Значение коэффициент дифференциального рассеяния двухслойной обмотки статора

	Значения коэффициента
	двигатель с короткозамкнутым ротором	двигатель с фазным ротором
1,5	0,0450	0,0470
2	0,0235	0,0235
2,5	0,0170	0,0180
3	0,0111	0,0111
4	0,0062	0,0062
5	0,0043	0,0043
6	0,0030	0,0030
8	0,0021	0,0021

При полузакрытых и полуоткрытых пазах статора и полузакрытых пазах ротора коэффициент воздушного зазора учитывает влияние зубчатости статора и ротора на магнитное сопротивление воздушного зазора:

;

; (4.39)

При открытых пазах статора и ротора вместо и подставляют соответственно и . При закрытых пазах на роторе

Коэффициент магнитной проводимости рассеяния лобовых частей обмотки статора

Коэффициент магнитной проводимости рассеяния обмотки статора

(4.41)

Индуктивное сопротивление рассеяния одной фазы обмотки статора, Ом,

_(4.42)

В относительных единицах

. (4.43)

Полученное относительное значение должно находиться в пределах интервала 0,08 – 0,16. В противном случае необходимо изменить те параметры проектирования, от которых зависит индуктивное сопротивление обмотки, и повторить расчеты.

Схема укладки обмотки выполняется на миллиметровой бумаге и строится с учетом шага обмотки y₁.

Шагом обмотки y₁ (4.15) называется расстояние между верхней и нижней сторонами катушек в двухслойной обмотке. Если он равен полюсному делению (y₁ = , то шаг обмотки называется диаметральным, если меньше – укороченным. Двухслойные обмотки с диаметральным шагом почти не применяются, так как не обеспечивают создания синусоидального распределения магнитного поля, что является одним из основных требований, предъявляемых к обмотке статора. Несинусоидальное поле ухудшает работу машины.

При целых q проводники каждой фазы на каждом полюсном делении занимают q пазов обмотки. Число q определяет число катушек в катушечной группе. Катушечные группы, соединяясь между собой, образуют обмотку фазы. Число катушечных групп в фазе двухслойных обмоток k = 2p, во всей обмотке 2pm₁ .

Катушечные группы соединяются в фазы, сохраняя направление тока в фазе. Обмотка фазы должна иметь a число параллельных ветвей. Параллельные ветви обмотки должны быть выполнены так, чтобы направление тока в проводах и полярность полюсов сохранялись.

Наиболее распространенным способом изображения схемы обмоток является развертка окружности статора на плоскость. В двухслойных обмотках паз изображается двумя рядом расположенными линиями. Исходными данными для составления схемы обмотки являются числа пазов статора (Z), полюсов (2p), фаз (m₁), параллельных ветвей (a₁). Процесс выполнения схемы обмоток упрощается при использовании таблицы алгоритма укладки. Порядок составления схемы и таблицы обмотки рассмотрим на примере.

Дано: Z = 24; 2p = 4; a₁ = 1; = 5/6;

полюсное деление = 24/4 = 6;

число пазов на полюс и фазу q = Z /(2pm₁) = 24/(4∙3) = 2;

шаг обмотки y₁ = 5/6  = 5.

Находим начала фаз. В данной обмотке угол между соседними пазами  составляет 360 /12 = 30 ^º , так как на 360 эл. град. приходится 12 пазов. Тогда расстояние между фазами – четыре паза (120º/30º).

Следовательно, начала фаз располагаются так : 1-я фаза – 1-й паз; 2-я – 5-й; 3-я – 9-й.

Алгоритм укладки обмотки приведен в табл.15.

