1 Електромагнітний розрахунок

1.1 Визначення головних розмірів двигуна

1.1.1 Головними розмірами асинхронного двигуна є зовнішній діаметр статора d_se, і довжина осердя статора . Ці розміри жорстко пов’язані з висотою осі обертання вала h.

Висота осі обертання h, пов’язана з номінальною потужністю і синхронною частотою обертання двигуна. Її попереднє значення вибирається по 1, h = 63 мм.

1.1.2 Зовнішній діаметр статора d_se, визначається згідно [1] з урахуванням обраної величини h, d_se = 100 мм.

1.1.3 Попереднє значення внутрішнього діаметра статора визначається за співвідношенням

,

(1.1)

де – коефіцієнт, значення якого вибирається по [9], .

Підставляємо отримане значення у (1.1) мм.

1.1.4 Знаходимо довжину осердя статора. Починаємо з розрахунку його попереднього значення

(1.2)

де – розрахункова потужність, Вт;

А_s – лінійне навантаження, визначається по [1], А/см;

– магнітна індукція в повітряному проміжку, визначається по [1], Тл;

– обмотувальний коефіцієнт, який для одношарових обмоток статора приймається рівним 0,96 [1].

Розрахункова потужність визначається за формулою

,

(1.3)

де K_Е – коефіцієнт відношення ЕРС в фазі обмотки статора до номінальної фазної напруги, визначається по [1], K_Е = 0,96;

– номінальний ККД, визначається по [1],

– коефіцієнт потужності, визначається по [1].

Підставляємо отримані значення у (1.3).

Отримане значення підставляємо у (1.2).

В результаті розрахунку попереднє значення округляємо до цілого числа з точністю до 1 мм при < 100 мм і з точністю до 5 мм при > 100 мм.

Оцінка правильності вибору головних розмірів здійснюється за величиною , при правильному виборі головних розмірів λ ≈ 1,4.

1.2 Проектування статора

1.2.1 Для осердя статора і ротора приймаємо сталь марки 2013. Ізолювання листів сталі проводиться шляхом оксидування, у цьому разі коефіцієнт заповнення осердя сталлю .

Визначаємо кількість пазів статора

,

(1.4)

де 2р – кількість полюсів,

m_s – кількість фаз статора, m_s = 3;

q_s − кількість пазів статора на полюс і фазу, вибирається по [1].

Підставляємо отримані значення m_s, q_s та 2р у (1.4).

1.2.2 Приймаємо трифазну, одношарову концентричну обмотку (рис. 1.1).

Середній крок обмотки по пазах

.

Коефіцієнт скорочення обмотки і обмотувальний коефіцієнт визначається тільки коефіцієнтом розподілу обмотки [1]

.

Схему обмотки статора зображаємо на рис. 1.1.

1.2.3 Визначаємо попередню кількість витків у фазі обмотки статора

(1.5)

де U_sN – номінальна фазна напруга, U_sN = 220 В;

– попереднє значення магнітного потоку, Вб.

Попереднє значення магнітного потоку визначається за формулою

.

Підставляємо отримане значення Ф' у (1.5).

Для уточнення кількості витків необхідно визначити кількість ефективних провідників в пазу

,

(1.6)

де а_s − кількість паралельних віток обмотки статора, приймаємо а_s = 1.

Підставляємо значення а_s у (1.6)

Округляємо до цілого числа

Уточнюємо значення кількості витків

.

Рисунок 1.1 – Схема двоплощинної одношарової концентричної обмотки статора при = 24; 2р = 4; q_s = 2; а_s = 1.

Уточнюємо значення магнітного потоку, Вб

.

Визначаємо магнітну індукцію в повітряному проміжку, Тл

.

Для оцінки правильності визначення кількості витків уточнюється лінійне навантаження, А/см

,

(1.7)

де − номінальний фазний струм обмотки статора, А.

Номінальний фазний струм обмотки статора визначається за формулою

.

Підставляємо отримане значення у (1.7)

1.2.4 Розміри трапецеїдальних пазів статора (приклад на рис. 1.2):

1) зубцевий крок статора на розточці його осердя, мм

;

2) висота спинки статора, мм

(1.8)

де – магнітна індукція в спинці статора, вибирається по [1],

Рисунок 1.2 – Приклад зубцево-пазової структури осердя статора

Підставляємо отримане значення в (1.8)

3) висота паза статора, мм

;

4) ширина зубця статора b_ts по всій висоті його основної частини приймається однаковою

,

(1.9)

де − середнє значення магнітної індукції в зубцях статора, яке вибираємо по [1], Тл.

Підставляємо отримане значення у (1.9)

5) висота шліца приймається рівною 0,5 мм, відповідно [1];

6) ширина шліца, мм ;

7) менша b_s2 та більша b_s3 ширина паза відповідно:

;

.

3.2.5 Для обмоток статора застосовуємо провід ПЭТ-155 (клас нагрівостійкості F). При механізації обмотувальних робіт застосовують провід з механічно міцнішою ізоляцією марки ПЭТМ-155.

Попередній діаметр елементарного ізольованого проводу

,

(3.10)

де − коефіцієнт заповнення паза, який приймаємо по [1], ;

− площа поперечного перерізу паза, зайнята обмоткою, мм²;

N_c − кількість елементарних провідників в одному ефективному, N_c = 1.

Площа поперечного перерізу паза, зайнята обмоткою, визначається за формулою

,

(1.11)

де − площа поперечного перерізу паза напросвіт, мм²;

− площа поперечного перерізу прокладок на дні паза і під клином, мм²;

− площа поперечного перерізу корпусної ізоляції, мм².

Площа поперечного перерізу паза напросвіт визначається за формулою, мм²

_.

Площа поперечного перерізу прокладок на дні паза і під клином знаходиться як

.

Площа поперечного перерізу корпусної ізоляції визначається за формулою

,

(1.12)

де − товщина односторонньої корпусної ізоляції, приймаємо по [1], мм.

Підставляємо прийняте значення (1.12).

Підставляємо отримані значення S^’_sn, S_{is p}, у (1.11).

Підставляємо отримане значення в (1.11).

Вибираємо по [3, 7] найближчий стандартний провід:

1) найближчий стандартизований діаметр проводу ;

2) відповідний йому діаметр неізольованого проводу , площа поперечного перерізу якого .

Оскільки попереднє і остаточне значення не співпадають, тому уточнюємо коефіцієнт заповнення паза і ширину шліца

_,

_.

Після порівняння уточненого і заздалегідь прийнятого значення b_s1 остаточно приймається більше з них.

Визначаємо густину струму в провіднику обмотки статора, А/мм²

.

Проводимо оцінку правильності вибору за добутком лінійного навантаження А_s на цю густину струму : , А²/(см·мм²).

Максимально допустиме значення А²/(см·мм²).

1.2.6 Визначаємо розміри елементів обмотки статора:

1) середній зубцевий (або пазовий) крок статора, мм

;

2) середня ширина котушки обмотки статора, мм

;

3) середня довжина однієї лобової частини котушки, мм

;

4) середня довжина витка обмотки, мм

;

5) довжина вильоту лобової частини обмотки, мм

.