1.3 Уточнение ранее принятых параметров статора

Число витков в фазах обмотки статора:

m₁*W₁=3W₁= u_n1*Z₁/2=60*30/2=900;

Число витков в одной фазе обмотки статора: W₁=m₁*W1/m1-целое число;W1=300;

Проверяем линейную токовую нагрузку по длине окружности ротора: А₁= 2*I_1фном* W₁* m₁/ *d₁=2*6.6*300*3/3.14*0.1238=30.6*10³ [А/м]; сравнение с ранее принятой 30 показывает, что разница не превышает 2 %.

Магнитный поток на пару полюсов:

Ф= K_е/4,44*W₁*K₀₁*f₁=0.98*660/(4.44*300*0.91*50)=0.107 [Вб];

К₀₁=К_р1*К_у1.

Магнитная индукция в воздушном зазоре:

В_б=Ф/а_б*т*l₁;а_б=0.7;

В_б=0.107/0.7*0.194*0.117=0.67[Тл], что близко к ранее принятой индукции.

1.4 Форма и размеры паза статора, заполнение паза

Площадь поперечного сечения эффективного проводника обмотки статора находим по фазному току и допустимой плотности тока:S₁ [мм²].

Из [1] находим рекомендуемое произведение A_i*j_i; из кривой, приведенной на рис.7, при известном D₁ и 2р=2 находим A_i*j_i=260*10³ [A²/м³]. Тогда j₁= , где A₁=30*10³ [A/м] найдена ранее; j₁=260/30=8.6 [A/м²]; S₁=6.6/8.6=0.76 [мм²].

Площадь поперечного сечения элементарного проводника: S_1э=S₁/2=0.76/2=0.38 [мм²]. Из [1] из табл.5 выбираем нужный проводник: S_1э= 0.396 [мм²]; d=0.71; d_u=0.77; S₁=2*S_1э=2*0.396 =0.792[мм²];

Плотность тока в сечении выбранного проводника:

j₁=I_1фном/S₁=6.6/0.792=8.3 [А/мм²].

Для размещения проводников выбираем трапецеидальную форму паза. Зубец сердечника статора в этом случае имеет параллельные стенки и одинаковую площадь поперечного сечения по своей высоте. Глубина паза на статоре h_n1 равна высоте зубца, h_n1=h_z1. При расчетном магнитном потоке магнитная индукция по высоте зубца одинаковая. На рис.8 показан принятый паз сердечника статора с размерами.

Высота сердечника статора:

h_с1=(D₁-d₁)/2=(225-123.8)/2=50.6 [мм].

Допустимая магнитная индукция в ярме статора: В_я1=1.4-1.6 [Тл], принимаем В_я1=1.5 [Тл], электротехническая сталь марки 2013. Высота ярма :

К_с=0.97 - коэффициент заполнения сердечника сталью;

отсюда h_я1= Ф/2*В_я1*К_с*l₁=0.107/2*1.5*0.97*0.117=31 [мм].

На высоту паза статора остается размер:

h_n1=h_c1-h_я1=50.6-31=19.6 [мм];

Ширину зуба:

принимаем B_z1=1.8 [Тл];

b_z1 [мм].

Большая ширина паза на статоре:

b₁=*(d₁+2*h_п1)/Z₁-b_z1=3.14*(123.8+2*19.6)/30-5.6=11.5 [мм].

Меньшая ширина паза на статоре:

b₂=*(d₁+2*h_ш+2h_k)/Z₁-b_z1=3.14(123.8+2*0.5+2*3)/30-5.6=8 [мм];

h_ш=0.5(мм), h_k=3 (мм).

Периметр паза определяет пространство, заполняемое проводниками и пазовой изоляцией:

П₁=2h₁+b₁+b₂=2*16.1+11.5+8=51.7 [мм].

