Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

Паз статора определяем по рис. 9.29, а [1, с. 361] с соотношением размеров, обеспечивающих параллельность боковых граней зубцов.

1. Принимаем предварительно по табл. 9.12 [1, с.357] ; , тогда по формуле 9.37 [1, с. 362]

, (15)

где =0,97 по табл. 9.13 [1, с.358] для оксидированной марки;

2. По выбранным значениям индукций определяем высоту ярма статора:

формула 9.28 [1, с. 356]

(16)

Рис. 9.29, а

3. Принимаем размеры паза в штампе:

ширина шлица паза -

высота шлица паза -

Принимаем угол наклона грани клиновой части в трапецеидальных пазах (см. рис. 9.29, а [1, с. 361]);

4. Высоту паза определяем по формуле 9.38 [1, с. 362]

(17)

5. По формуле 9.40 [1, с. 362] определяем :

(18)

6. По формуле 9.39 [1, с. 362] определяем :

(19)

7. По формулам 9.42- 9.45 [1, с. 363] определяем:

(20)

Сумма размеров по высоте и ширине паза всех проводников и изоляции с учетом необходимых допусков на разбухание изоляции и на укладку обмотки определяет размеры части паза, занятой обмоткой.

Полученные при расчете заполнения паза его размеры, являются размерами паза

«в свету», т. е. размерами реально паза в собранном шихтованном сердечнике с учетом неизбежной при этом «гребенки» образующейся за счет допусков при штамповке листов и шихтовке магнитопроводов.

Размеры паза «в свету» будут меньше, чем в штампе, т. е. чем размеры паза в каждом отдельном листе штамповки, на величину припусков:

.

8. Размеры паза в свету с учетом припуска на сборку:

(21)

где - размеры паза «в свету», полученные при расчете заполнения паза проводниками обмотки с изоляцией.

Тогда:

9. Площадь поперечного сечения паза для размещения проводника обмотки по формуле 9.48 [1, с. 365]:

(22)

где - площадь поперечного сечения корпусной изоляции в пазу, мм²;

- площадь, занимаемая прокладками в пазу (на дне паза, под клином и между слоями в двухслойной обмотке):

Площадь поперечного сечения прокладок =0;

площадь поперечного сечении корпусной изоляции в пазу:

(23)

Получим:

где односторонняя толщина изоляции в пазу по табл. 3.1 [1, с. 77].

22. Контролем правильности размещения обмотки в пазах является значение коэффициента заполнения паза по формуле 3.2 [1, с. 101]:

(24)

Полученное значение допустимо для механизированной укладки обмотки.

Расчет ротора

1. Определяем воздушный зазор по рис. 9.31 [1, с. 367]

Рис. 9.31

2. Число пазов ротора по табл. 9.18 [1, с. 373]

3. Внешний диаметр ротора (25)

4. Длина магнитопровода ротора

5. Зубцовое деление ротора

(26)

Тогда:

6. Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник ротора непосредственно насаживается на вал, по формуле 9.102 [1, с. 385]

(27)

где = 0,23 – коэффициент, определяется по табл. 9.19 [1, с. 385]

Получим:

7. Ток в обмотке ротора по формуле 9.57 [1, с. 370]

, (28)

где - коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания на отношение ,

по формуле 9.58 [1, с. 370]:

(29)

- коэффициент приведения токов, по формуле 9.66 [1, с. 374]:

, (30)

где =1 – коэффициент учитывающий влияние скоса пазов, пазы без скоса;

Тогда:

Получим:

8. Определяем площадь поперечного сечения стержня (предварительно) по формуле 9.68 [1, с. 375]:

(31)

( плотность тока в стержне литой клетки принимаем

9. Паз ротора определяем по рис. 9.40, б. [1, с. 380]. Принимаем ;

Рис. 9.40, б

Допустимая ширина зубца по формуле 9.75 [1, с. 380]

(32)

где - допустимое значение индукции на зубцах ротора, принимаем по табл. 9.12

[1, с. 357] =1,8 Тл.

Тогда:

10. Рассчитываем размеры паза (см. рис. 9.40):

По формулам 9.76-9.78 [1, с. 380]

; (33)

(34)

(35)

;

11. Уточняем ширину зубцов ротора по формулам табл. 9.20 [1, с. 389]:

(36, 37)

Принимаем (см. рис. 9.73,б) ; ;

Полная высота паза

(38)

12. Площадь поперечного сечения стержня по формуле 9.79 [1, с. 380]:

(39)

Получим:

13. Плотность тока в стержне

(40)

Имеем:

14. Определяем площадь (см. рис.9.37, б [1, с. 376]) поперечного сечения замыкающих колец по формуле 9.72 [1, с. 376]

, (41)

Рис. 9.37, б

где токи в кольце, А;

плотность тока в замыкающих кольцах.

