4. Расчет ротора

1. Воздушный зазор (по рис. 9.31) δ = 0,5 мм.

2. Число пазов ротора (по табл. 9.18) Z₂ = 38.

3. Внешний диаметр ротора D₂ = D - 2δ = 0,123 - 2·0,5·10^-3 = 0,122 м.

4. Длина магнитопровода ротора l₂ = l₁ = 0,16 м.

5. Зубцовое деление ротора

t_Z2 = πD₂/Z₂ = 3,14·0,122/38 = 0,01 м = 10,08 мм.

6. Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник ротора непосредственно насаживается на вал; по (9.102)

D_j = D_B = k_В D_a = 0,23 · 0,225 = 0,05175 = 50 мм

(k_в,=0,19 — по табл. 9.19).

7. Ток в обмотке ротора по (9.57)

I₂ = k_iI₁v_i = 0,92 · 21 · 11,33 = 218,89 А,

где по (9.58) k_i= 0,2 + 0,8·cosφ = 0,2 + 0,8 · 0,9 = 0,92;

по (9.66)

v_i=

(пазы ротора выполняем без скоса — k_ск =1)

8. Площадь поперечного сечения стержня (предварительно) по (9.68)

q_п = I₂/J₂ = 218,89/(2,5·10⁶) = 87,556 ·10^-6 м² = 87,556 мм² (плотность тока в стержне литой клетки принимаем J₂ = 2,5·10⁶А/м²).

9. Паз ротора определяем по рис. 9.40, б. Принимаем b_ш = 1,5 мм; h_ш = 0,7 мм;

= 0,3 мм.

Допустимая ширина зубца по (9.75)

b_Z2доп= мм;

(принимаем В_Z2 = 1,8 Тл по табл. 9.12).

Размеры паза (см. рис. 9.40): по (9.76)

b₁= мм;

b₂= мм;

по (9.78)

h₁ =(b₁ -b₂)Z₂ /2π= (5,55-2,27) ·38/6,28 = 19,84 мм;

10. Уточняем ширину зубцов ротора по формулам табл. 9.20:

= мм;

= мм;

Принимаем (см. рис. ,9.73, б) b₁ = 5,55; b₂ =2,27 мм; h₁ = 19,84 мм.

Полная высота паза

h_п2= мм;

11. Площадь поперечного сечения стержня по (9.79)

q_c= мм²;

Плотность тока в стержне

J₂ = I₂/ q_c = 218,89/91,7·10^-6 =2,38 ·10^-6 А/м.

12. Короткозамыкающие кольца (см рис. 9.37, б). Площадь поперечно сечения кольца по (9.72)

q_кл = I_кл/ J_кл = 781,75/2,023·10⁶ =386,4мм².

По (9.70) и (9.71)

I_кл = I₂/ Δ = 218,89/0,28 =781,75А,

Δ=2sinа_z/2=2sinπp/Z₂=2sin3,14·1/38=0,28;

J_кл = 0,85J₂ = 0,85·2,38·10⁶ = 2,023·10⁶ А/м².

Размеры короткозамыкающих колец:

h_кл = 1,25h_п2 = 1,25·24,74 = 31 мм;

b_кл = q_кл /h_кл = 387/31 = 13 мм;

q_кл = b_клh_кл = 13 ·31 = 403мм²;

D_к.ср = D₂ - h_кл = 122 - 31 = 91 мм

5. Расчет магнитной цепи

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

1. Магнитное напряжение воздушного зазора по (9.103)

F_δ= А;

k_δ = ,

γ₁ = ,

2. Магнитное напряжение зубцовой зоны статора по (9.104)

F_Z1 = 2h_Z1H_Z1, = 2 ·23,82·10^-3·2070 = 98,614 А,

где h_Z1 = H_п1,= 23,82 мм (см п. 20 расчета);

расчетная индукция в зубцах по (9.105)

B_Z1= Тл;

(b_Zl = 4,69 мм по п. 19 расчета; k_cl = 0,97 по табл. 9.13). Так как В'_Z1 > 1,8 Тл, необхо­димо учесть ответвление потока в паз и найти действительную индукцию в зубце B_Z1. Коэффициент k_пх по высоте h_Zx = 0,5 h_Z по (4.33)

k_пх= ,

b_пх= ;

по (4.32)

.

Принимаем B_Z1 = 1,9 Тл, проверяем соотношение B_Z1 и:

1,9 = 1,909 - 1,256 ·10^-6 · 2070 · 2,14 = 1,9

где для B_Z1 = 1,9 Тл по табл. П1.7 H_Z1 = 2070 А/м.

3. Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора по (9.108)

F_Z2 = 2h_Z2H_Z2, = 2 ·0,054·2070 = 223,56 А,

при зубцах по рис. 9.40, б из табл. 9.20 h_Z2 = h_п2 -0,1b₂ = 24,74-0,1·2,27 = 24,513 мм; индукция в зубце по (9.109)

B_Z2= Тл;

по табл. П1.7 для B_Z2 = 1,76 Тл находим H_Z2 = 1520 А/м,

4. Коэффициент насыщения зубцовой зоны по (9.115)

k_Z=1+ .

5. Магнитное напряжение ярма статора по (9.116)

F_a = L_aH_a = 0,099 · 750 = 74,25 А,

по (9.119)

L_a=м,

h_a=м;

пo (9.117)

B_а= Тл

(при отсутствии радиальных вентиляционных каналов в статоре h'_a = h_а=0,027 для В_а = 1,6 Тл по табл. П1.6 находим Н_а = 750 А/м.

6. Магнитное напряжение ярма ротора по (9.121)

F_j = L_j/H_j = 97,41 • 10^-3 • 327 = 31,85 А. По (9.127)

L_j=м,

h_j=м;

пo (9.117)

B_j= Тл

где по (9.124) для четырехполюсных машин при 0,75 (0,5D₂ –h_п2)<D_j

h=м;

где для т_k2 = 1,28 Тл по табл. П1.6 находим Hj = 327 А/м.

7. Магнитное напряжение на пару полюсов (по 9.128)

F_ц = F_δ + F_Z1 + F_Z2 + F_a + F_j = 651 +98,614 + 223,56 + 74,25 + 31,85 = 1079,274A.

8. Коэффициент насыщения магнитной цепи по (9.129)

k_μ = F_ц /F_δ = 1079,274/651 = 1,65.

9. Намагничивающий ток по (9.130)

I_μ= А;

Относительное значение по (9.131)

I_μ* = I_μ /I_1ном = 5,56/21 =0,26.