Таблица 15

Алгоритм построения схемы укладки обмотки

Слой	Начало обмотки	Номера пазов								Конец обмотки
Верхний	С1	1	2	7	8	13	14	19	20	С4
Нижний		6	7	12	13	18	19	24	1
Верхний	С2	5	6	11	12	17	18	23	24	С5
Нижний		10	11	16	17	22	23	4	5
Верхний	С3	9	10	15	16	21	22	3	4	С6
Нижний		14	15	20	21	2	3	8	9

Схема соединения катушечных групп в параллельных ветвях фазы обмотки может быть уточнена с помощью так называемых условных схем (ГОСТ 2.705-70). Условная схема соединения катушечных групп для рассматриваемого примера приведена на рис. 12 (стрелками указано направление тока).

Рис. 12

В пояснительной записке к курсовой работе студент должен представить таблицу с алгоритмом и схему укладки обмотки статора на миллиметровой бумаге (см. рис. 8).

5. РАСЧЕТ СЕРДЕЧНИКА И ОБМОТКИ КОРОТКОЗАМКНУТОГО

РОТОРА

Форма паза ротора (рис. 13) зависит от мощности двигателя, числа полюсов 2ри требуемых пусковых характеристик.

В двигателях небольшой мощности обычно применяют пазы овальной формы (рис. 13,а,б).С ростом мощности для двухполюсных двигателей используют пазы бутылочной формы или овальные с уменьшенным сечением в верхней части (рис. 13, в, г), в которых явление вытеснения тока в стержнях ротора оказывается более эффективным. Это способствует улучшению пусковых свойств короткозамкнутых двигателей (уменьшению начального пускового тока и увеличению начального пускового момента). Для двигателей с 2р > 4 применяют пазы, представленные на рис. 13, а, б.

Рис. 13

Рекомендации по выбору формы пазов короткозамкнутого ротора асинхронных двигателей серии 4А представлены в табл. 16.

Размеры паза ротора.

Зубцовое деление ротора, мм,

_(5.1)

Ширина зубца ротора определяется значением магнитной индукции в сечении зубца, мм:

(5.2)

Высота зубца (паза) ротора, мм,

_(5.3)

Таблица 16

Выбор формы паза ротора

Высота оси , мм	2р	Форма паза ротора (по рис. 13)	Рекомендуемые значения магнитной индукции при исполнении двигателя по способу защиты IР44, Тл
160 – 225	2	a	1,75 – 1,95	1,35 – 1,45
	4	б,в	1,55 – 1,80	1,20 – 1,35
	6	в	1,65 – 1,90	1,05 – 1,15
	8	б,в	1,65 – 1,90	0,75 – 0,85
250	2	г	1,70 – 1,95	1,35 – 1,45
	4	а	1,65 – 1,90	1,15 – 1,25
	6	a	1,65 – 1,90	1,05 – 1,15
	8	a	1,65 – 1,90	0,75 – 0,85
280 – 355	2	г	1,60 – 1,85	1,35 – 1,45
	4	б,в	1,80 – 2,00	1,15 – 1,25
	6	То же	1,65 – 1,90	1,05 – 1,15
	8	«	1,65 – 1,90	0,75 – 0,85
	10, 12	«	1,65 – 1,90	0,75 – 0,85

Примечание. При исполнении двигателя по способу защитыIР23 рекомендуемые значения магнитной индукции увеличить на 8 %.

Высота спинки сердечника ротора ,мм, определяется допустимым значением магнитной индукции в спинке ротораВ_с2(см. табл. 16):

при= 0,64. _(5.4)

Размеры овальных пазов, выполненных по рис. 13, а, б,рассчитывают таким образом, чтобы зубцы ротора имели параллельные стенки. Для этого диаметры пазов определяют по формулам:

диаметр в верхней части паза, мм,

; (5.5)

в нижней части

. (5.6)

Для овальных полузакрытых пазов (рис. 13,а) = (0,50 – 0,70) мм,

= (1,0 – 1,5) мм.

