2. Обмотка статора

2.1 Параметры общие для любой обмотки

Для нашего двигателя принимаем однослойную всыпную обмотку из провода марки ПЭТВ ( класс нагревостойкости В ), укладываемую в трапециадальные полузакрытые пазы.

31. Обычно обмотку статора выполняют шестизонной; каждая зона равна 60 электрических градуса. При шестизонной обмотке коэффициент распределения

k_Р1 = 0,5/(q₁sin( /2))

k_Р1 = 0,5/(3  sin(20/2)) = 0,96.

32. Укорочение шага принимаем равным

₁ ≈ 0,8. при 2р=4.

33. Однослойную обмотку выполняем с укороченным шагом по формуле (9 – 10)

У_П1 = z₁ / 2p;

У_П1 = 36 / 4 = 9.

34. Коэффициент укорочения определяется по формуле (9-12)

K_b1=sin(₁∙90)=0,9.

35. Обмоточный коэффициент по (9 – 13)

k_ОБ1 = k_Р1 · k_y1;

k_ОБ1 = 0,92 · 0,9 = 0,828.

36. Предварительное значение магнитного потока найдём из формулы (9 – 14)

Ф = В_ D₁  10^-6/p;

Ф = 0.85  114  10510^-6/2 = 0,0051 Вб.

38. Предварительное количество витков в обмотке фазы

w ₁ = k_нU₁/(222 k_ОБ1(f₁/50) Ф);

w ₁ = 0,96  220/(222  0,828  0,0051) =225,2.

39. Количество параллельных ветвей обмотки статора а₁ выбираем как один из делителей числа полюсов

a₁ = 1.

40. Предварительное количество эффективных проводников в пазу найдём по (9 – 16)

N_П1 = w ₁а₁(рq₁);

N_П1 = 225,2  1/(2  3) = 37,5.

41. Значение N_П1 принимаем, округляя N_П1 до ближайшего целого значения

N_П1 = 38.

42. Выбрав целое число, уточняем значение ₁ по формуле (9 – 17)

w ₁ = N_П1рq₁а₁;

w ₁ =38  2  3/1 = 228.

43. Уточняем значение магнитного потока по (9 – 18)

Ф = Ф w ₁/ w ₁;

Ф = 0,0051  225,2/228 = 0.00503 Вб.

44. Уточняем значение индукции в воздушном зазоре по (9 – 19)

В_ = В_₁/₁;

В_ = 0,85  225,2/228 = 0,839 Тл.

45. Предварительное значение номинального фазного тока найдём по формуле (9 – 20)

I₁ = Р_н  10³/(3U₁cos);

I₁ = 3 10³/(3  220  0,83  0.85) = 6,4 А.

46. Уточняем линейную нагрузку статора по (9 – 21)

А₁ = 10N₁z₁I₁(D₁a₁);

А₁ = 10  38  36  6,4/(π  114  1) = 244,58 А/см.

47. Среднее значение магнитной индукции в спинке статора В_С1 найдём из таблицы 9 – 13

При h = 100мм;

2р = 4;

В_С1 = 1,65 Тл.

48. Зубцовое деление по внутреннему диаметру статора найдём по формуле (9 – 22)

t₁ = D₁z₁;

t₁ = π  114/36 = 9,94 мм.

2.2 Обмотка статора с трапецеидальными полузакрытыми пазами

49. Принимаем предварительное значение магнитной индукции в наиболее узком месте зубца статора по таблице 9 – 16

В₃₁ = 1.85 Тл.

50. Ширина зубца статора определяем по формуле ( 9-23 )

b₃₁ = t₁∙ В_ ∕( k_c В₃₁ );

b₃₁=9,94∙0,85∕ (0,97∙1,85)=4,71 мм.

51. Высота спинки статора определяем из формулы ( 9-24 )

h_c1=Ф∙10⁶∕(2∙k_c∙l₁∙В_c1);

h _c1=0,00503∙10⁶ ∕ (2∙0,97∙105∙1,65)=14,96 мм

52. Высота паза статора определяется по формуле (9-25)

h _п1= [ (D _H1- D₁)∕ 2]- h _c1;

h _п1=[(175-114)/2]-14,96=15,54 мм

53. Большая ширина паза определяется по формуле (9-26)

b₁=[ π∙( D₁ + 2∙ h _п1)/z₁]- b₃₁;

b₁=[ π∙(114+2∙15,54)/36]-4,71=7,94 мм

54. Предварительное значение ширины шлица определяется по формуле (9-34)

b’_ш1 ≈0,3√h ;

b’_ш1 ≈0,3√100=3 мм

55. Меньшая ширина паза определяется по формуле (9-27)

b₂=[ π(D₁ + 2h_ш1− b’_ш1)− z₁ · b_з1]/( z₁− π);

b₂=[ π(114+2∙0,5−3)−36∙4,71]/(36−3,14)=5,06 мм

56. Проверка правильности определения b_{1 ,}b₂ исходя из требования b₃₁=const

z₁ ·( b₁− b₂)+ π∙(b₂− b’_ш1)−2∙ π∙(h _п1− h _ш1)≈0

где h _ш1 =0,5 мм –высота шлица

36∙(7,94−5,06)+3,14∙(5,06−3)−2∙3,14(15,54−0,5)=15,69

57.Площадь поперечного сечения паза в штампе определяется по формуле (9-29)

