4. Расчет сердечника и обмотки статора

Форма паза статора зависит от параметров машины и выбирается по рекомендациям табл. 9. Практическое применение в машинах переменного тока получили следующие формы пазов сердечника статора: трапецеидальныеполузакрытые (рис. 7, а) и прямоугольные полуоткрытые или открытые (рис. 7, б, в).

При трапецеидальной форме паза зубцы статора имеют параллельные стенки и их сечение по высоте паза одинаково. Отсутствие в таких зубцах участков уменьшенного сечения способствует снижению магнитного напряжения зубцов; лучшему использованию активной зоны сердечника; уменьшению пульсации магнитной индукции в зазоре двигателя, магнитного напряжения воздушного зазора, добавочных потерь. Однако при таких пазах коэффициент заполнения паза медью невелик. Область применения полузакрытых пазов оп-

ределяется областью применения всыпной обмотки статора, выполняемой из проводов круглого сечения.

При пазах прямоугольнойформы зубцы статора имеют трапецеидальную форму с уменьшенным сечением со стороны воздушного зазора. Магнитная индукция в этом сечении зубцов имеет максимальное значение, что ведет к возрастанию магнитного напряжения зубцов. Большое раскрытие полуоткрытых, а тем более открытых пазов вызывает усиление пульсаций магнитной индукции в зазоре и способствует увеличению магнитного напряжения воздушного зазора и увеличению добавочных потерь. Однако при таких пазах выше коэффициент заполнения паза медью, так как проводники прямоугольного сечения расположены в пазу упорядоченно.

Рис. 7

Рекомендации по выбору формы паза статора и типа обмотки для двигателей общего назначения серии 4А основного исполнения при напряжении не более 1000 В приведены в табл. 9.

Размеры паза статораразличают в свету и в штампе. Размеры в свету несколько меньше размеров в штампе из-за неточности штамповки и некоторого уменьшения паза при сборке листов в сердечник, что учитывается припусками на штамповку по высоте и ширине паза. Значения этих величин можно принять в зависимости от высоты оси вращения двигателя (табл. 10).

Таблица 9

Выбор формы пазов и типа обмотки статора

Высота оси h, мм	2 p	Форма пазов статора	Тип обмотки статора	Рекомендуемые значения магнитной индукции, Тл при исполнении двигателе по способу защиты IР44
160	2	Трапецеидальные,	Двухслойная	1,75 – 2,0	1,45 – 1,7
		полузакрытые	всыпная
	4	То же	Однослойная	1,75 – 2,0	1,45 – 1,7
			всыпная
	6	«	То же	1,70 – 1,85	1,35 – 1,5
	8	«	»	1,70 – 1,85	1,10 – 1,2
180 – 250	2	«	Двухслойная	1,70 – 1,90	1,45 – 1,6
			всыпная
	4, 6	«	Одно-, двухслой-	1,70 – 1,90	1,45 – 1,6
			ная всыпная
	8	«	Двухслойная	1,70 – 1,85	1,10 – 1,2
			всыпная
280 – 355	2, 4,	Прямоуголь-	Двухслойная	1,70 – 1,90	1,40 – 1,6
	6, 8	ные полуот- крытые	из жестких полу-катушек
	10	Трапецеи-	Двухслойная	1,60 – 1,80	1,30 – 1,40
		дальные полу-	концентрическая
		закрытые	всыпная
	12	То же	То же	1,60 – 1,80	1,15 – 1,2

Примечание. При исполнении двигателей по способу защитыIР23 рекомендуется значения магнитной индукции увеличить на 8 %.

Таблица 10

Припуски по высоте и ширине

Высота оси вращения , мм	Припуск по высоте и ширине, мм
50 – 132 160 – 250 280 – 355	0,1 0,2 0,3

Трапецеидальные полузакрытые пазы(см. рис. 7,а). Размеры трапецеидального паза выбирают такими, чтобы зубец имел параллельные стенки.

_{Зубцовое деление статора, мм,}

_{. (4.1)}

Ширина зубца, мм, определяется по допустимому значению магнитной индукции в зубце статора (см. табл. 9):

; _(4.2)

Высота зубца, мм,

. (4.3)

Значение высоты спинки статора определяется допустимыми величинами магнитной индукции в спинке статора (см. табл. 9):

; _(4.4)

при = 0,64.

Наименьшая ширина трапецеидального полузакрытого паза в штампе, мм,

;_(4.5)

где _.

