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(α/2))

k_Р1 = 0,5/(3  sin(15)) = 0,97.

32. Укорочение шага принимаем равным:

₁ =1, при 2р=6.

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

y_П1 = z₁ / 2p;

y_П1 = 36 / 6 = 6.

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

k_y1=sin(₁∙90)=1.

35. Обмоточный коэффициент по (9–13).

k_ОБ1 = k_Р1 · k_y1;

k_ОБ1 = 0,97 · 1 = 0,97.

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

Ф = В_ D₁l₁  10^-6/p;

Ф = 0,84  97  101,810^-6/3 = 0,0027 Вб.

37. Предварительное количество витков в обмотке фазы:

₁ = k_нU₁/(222 k_ОБ1(f₁/50) Ф);

₁ = 0,94  220/(222  0,97  0,0027) =362.

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

а₁ = 1.

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

N_П1 = ₁а₁(рq₁);

N_П1 = 362  1/(3  2) = 60,35.

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

N_П1 = 60.

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

₁ = N_П1рq₁а₁;

₁ = 60  3  2/1 = 360.

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

Ф = Ф₁/₁;

Ф = 0,0027  362/360 = 0,0027 Вб.

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

В_ = В_₁/₁;

В_ = 0,84  362/360 = 0,85 Тл.

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

I₁ = Р_н  10³/(3U₁cos);

I₁ = 1,1 10³/(3  220  0,74  0.75) = 3А.

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

А₁ = 10N_п1z₁I₁(D₁a₁);

А₁ = 10  60 36 3/(π  97  1) = 212,96 А/см.

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

При h = 80мм;

2р = 6;

В_С1 = 1,95 Тл.

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

t₁ = D₁z₁;

t₁ = π  97/36 = 8,46 мм.

2.2 Обмотка статора с трапецеидальными полузакрытыми пазами

48. Принимаем предварительное значение магнитной индукции в наиболее узком месте зубца статора по таблице 9–14.

В₃₁ = 1,95 Тл.

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

b₃₁ = t₁∙ В_ ∕( k_c В₃₁ );

b₃₁=8,46∙0,85∕ (0,97∙1,95)=3,8 мм.

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

h_c1=Ф∙10⁶∕(2∙k_c∙l₁∙В_c1);

h _c1=0,0027∙10⁶ ∕ (2∙0,97∙105∙1,95)=6,7 мм.

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

h _п1= [ (D _H1- D₁)∕ 2]- h _c1;

h _п1=[(139-97)/2]-6,7=14,3 мм

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

b₁=[ π∙( D₁ + 2∙ h _п1)/z₁]- b₃₁;

b₁=[ π∙(97+2∙14,3)/36]-3,8=7,17 мм

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

b’_ш1 ≈0,3√h ;

b’_ш1 ≈0,3√80=2,68 мм

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

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

b₂=[ π(97+2∙0,5−2,68)−36∙3,8]/(36−3,14)=4,97 мм

55. 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∙(7,17−4,97)+3,14∙(4,97−2,68)−2∙3,14(14,3−0,5)=0

56.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}=[(7,17+4,97)/2]∙(14,3−0,5−(4,97−2,68)/2)=77 мм².

57.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=80 мм.

S’_{п 1}=[(7,17+4,97)/2−0,1] ∙(14,3−0,5−(4,97−2,68)/2−0,1)=74,7 мм² .

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

S_и= b _и1∙(2∙ h _п1+ b₁+ b₂);

где b_и1=0,4 мм- ширина шлица.

S_и=0,2∙(2∙14,3+7,17+4,97)=8,13 мм².

59. 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∙7,17+0,75∙4,97=7,13 мм².

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

S’’_{п 1}= S’_{п 1}− S_и− S_пр

S’’_{п 1}=74,7−8,13−7,31=59,3 мм²

61. c(d^’)² определяем по формуле (9-36):

c(d^’)²= k _п∙ S’’_{п 1}/N_п1;

c(d^’)²=0,75∙55,9/25=1,68 мм².

62. Количество элементарных проводов с принимаем с=1.

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

d^’=√ k _п∙ S’’_{п 1}/ (N_п1∙ с);

d^’=√0,75∙59,3/60∙1=0,86 мм;

Из приложения 1 принимаем d/ d^’=0,74/0,859 мм.

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

k _п= N_п1∙ c(d^’)²/S’’_{п 1};

k _п=60∙1 (0,86^2)/59,3=0,75.

65. По формуле (9-38) определим ширину шлица:

b_ш1^’’= d^’+2b_и+0,4;

b_ш1^’’=0,86+2∙0,2+0,4=1,66 мм;

Принимаем b_ш1=b_ш1^’=1,66 мм.

66. Плотность тока в обмотке статора определим по формуле (9–39).

J₁ = I₁(cS · a₁);

J₁ = 3/(1  0,503 · 1 ) = 5,97 А/мм².

67. Найдём идеальную тепловую нагрузку от потерь в обмотке А₁J₁:

А₁J₁ = 212,96·5,97 = 1271,44 А²/(см  мм²).

По рисунку 9–8 определим допустимую тепловую нагрузку, умножив А₁J_1доп на коэффициент 0,75 т.к. n₁≠1500 об/мин.

А₁J_1доп = 2100·0,75=1575 А²/(см  мм²).

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

t_ср1 = (D₁ + h_п1)/z₁;

t_ср1 = π(97 + 14,3)/36 = 9,7 мм.

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

b_ср1 = t_ср1y_п1;

b_ср1 = 9,76 = 58,23 мм.

70. Средняя длина лобовой части обмотки по формуле (9–42).

l_л1 = (1,16+0,14p)b_ср1 + 15;

l_л1 = (1,16+0,143) 58,23 + 15= 107 мм.

71. Средняя длина витка обмотки по формуле (9–43).

l_cp1 = 2 · (l₁ + l_л1), мм;

l_cp1= 2 · (105 + 107) = 424 мм.

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

l_в1 = (0,19+0,1p) b_ср1+10;

l_в1 (0,19+0,13) 58,23+10=38,53 мм