями [3]);

К_зап– коефіцієнт заповнення обмотки міддю. (За рекомендаціями [4]).

Оптимальне співвідношення довжини і висоти обмотки:

(1.22)

(1.23)

(1.24)

8. За рекомендаціями [4] визначаємо оптимальне співвідношення розмірів реле: q, n, v_сп.

Визначаємо розміри стропа:

(1.25)

Визначаємо ширину каркаса котушки:

(1.26)

Визначаємо ширину фланців і корпуса:

(1.27)

Визначаємо зазор між сердечником і фланцем:

Визначаємо геометричні розміри реле:

(1.28)

9. Визначаємо поперечні перерізи кожної ділянки магнітного кола:

фланців:

(1.29)

корпуса:

(1.30)

Зазору між сердечником і фланцем: S_ВР=S_фmin.

10. Визначаємо довжини ділянок:

фланців, мм:

(1.31)

корпуса, мм:

(1.32)

стропа, мм:

(1.33)

сердечника, мм:

(1.34)

Розраховуємо параметри котушки однообмоткового тягового реле:

11. Визначаємо довжину середнього витка обмотки, мм:

(1.35)

12. Визначаємо поперечний переріз і діаметр провода обмотки:

(1.36)

(1.37)

де r₇₅– питомий опір міді при температурі 75 °С;

r₀– питомий опір міді при температурі 0 °С;

a – температурний коефіцієнт.

Розрахункова напруга U_розрвибирається, виходячи з вимог до тягових реле.

Діаметр проводу:

(1.38)

З [3] (с. 362, табл. 14.2) вибираємо провід.

Поперечний переріз вибраного проводу, мм²:

(1.39)

13. Число витків обмотки:

(1.40)

14. Опір обмотки:

(1.41)

15. Струм через обмотку, А:

(1.42)

16. МРС обмотки:

(1.43)

У результаті порівнянням q_прота q_про.ср.робимо висновок щодо прийнятності результатів.

17. Будуємо тягову характеристику реле:

Порядок розрахунку:

Задаємося індукцією в зазорі В_d, та знаходимо магнітний потік у зазорі:

(1.44)

Далі знаходимо магнітний потік у сталі реле:

(1.45)

де ? – коефіцієнт розсіювання, приймаємо =1,1.

Потім для кожної ділянки визначаємо магнітну індукцію:

(1.46)

Напруженість магнітного поля Н_івизначаємо за кривою В(Н) заданого матеріалу з [3] (С. 259 рисунок 10.6)

Для фланців знаходимо Н_фшляхом інтегрування за величиною Н найбільшого, найменшого та середнього перерізу:

(1.47)

Знаходимо магнітну напругу повітряних зазорів:

(1.48)

(1.49)

Знаходимо магнітну напругу інших ділянок:

q_і=Н_іl_і. (1.50)

Визначаємо повну магнітну напругу:

q =q_d+q_вр+q_сп+q_із+q_кп+2 q_ф. (1.51)

Знаходимо електромагнітну силу тягового реле:

(1.52)

Розрахунок проводиться при різних значеннях зазора (d_П, 2/3·d_П, 1/3·d_П, 0).

Розрахунок механічної характеристики доцільно звести у таблицю.

Наприклад:

Таблиця 1.4 – Розрахунок характеристики тягового реле

На міліметровому папері будуємо механічну характеристику тягового реле. За результатами порівняння з механічною характеристикою механізму привода робимо висновки щодо відповідності розробленого реле умовам технічного завдання [3].