2. Выбор типа обмотки и расчёт зубцовой зоны статора

Для статоров синхронных машин общего назначения мощностью от сотен до нескольких тысяч киловатт применяют двухслойные катушечные петлевые обмотки с числом эффективных проводников в пазу u_п более двух. По условиям технологии каждый эффективный проводник может состоять из одного или нескольких элементарных прямоугольных проводников с сечением 12–20 мм². Ток в таком составном проводнике допускается от 50 до 150, реже до 250 А. Если номинальный фазный ток машины I_нф превышает указанные пределы, то обмотку выполняют с несколькими параллельными ветвями a₁.

Номинальный фазный ток I_нф обмотки статора при рекомендуемом соединении ее в звезду равен линейному току:

Тогда число параллельных ветвей

Причём число a₁ должно быть целым и кратным 2р. В дальнейшем a₁ нужно увязать с выбранным числом пазов статора Z₁.

При необходимости ток в составном проводнике можно принимать больше 250 А. В этом случае произведение этого тока на число проводников в пазу u_п не должно превышать 3000 А.

Рис. 2.1

Число пазов Z₁ существенно влияет на технико-экономические показатели проектируемой машины, поэтому оптимальное число Z₁ можно выбрать только после расчета и сравнения между собой ряда вариантов.

Зубцовое деление статора

Определив из рис. 2.1 при полученном ранее значении τ максимальное и минимальное значения t₁ , находят соответствующие им числа пазов (зубцов) машины:

Из диапазона Z_lmax – Z_lmin выбирают такое целое число Z, при котором выполняются следующие требования:

2.1. Z_l должно быть кратным числу фаз m и числу параллельных ветвей a₁, т.е. – целое число.

2.2. Число пазов на полюс и фазу должно быть целым или дробным вида q₁=b+c/d (b – целое число, а c/d – правильная несократимая дробь, причем d не кратно m и меньше p). При 2р < 8 чаще всего выбирают целое число q₁ = 3(2) – 5 (большие значения для машин с меньшим числом полюсов). При 2р > 8 и малом τ можно выбирать обмотки с дробным q₁ ( ).

2.3. При целом q₁ отношение 2р/a₁ должно быть целым. При дробном q₁ должно быть целым числом отношение .

2.4. Для удобства сегментировки статора при D_a>0,99 м желательно, чтобы величина Z_l разлагалась на возможно большее число простых множителей (2, 3, 5).

2.5. Для машин с D_а > 3,25 м число пазов должно быть кратным числу разъемов статора, выполняемых для возможной транспортировки по железной дороге.

Из диапазона Z_lmax – Z_lmin выбирают такое Z_l , которое наиболее полно удовлетворяет указанным требованиям. Затем определяют и число эффективных проводников в пазу

которое округляют до ближайшего чётного числа.

По найденному значению u_п уточняют линейную нагрузку

.

Число пазов Z_l следует принять таким, при котором уточненное значение А отличается от выбранного в начале расчета более, чем на 10 %. Полученные таким образом значения Z₁, u_п, a₁ , q₁ и А для машин с D_а ≤ 0,99 м являются окончательными. В случае D_a > 0,99 м число пазов устанавливают после выполнения сегментировки статора.