Наибольшая ширина паза в штампе, мм,

_(4.6)

где _.

Ширина шлица паза статора должна быть такова, чтобы при принятой толщине пазовой изоляции через шлицы можнобыло уложить в пазы катушки (секции) по одному проводу. Обычно 4,0 мм.

Высота шлица 0,8 – 1,2 мм. Угол = 45° в двигателях с высотой оси вращения 250 мм и =30° в двигателях с 280 мм. Тогда высота клиновой части паза, мм, при =45° при =30°

Площадь поперечного сечения трапецеидального паза в штампе, мм²:

, (4.7)

где

Прямоугольные полуоткрытые пазы (см. рис. 7,б).Ширина зубца в узком месте, мм,

. (4.8)

Максимальное значение магнитной индукции в зубце статора может быть предварительно принято по табл. 9.

Ширина полуоткрытого паза в штампе, мм,

, (4.9)

где

Для полуоткрытых пазов отношение 0,46 – 0,56, причем большие значения относятся к меньшим диаметрам .

Высота шлица 0,8 –1,2 мм; высоту клиновой части паза принимают при2р= 2 равной 3,5 мм; при2р = 4,6 и более – 3,0 мм.

Ширину шлица полуоткрытого паза, мм,

_(4.10)

Высота паза (зубца) определяется по формуле (4.3), высота части паза, занимаемой обмоткой, мм,

_(4.11)

Прямоугольные открытые пазы (см. рис. 7, в). Размеры открытых пазов определяют аналогично размерам полуоткрытых пазов.

По окончании расчета размеров пазов статора нужно выполнить эскиз зубцового деления статора с соблюдением масштаба и простановкой размеров.

Обмотка статора предназначена для создания вращающегося магнитного поля. Принципы построения и основные элементы обмоток переменного тока рассматриваются в теоретическом курсе. В данной работе отражены специальные вопросы проектирования обмоток.

В ходе проектирования обмотки статора определяются конструктивные особенности обмотки; геометрические размеры; электрические параметры; строится развертка обмотки.

В асинхронных двигателях с высотой оси вращения 160 мм применяют двухслойные обмотки с укороченным шагом. Пример такой обмотки с параметрами= 24;= 2;= 5;= 6;= 4;= 1 приведен на рис. 8.

Тип обмотки.Обмотки статора разделяются нав с ы п н ы е(с мягкими катушками) и обмотки с жесткими катушками (полукатушками). Всыпная обмотка изготавливается из обмоточного провода круглого сечения. Провод наматывают на шаблон для придания катушке предварительной формы. Затем катушки укладывают в заранее изолированные пазы. После укладки катушек и закрепления их в пазах посредством клиньев или крышек производят формовку лобовых частей и их бандажирование. Затем обмотанный статор пропитывают специальными лаками и составами. Всыпные обмотки получили наибольшее применение в асинхронных двигателях напряжением до 1000 В, т. к. являются более технологичными при изготовлении и обеспечивают наиболее благоприятные условия использования зубцовой зоны статора.

При выборе класса нагревостойкости и конструкции системы изоляции можно руководствоваться данными серии 4А: в двигателях с высотами оси вращения = 50 – 132 мм применяют систему изоляции класса нагревостойкости В (допустимая температура нагрева – 130^оС), а в двигателях с= 160 – 355 мм – класса нагревостойкости F (допустимая температура – 155^оС, рабочая – 115 ^оС).

Конструкции изоляции обмоток статора, применяемые в двигателях серии 4А, приведены табл. П 2.1, 2.2.

Число пазов на полюс и фазу

. (4.12)

Пазовые стороны одной катушечной группы, расположенные в соседних пазах, занимают пазов и образуют фазную зону, определяемую углом

. (4.13)

Наибольшее применение в трехфазных асинхронных двигателях получили шестизонные обмотки с = 60°, еслицелое число.

Полюсное деление машины, измеренное в пазах,

. (4.14)

Шаг обмотки, измеренный в пазах,

, (4.15)

где – относительный шаг обмотки; 0,58 – 0,63 при2р = 2 и

0,8 – 0,89 при2р ≥ 4; выбирается такое значение из рекомендованного интервала, чтобы шаг обмоткиполучился целым числом.

Коэффициент укорочения

. (4.16)

Коэффициент распределения

. (4.17)

Обмоточный коэффициент– один из важных параметров обмотки статора.Для основной гармоники ЭДС обмоточный коэффициент

. (4.18)

Номинальный ток статора

. (4.19)