S _п1=[( b₁+ b₂)/2]∙( h _п1− h _ш1−( b₂− b’_ш1)/2);

S_{п 1}=[(7,94+5,06)/2]∙(15,54−0,5−(5,06−3)/2)=84,37 мм²

58.Площадь поперечного сечения паза в свету определяется по формуле (9-30)

S’_{п 1}=[( b₁+ b₂)/2− b_c]∙ (h _п1− h _ш1−( b₂− b’_ш1)/2− h _c);

где b_c=0,1мм ,h _c=0,1мм –припуски на обработку сердечников статора и ротора электродвигателей с h=100 мм

S’_{п 1}=[(7,94+5,06)/2−0,1] ∙(15,54−0,5−(5,06−3)/2−0,1)=96,85 мм²

59. Площадь поперечного сечения корпусной изоляции определяется по формуле (9-31)

S_и= b _и1∙(2∙ h _п1+ b₁+ b₂);

где b_и1=0,25 мм- ширина шлица

S_и=0,25∙(2∙15,54+7,94+5,06)=11,02 мм²

60. Площадь поперечного сечения прокладок между верхней и нижней катушками в пазу , дне паза и под клином определяется по формуле (9-32)

S_пр=0,5∙ b₁+0,75∙ b₂;

S_пр=0,5 ∙7,94+0,75∙5,06=7,76 мм²

61.Площадь поперечного сечения паза , занимаемая обмоткой определяется по формуле (9-33)

S’’_{п 1}= S’_{п 1}− S_и− S_{пр ;}

S’’_{п 1}=37,73−11,02−7,76=18,95 мм²

c(d^’)² определяем по формуле (9-36)

c(d^’)²= k _п∙ S’’_{п 1}/N_п1;

c(d^’)²=0,75∙78,07/38=1,54 мм²

62. Количество элементарных проводов с принимаем с=1

Диаметр элементарного изолированного провода определяется по формуле (9-37)

d^’=√ k _п∙ S’’_{п 1}/ (N_п1∙ с);

d^’=√0,75∙78,07/38∙1=1,24 мм

Из приложения 1 принимаем d/ d^’=1,16/1,24 мм ;

63. Коэффициент заполнения паза определяется по формуле (9-35)

k _п= N_п1∙ c(d^’)²/S’’_{п 1};

k _п=38∙1(1,24/78,07)=0,74

64. Уточняем коэффициент заполнения паза по формуле (9-38)

b_ш1^’’= d^’+2b_и+0,4;

b_ш1^’’=0,61+2∙0,25+0,4=2,14 мм

Принимаем b_ш1=b_ш1^’=3 мм

65. Плотность тока в обмотке статора по (9 – 39)

J₁ = I₁(cS · a₁);

J₁ = 6,4/(1  1,057 · 1 ) = 6,05 А/мм².

66. Найдём идеальную тепловую нагрузку от потерь в обмотке А₁J₁

А₁J₁ = 244,58·6,05 = 1479,7 А²/(см  мм²).

По рисунку 9 – 8 для D_Н1 = 175 мм получаем допустимую тепловую нагрузку

А₁J₁ = 2200 А²/(см  мм²).

67. Среднее зубцовое деление статора найдём по (9 – 40)

t_СР1 = (D₁ + h_П1)/z₁;

t_СР1 = π(175 + 15,54)/36 = 16,61 мм.

68. Средняя ширина катушки обмотки статора найдём по (9 – 41)

b_СР1 = t_СР1у_П1;

b_СР1 = 16,61 9 = 149,49 мм.

69. Средняя длина лобовой части обмотки по (9 – 60)

l_л1 = (1,16+0,14p)b_ср1 + 15;

l_л1 = (1,16+0,142) 149,49 + 15= 230,5 мм.

70. Средняя длина витка обмотки по (9 – 43)

l_cp1 = 2 · (l₁ + l_л1), мм

l_cp1= 2 · (105 + 230,5) = 671 мм.

71. Длина вылета лобовой части обмотки по (9 – 62)

l_в1 = (0,19+0,1p) b_ср1+10;

l_в1 = (0,19+0,12) 149,49+10=68,46 мм