3 Расчет обмотки статора

Расчет обмотки статора включает в себя определение числа пазов статора Z1 и числа витков в фазе обмотки статора W1. При этом число витков фазы обмотки статора должно быть таким, чтобы линейная нагрузка двигателя и индукция в воздушном зазоре как можно более близко совпадали с их значениями, принятыми предварительно при выборе главных размеров, а число пазов статора обеспечивало достаточно равномерное распределение катушек обмотки.

Чтобы выполнить эти условия, вначале выбирают предварительно значение зубцового деления tz1 в зависимости от типа обмотки, номинального напряжения и полюсного деления машины. Принимая номинальное напряжение равное 220 В, выберем предельные значения tz1 , мм, по таблице 9.11 [1], tz1max=18 мм и tz1min=14 мм.

Тогда возможные числа пазов статора Z1min и Z1max соответствующие выбранному диапазону определяются по формуле (6-16) [1]

, .

Z1min = 3,14·302,6/18 = 53,

Z1max = 3,14·302,6/14 = 68.

Принимаем число пазов статора двигателя Z1 =60, тогда число пазов на полюс и фазу q, найдем по формуле

q = Z1/(2·p·m),

где m - число фаз, m=3.

q = 60/2·2·3 = 5.

Зубцовое деление статора tz1 , мм, окончательно определим по формуле

tz1 =·D/(2·p·m·q). (3.1)

Тогда по (9.16) [1] получим

tz1 = 3,14·302,6/2·2·3·5 = 15,8 (мм).

Номинальный ток обмотки статора I1н , А, рассчитывается по формуле (9.18) [1]

,

где U1н - номинальное напряжение обмотки статора, В, U1н=220 В.

(А).

Число эффективных проводников в пазу u'п при условии, что параллельные ветви в обмотке отсутствуют, то есть а=1, предварительно определяется по формуле (9.17) [1]

,

.

При определении числа эффективных проводников в пазу руководствуются следующим: uп должно быть целым, а в двухслойной обмотке желательно, чтобы оно было кратно двум. Применение двухслойных обмоток с нечетным uп допускается лишь в исключительных случаях, так как это приводит к необходимости выполнять разновитковые катушки, что усложняет технологию изготовления и укладки обмотки.

Примем такое число параллельных ветвей обмотки а, при котором число эффективных проводников в пазу либо будет полностью удовлетворять приведенным ранее условиям, либо потребует лишь незначительного изменения.

Принимаем а=4 ([3], стр.76), тогда число эффективных проводников в пазу uп определяется по формуле (9.19) [1]

=а· ,

= 4·4,49 = 17,96.

Округляем до ближайшего целого значения число эффективных проводников в пазу =18.

Окончательное значение числа витков в фазе обмотки статора W1 определяется по формуле (9.20) [1]

,

.

Окончательное значение линейной нагрузки А, А/м, определяется по формуле (9.21) [1]

,

(А/м).

Значение линейной нагрузки А=38561 А/мм расходится с принятым ранее значением менее чем на 0,2%.

Коэффициент укорочения ky1 , учитывающий уменьшение ЭДС витка, вызванное укорочением шага обмотки, определяется по формуле (3.6) [1]

, (3.2)

где 1 - укорочение шага обмотки статора.

В двухслойных обмотках асинхронных двигателей шаг y1 выполняют в большинстве случаев с укорочением, близким к 1=0,8.

Шаг двухслойной обмотки y1 можно определить по формуле

,

.

Полученное значение шага y1 округляем до целого, тогда принимаем y1= 12.

Уточним укорочение шага двухслойной обмотки по формуле

,

.

Тогда по формуле (3.2)

.

Найдем коэффициент распределения обмотки, учитывающий уменьшение ЭДС распределенной по пазам обмотки по сравнению с сосредоточенной обмоткой. Он определяется по формуле (3.13) [1]

,

.

Значение обмоточного коэффициента kоб1 определим по формуле (3.5) [1]

.

Уточнённое значение обмоточного коэффициента равно

.

Окончательно значение магнитного потока Ф, Вб, определяется по формуле (9.22) [1]

,

(Вб).

Окончательно значение магнитной индукции в воздушном зазоре В, Тл, определяется по формуле (9.23) [1]

,

(Тл).

Полученное значение магнитной индукции в воздушном зазоре В=0,777 Тл не выходит за пределы рекомендуемой области, по рисунку 9.23,б [1] более чем на 5%. Пределы значений линейной нагрузки А, А/м и магнитной индукции в воздушном зазоре 37500-39500 А/м и 0,77-0,79 Тл соответственно.

Плотность тока в обмотке статора J1 , А/мм2, предварительно определяется по формуле (9.25) [1]

,

где AJ1 - произведение линейной нагрузки на плотность тока и определяется по рисунку 9.27, в [1], AJ1 =190 А/мм 3.

(А/мм2).

Сечение эффективного проводника qэф, мм2, предварительно определяется по формуле (9.24) [1]

,

(мм2).

Расчетное значение qэф=6,89 мм2, значит подразделяем эффективный проводник на 8 элементарных, тогда nэл=8 (см. стр. 9). Сечение элементарного проводника qэл определяется по формуле (9.26) [1]

.

(мм2).

Площадь поперечного сечения неизолированного провода по таблице П 3.2 [1] qэл=0,883 мм2.

Тогда сечение эффективного проводника qэф определим по формуле

,

(мм 2).

Уточняем плотность тока в обмотке статора J1 , (А/мм2), по формуле (9.27) [1]

,

(А/мм2).

На этом расчет обмотки статора заканчивается.