Определение числа пазов, числа витков в фазе и поперечного сечения проводов обмотки статора

Зубцовое деление статора асинхронного двигателя с полужёсткой обмоткой из прямоугольного провода:

предварительные значения из ( табл. 6-9)

м и м

Число пазов статора

Z1min

44,284

=

Z1max

57,3087

=

Принимаем Z1=54, тогда число пазов на полюс и фазу:

Z1

54

:=

Обмотка двухслойная.

Зубцовое деление статора (окончательно):

t1

0.018041625

=

м

Определим номинальный ток обмотки статора:

I1n

149,71853

=

А

I1n

149,71853

:=

А

Предварительное число эффективных проводников в пазу (при условии, что а=1):

up'

5,18165

=

Число эффективных проводников в пазу:

a

3

:=

up

15,545

=

примем:

up

16

:=

Число витков в фазе обмотки статора:

w

1

48

=

Окончательное значение линейной нагрузки:

A

4,4258

10

4

´

=

А/м

Поток в воздушном зазоре:

F

0.02278

=

Вб

Индукция в воздушном зазоре:

B

d

0.86588

=

Тл

Значения линейной нагрузки и индукции в воздушном зазоре находятся в допустимых пределах.

Выберем среднее значение произведения линейной нагрузки и плотности тока в обмотке статора AJ1:

А2/м3 ( рис.6-16)

Плотность тока в обмотке статора (предварительно):

J1

6,2134*

10

6

=

А/м2

Сечение эффективного проводника (предварительно):

2 LnhtbFBLBQYAAAAABAAEAPMAAABOBwAAAAA= ">

qэф

8,0319

10

6

-

´

=

м2

Выберем число элементарных проводников в одном эффективном nэл=2, тогда площадь поперечного сечения неизолированного провода qэлравна:

qэл

4,016*10

6

-

=

м2

Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора.

Допустимая индукция в зубце статора Bz1:

Bz1

1.8

2,0

..

:=

выбираем

Bz1

2,0

:=

Тл ( табл.6-10)

Допустимая индукция в ярме статора Ba:

Ba

1,8

2,0

..

:=

получаем

Ba

1,8

:=

Тл ( табл. 6-10)

Коэффициент заполнения сталью магнитопровода статора АД:

Kc1

0.97

:=

( табл. 6-11)

Ширина зубца статора:

u eG1sUEsFBgAAAAAEAAQA8wAAAE0HAAAAAA== ">

bz1

8,052

10

3

-

´

=

м

Высота ярма статора:

ha

0,025702

=

м

Размеры паза в штампе:

hп1

0.037662 м

=

bп

0.009989

=

Значения ширины и высоты шлица, полуоткрытых прямоугольных пазов статора:

bш1

6,0945

10

3

-

´

=

м

( стр. 177)

bz1max

p

(2hп

D)

+

Z1

×

bп

-

:=

bz1max

0.012432

=

м

м

bz1min

8,0525*

10

3

-

=

Размеры паза в свету с учетом припусков на шихтовку и сборку :

D

hп

0.2

10

3

-

×

:=

м

D

bп

0.2

10

3

-

×

:=

м ( стр.177)

b1c

bп

D

b

-

:=

b1c

0.009789 м

=

-

hп1с

0,037462

=

м

Ширина эффективного проводника обмотки:

bиз

2,2

10

3

-

×

:=

м, односторонняя толщина изоляции в пазу ( табл. 3-7)

bэл

bп

2

bиз

×

-

D

bп

-

(

)

:=

*0,5

bэл

2,69

10

3

-

´

=

м т.к. эффект. провдн. Сост. из 2 элементарных

Площадь поперечного сечения неизолированного провода -

qэл

4,025

10

6

-

×

:=

м2

Тогда по ( табл. П-29) выбираем провод:

ПСДКТ

- 1,6*2,65 мм

qэф

8,05

10

6

-

´

=

м²

Плотность тока в обмотке статора (окончательно):

J1

6,199

10

6

´

=

А/м2

Расчет ротора

Воздушный зазор d:

d

0.65

10

3

-

×

:=

м ( рис. 6-21)

Число пазов ротора:

Z2

64

:=

( табл. 6-15)

Внешний диаметр ротора:

D2

D

2

d

×

-

:=

D2

0.30897 м

=

Зубцовое деление ротора:

t2

0.01515884

=

м

Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник непосредственно насажен на вал, и может быть определен по формуле:

Kв

0.23 по табл 6-16

:=

( табл. 6-11)

Dj

0.10051

=

м

Ток в стержне ротора:

ki

0.91

:=

по (рис 6-22)

vi

3,97

=

I2

541,37

=

А

Площадь поперечного сечения стержня:

Плотность тока в стержнях ротора машин закрытого обдуваемого исполнения при заливке пазов алюминием выбирается в пределах J2=(2.5 - 3.5)*10^6 А/м2.

,таким образом,

J2

10

6

×

:=

А/м2

qc

1,8045

10

4

-

´

=

м2

Паз ротора.

Грушевидный паз и литая обмотка на роторе .