Диаметр в нижней части паза должен быть не менее 3,5 мм у двигателей с мм. Расстояние между центрами окружностей овального паза, мм,

. (5.7)

В случае овального закрытого пазав выражениях (5.6) и (5.7) вместо высоты шлицаследует подставить высоту мостика= (0,5 – 1,0) мм. При овальном закрытом пазе (рис. 13,в) больший диаметр определяется по уравнению (5.6), но вместо нужно подставить ширину зубца в расчетном сечениипо формуле (5.2). Меньший диаметр этого паза, мм,

(5.8)

Площадь поперечного сечения овального паза в штампе, мм²,

. (5.9)

Бутылочные пазы(рис. 13, г)в курсовой работе рекомендуется не использовать и заменить их на овальные закрытые пазы, несмотря на рекомендации табл. 16.

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

Короткозамкнутая обмотка(клетка) ротора АД выполняется из алюминия путем заливки пазов сердечника ротора, поэтому размеры и форма стрежней этой обмотки определяются размерами и формой пазов сердечника ротора.

Целью расчета обмотки ротора является определение геометрических и электрических параметров обмотки. К электрическим параметрам относятся величины активного и индуктивного сопротивлений.

Активное сопротивление зависит от размеров стержней клетки, удельного сопротивления материала, из которого изготовлены стержни (алюминий), рабочей температуры ротора (115 ^оС) с учетом вытеснения тока на поверхность стержня.

Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора обусловлено следующими видами рассеяния магнитного потока: пазовым, лобовым, дифференциальным (связанным с высшими гармониками поля) и в общем случае рассеянием скоса пазов ротора.

Номинальный ток в обмотке ротора, А,

, (5.10)

для короткозамкнутого ротора 0,5;;= 1.

Рабочий ток в стержне роторапри короткозамкнутой обмотке в номинальном режиме, А,

. (5.11)

Плотность тока в стержне ротора, А/мм²,

. (5.12)

Рекомендуемые значения плотности тока обмотки ротора находятся в интервале (2,5 – 3,5) А/мм². При этом нужно учесть, что площадь стержняравна площади паза ротора.

Размеры короткозамкнутого кольцалитой клетки определяются выражениями (рис. 14):

поперечное сечение, мм²,

; (5.13)

высота кольца, мм,

; (5.14)

длина кольца, мм,

; (5.15)

средний диаметр кольца, мм,

. (5.16)

Активное сопротивление стержняобмотки в рабочем режиме, приведенное к рабочей температуре 115^оС ,

. (5.17)

Активное сопротивление участка короткозамыкающего кольцамежду двумя соседними стержнями при расчетной рабочей температуре 115^оС, Ом

. (5.18)

Коэффициент приведениятока кольца к току стержня:

при

; (5.19)

при

. (5.20)

Активное сопротивление колец, приведенное к току стержня, Ом,

. (5.21)

Активное сопротивление обмотки ротора,Ом,

(5.22)

Коэффициент приведения сопротивления обмотки роторак обмотке статора

(5.23)

Активное сопротивление обмотки ротора, приведенное к обмотке статорав рабочем режиме,

. (5.24)

В относительных единицах

. (5.25)

Полученное значение должно находиться в интервале 0,02 – 0,03.

Определение индуктивного сопротивления обмотки ротора.

Коэффициент магнитной проводимости рассеяния ротора в номинальном режиме (рис. 15) рассчитывается

для овального полузакрытого паза –

; (5.26)

для овального закрытого паза –

, (5.27)

где .

Коэффициент дифференциального рассеяния ротора определяется по рис. 16при.

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния

. (5.28)

Коэффициент магнитной проводимости рассеяния короткозамыкающих колец литой клетки ротора

. (5.29)

Общий коэффициент магнитной проводимости рассеяния обмотки ротора в номинальном режиме

. (5.30)

Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора в номинальном режиме

. (5.31)

Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора, приведенное к обмотке статора в номинальном режиме,

. (5.32)

В относительных единицах

. (5.33)

Полученное значение должно находится в интервале 0,08 – 0,16.

Результаты расчета электрических сопротивлений обмотки ротора свести в табл. 17.

Таблица 17

Сопротивления обмотки короткозамкнутой ротора

Коэффициент приведения	Активное сопротивление		Индуктивное сопротивление
	Ом	о.е.	Ом	о.е.