Площадь поперечного сечения паза:

Коэффициент заполнения паза изолированными проводниками:

Коэффициент заполнения паза медью:

5. Расчет конструктивных параметров ротора:

Число фаз в обмотке короткозамкнутого ротора считают равным числу пазов сердечника ротора:m₂=Z₂; обмотка в каждой фазе ротора включает в себя ½ витка. Число пазов на роторе выбираем по рекомендациям: при Z₁=72 и 2р=8 в табл.4 рекомендуют Z₂=86 без скоса пазов . Так как обычно рекомендуют Z₂<=1.25Z₁, то принимаем:Z₂=86.

Внешний диаметр сердечника ротора: D₂=d₁-2б=230-2*230.25*10^-3=229.5 [мм]; l₂=l₁=162.48 [мм]. Зубцовое деление сердечника ротора: t₂=D₂/Z₂=3.14*229.5/86=8.38 [мм]; t₂=8.38 [мм].

Внутренний диаметр ротора d₂ равен диаметру вала машины: d₂=d_B; d_B=K_B*D₁.

Из [1] по табл.5 находим при h=71-250 мм и 2р=2-8 величина К_В=0.23; тогда

d_B=0.23*0.349=0.08027 [м]=80.3 [мм].

Высота сердечника ротора:

h_c2=(D₂-d_B)/2=(229.5-80.3)/2=74.6 [мм].

Высота ярма ротора

h_2я=( D₂-2h_2п-d_B)/2.

Ток в стержне ротора:

где: K_м = 0,91; K₀₁ = 0,91; K₀₂ = 1; m₂ = Z₂ = 19; W₂ = 0,5.

Площадь поперечного сечения стержня:

,

где J₂ = 3·10⁶ (А/м) – плотность тока в стержне литой клети из алюминия.

1. Форма и размеры паза ротора, заполнение паза:

Паз ротора выбираем по [1] стр. 188 , принимаем:

b_ш = 1 (мм); h_ш = 0,7 (мм); h'_ш = 0,3(мм); h_П2 = 17 (мм);

Допустимая ширина зуба:

,

где: B_Z2 = 1,8 (Тл); K_c = 0,98.

Размеры паза:

2. Уточнение ранее принятых параметров ротора:

Уточним площадь поперечного сечения стержня:

Уточним плотность тока в стержне:

Уточним ширину зубца на всех уровнях по его высоте:

Уточним высоту паза:

Высота ярма ротора :

3. Расчет размеров короткозамыкающего кольца:

Площадь поперечного сечения коротко замыкающих колец:

Размеры замыкающих колец:

2. РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ МАШИНЫ

1. Эскиз магнитной цепи, линейные размеры участков:

В основе расчета лежит закон полного тока для замкнутой магнитной цепи. Для его поведения достаточно выделить из конструкции один сектор, включающий 1/2р часть поперечного сечения машины. Расчет ведем на один полюс противоположный полярности, размещенный на роторе (на пару полюсов противоположной полярности). На рис.14 приведен эскиз магнитной цепи машины. Пунктиром показана средняя линия движения магнитного потока пары полюсов. Магнитная цепь разделена на несколько последовательно соединенных участков. Каждый из них имеет свои конкретные линейные размеры: поперечное сечение для движения магнитного потока, среднюю длину пути потока на этом участке. Принимаем, что по длине участка магнитная напряженность материала и индукция в нем не изменяют своей величины. Эти параметры меняются при переходе к соседнему участку, имеющему иной материал и линейные размеры, что при одном и том же магнитном потоке приводит к изменению индукции и напряженности магнитного поля. В соответствии с эскизом магнитной цепи это следующие участки: воздушный зазор между полюсом статора и ротора; зубцовая зона сердечника ротора; ярмо сердечника статора; ярмо сердечника ротора.

Для расчета магнитной цепи машины следует знать: линейные размеры участков (длину вдоль силовой линии, ширину по нормали к ней), площадь поперечного сечения (нормального к направлению силовой линии), магнитный поток полюса машины, магнитную индукцию в сечении каждого участка, напряженность магнитного поля по длине каждого участка. Падение магнитного напряжения всей цепи найдем как сумму падений магнитного напряжения на перечисленных участках.