Тогда по формулам 9.70 и 9.71 [1, с.376]:

(42)

где I₂ – токи в стержнях;

Тогда:

(43)

Размеры коротко-замыкающих колец:

Определяем средний диаметр замыкающих колец:

Расчет магнитной цепи

Марку электротехнической стали выбираем по рекомендации согласно оси вращения: марка стали 2013; толщина листов 0,5 мм.

1. Магнитное напряжение воздушного зазора по формуле 9.103 [1, с. 386]

(44)

где - индукция в воздушном зазоре, Тл, рассчитанная по формуле 9.23, по окончательно принятому числу витков в фазе обмотки w₁ и обмоточному коэффициенту k_об1, определенному для принятой в машине обмотки;

- воздушный зазор, м;

- коэффициент воздушного зазора;

- магнитная проницаемость,

Коэффициент воздушного зазора

(45)

(46)

Имеем:

2. Магнитное напряжение зубцовой зоны статора по формуле 9.104 [1, с. 387]

(47)

где - расчетная высота зубца статора, м;

(А/м) - расчетная напряженность поля в зубце статора, принимаем по прил. 1

[1, с. 698], в зависимости от .

где

Расчетная индукция в зубцах по формуле 9.105 [1, с. 387]

(48)

Принимаем =1,4 Тл:

где для =1,4 Тл по табл. П1.7 [1, с. 698]

3. Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора по формуле 9.108 [1, с. 388]

(49)

где - расчетная высота зубца ротора, м;

(А/м) - расчетная напряженность поля в зубце ротора, принимаем по прил. 1

[1, с. 698], в зависимости от .

где (50)

Расчетная индукция в зубцах по формуле 9.109 [1, с. 390]

(51)

по табл. П1.7 [1, с. 698] для Тл находим А/м.

4. Коэффициент насыщения зубцовой зоны по формуле 9.115 [1, с. 391]:

(52)

5. Магнитное напряжение ярма статора по формуле 9.116 [1, с. 394]

(53)

где - длина средней магнитной силовой линии в ярме статора, м;

- напряженность поля при индукции В_а = 1,6 Тл по кривой намагничивания для ярма, принятой при проектировании стали по табл. П1.6 [1, с. 697]

где - длина средней магнитной силовой линии в ярме статора, м, по формуле 9.119

[1, с. 394]:

(54)

где - высота ярма статора, м, определяется по формуле 9.117 [1, с. 394]:

(55)

Получим:

м,

м,

Индукция в ярме статора:

(56)

где - расчетная высота ярма статора, м; при отсутствии радиальных вентиляционных каналов в статоре м.

Тогда:

Тл

А/м.

6. Магнитное напряжение ярма ротора по формуле 9.121 [1, с. 395]

(57)

где = 253 А/м – напряженность поля в ярме при индукции =1,18, по кривой намагничивания для ярма, принятой при проектировании стали по П1.6 [1, с. 697].

- длина силовых линий в ярме, м:

- по формуле 9.125 [1, с. 395] (58)

где - высота ярма ротора, м. по формуле 9.126 [1, с. 395] (59)

Индукция в ярме ротора - по формуле 9.122 [1, с. 395] (60)

где k_c2 – коэффициент заполнения сталью ярма ротора, k_c2 = 0,97 – принят ранее;

- расчетная высота ярма ротора, м:

- по формуле 9.124 [1, с. 395] (61)

где =0 Тл

м,

Тогда:

Тл.

м.

м.

А.

На этом расчет магнитных напряжений участков магнитной цепи двигателя заканчивается. Суммарное магнитное напряжение магнитной цепи на пару полючов:

7. Магнитное напряжение на пару полюсов по формуле 9.128 [1, с. 396]

(62)

Получим:

А.

8. Коэффициент насыщения магнитной цепи по формуле 9.129 [1, с. 396]:

(63)

9. Намагничивающий ток по формуле 9.130 [1, с. 396]

(64)

Окончательно:

А

10. Относительное значение по тока намагничивания по формуле 9.131 [1, с. 396]

(65)

Получим:

0,18…0,20 < <0,3. – Следовательно, размеры машины выбраны правильно.