Допустимое значение индукции зубца ротора при постоянном сечении ( табл.6-10 ):

Bz2x

1.8

:=

Тл

hш'2

0.3

10

3

-

×

:=

м -высота перемычки над пазом

bz2min

B

d

t2

×

L

d

×

Bz2

L

d

×

Kс2

×

:=

наименьшая допустимая ширина зубца

bz2min

7,73

10

3

-

´

=

м

м

большая (верхняя) ширина паза

b1

p

D2

2

hш'2

×

-

(

×

2hш

×)-Z2bz2

-

Z2

p

+

:=

b1

6,99

10

3

-

´

=

м

меньшая (верхняя) ширина паза

b2=4,31*10^-3м

меньшая (нижняя) ширина паза должна быть не менее (2,5-3) м

Расстояние между центрами закруглений:

=27,228*10^-3 м

Полная высота паза:

=33,88*10^-3 м

Расчётная высота зубца:

hz2

0,03345

=

м

Сечение стержня:

м2

qc

180,45

10

6

-

´

:=

м2

=7,73

=7,72 м

Плотность тока в стержне ротора (окончательно):

J2

2,998

10

6

´

=

А/м2

Короткозамыкающая кольца и ток в кольце:

D

0,2943

=

Iкл

1,839

10

3

´

=

А

Площадь поперечного сечения короткозамыкающего кольца:

qкл

Iкл

J2

:=

s UEsFBgAAAAAEAAQA8wAAAEoHAAAAAA== ">

qкл

7,662

10

4

-

´

=

м2

Размеры замыкающих колец КЗ ротора:

bкл

1.25

hп2

×

:=

bкл

0.0393

=

м

aкл

qкл

bкл

:=

aкл

0.01949

=

м

Dкср

D2

bкл

-

:=

Dкср

0.26967

=

м

Расчет магнитной цепи

Магнитопровод из стали 2013; толщина листов 0,5мм.

Магнитная проницаемость

Значения индукции:

Bz1max

1.999

=

Тл

Т.к. Bz1max>1.8 ,то учтем поток в пазу;

1,999=Bz1’+

Bz1’=1.99, тогда (по табл. П-17)

Bz1min

1,29

=

Тл ,

Т.к. , то подразделим зубец по высоте на 2 равные части , а ширину зубца примем по высоте на 0,2 и 0,7 всей высоты зубца от его наиболее узкой части.

b_z0.2= b_zmin+0.2(b_zmax- b_zmin)=8.928 мм

b_z0.7= b_zmin+0.7(b_zmax- b_zmin)=11.118мм

Bz_0.2=1.800037 Тл. _0.2=1520 А/м

Bz_0.7=1,448 Тл . _0.7=646 А/м

Fz1=h_z( _0.2+ _0.7)=81.577 A (по формуле 6-118)

Bz2

B

d

t2

×

L

d

×

bz2

Lc1

×

Kс2

×

:=

Bz2

1.841048

=

Тл

Т.к. Bz2>1.8 ,то учтем поток в пазу;

1,841046=Bz2’+

Bz2’=1.83, тогда

Fz2=2h_z Bz2’=103,4711 А

Ba

1,8

=

Тл

При посадке сердечника непосредственно на вал в двигателях с 2р=6 необходимо учитывать, что часть магнитных линий потока замыкается через вал.

При этом расчетная высота ярма ротора с учётом 10 аксиальных каналов:

p=3 м

число рядов

hj'

×

D2

2

hп2

×

-

2

æ

ç

è

ö

÷

ø

2

3

dк2

×

mк2

×

-

:=

hj'

0.05297

=

м

Индукция в ярме ротора:

Bj

0.874

=

Тл

Индукция в ярме ротора не превышает рекомендуемых пределов, ( табл.6-10)

Магнитное напряжение воздушного зазора:

j=0.728

Коэффициент воздушного зазора:

k

d

1.032

=

по 4-14

Гн/м

F

d

0,925

10

3

´

=

А по 6-110

Коэффициент насыщения зубцовой зоны:

Kz

1.2001

=

коэффициент насыщения зубцовой зоны находится в допустимых пределах.

Магнитные напряжения ярм статора и ротора:

Напряженности магнитного поля ярма статора и ротора (Ha и Hj) выбираются по ([1], П-16).

Длина средней магнитной линии ярма статора и ротора:

Ba

1.8

=

Тл

Ha

2000

:=

А/м

Bj

0.874

=

Тл

Hj

143

:=

А/м

La

0.215

=

м

hj

0.0729

=

м , высота спинки ротора.

Lj

0.0907

=

м

Магнитные напряжения ярма статора и ротора (Fa и Fj):

Fa

430,48

=

А

Fj

12,97917.

=

А

Суммарное магнитное напряжение магнитной цепи машины (на пару полюсов):

Fц

1,553

10

3

´

=

А

Коэффициент насыщения магнитной цепи:

K

m

1.679

=

Намагничивающий ток:

I

m

40,728

=

А

Относительное значение намагничивающего тока:

I

m

'

0,272

=

,что свидетельствует о нормально выбранных размерах