10. Обмотка статора асинхронного двигателя

10.1 Тип обмотки статора – двухслойная всыпная (таблица 5.9,стр. 64), число параллельных ветвей а₁=2 ( стр. 70) где пазовые стороны одной катушечной группы, расположенные в соседних пазах, занимают q₁ пазов и образуют фазную зону, определяемую углом α.

10.2 Число пазов на полюс и фазу(5.40)стр.73 q₁ = Z₁ /2pm₁ , где m₁ – число фаз обмотки статора; q₁ = 72/8*3=3 паза.

10.3 Шаг по пазам ( таблица  5.16, стр. 77)

τ= Z₂ / 2p=12 пазов;

y₁ < τ = 8 пазов;

k_об1 =0,902 – обмоточный коэффициент; k_у1 =0,94 – коэффициент укорочения, учитывающий уменьшение ЭДС, обусловленное укорочением шага обмотки; k_р1 =0,96 – коэффициент распределения, учитывающий уменьшение ЭДС основной гармоники, обусловленное распределением обмотки в пазах. β=0,788 – относительный шаг обмотки

1 0.4 Ток статора в номинальном режиме работы двигателя (5.47) стр.77

I_1ном=Р_ном*10³/m₁U_1номη'cos',

I_1ном=22*10³/3*220*0.885*0.84=45.09 А.

10.5 Число эффективных проводников в пазу статора (5.46) стр.77

u_п= 10^-3A/I_ном,

u_п= ————–––––––  =18,19 проводников;

принимаем u_п=18 проводников.

10.6 Число последовательных витков в обмотке фазы статора (5.48) стр.77

W₁=p q₁u_п /а₁ , W₁=4*3*18/2=107  витков.

10.7 Плотность тока в обмотке статора ( рисунок 5.11, стр. 78)

Δ₁=5.3 А/мм² ,

10.8 Сечение эффективного проводника обмотки статора (5.49) стр.77

q_1эф =I_1ном /а₁Δ₁ , где Δ₁ – плотность в обмотке статора, q_1эф =45.09 /2*5.3=4.253мм². По таблице П. 1.1, стр. 333 принимаем провод с сечением q_1эл=0.985 мм²(ближайшее к расчетному); d_1эл=1.12мм; n_эл =4; d_из=1.2 мм. В соответствии с классом нагревостойкости изоляции F выбираем обмоточный провод марки ПЭТ-155. Площадь поперечного сечения элементарного проводника q_1эл = q_1эф / n_эл , где n_эл=4  количество элементарных проводов в одном эффективном проводнике; q_1эф =4.253/4=1.063 мм².

10.9 Толщина изоляции для полузакрытого паза при двухслойной обмотке и классе нагревостойкости F (таблица 5.12, стр. 74): по высоте h_из=0.9мм; по ширине b_из=0.8мм.

10.10 Площадь изол яции в пазу( таблица 5.12, стр. 74) S_П.Из =0.9b'_п1+0.8h_п1 , S_П.Из  =0.9*6+0.8*25=25.4 мм².

S_Из.Пр. =0.4b_п1+0.9b'_п1 , S_Из.Пр.=0.4*8.3+0.9*6=8.12 мм².

10.11 Площадь паза в свету, занимаемой обмоткой (5.52) стр.79 S'_п =0.5(b_п1 +b'_п1)h_п1-S_П.Из -S_Из.Пр.  , где S'_п =0.5x*(8.3+6)*25-25.4-8.12=145.23 мм².

10.12 Коэффициент заполнения паза статора изолированными проводниками (5.51) стр.79 k_з1 =n_пd²_из/S'_п  , где n_п – число проводников в пазу n_п=u_пn_эл , n_п=4*18=72 проводника d_из =1.2мм- диаметр изолированного проводника; k_з1=72*1.2²/145.23=0.713.

10.13 Уточнение значения плотности тока в обмотке статора (5.55) стр.80

Δ₁ =I_1ном/n_элq_1эл а₁ , Δ₁ =45.09/4*0.985*2=5.302 А/мм².

 

4k_вf₁W₁k_об1

0,92*220

10.14 Уточненное значение электромагнитных нагрузок (5.56 и 5.57) стр.80 A₁ =I_1номu_пZ₁ /10^-3πD₁ а₁ ,  A₁ =45.09*18*72/10^-3*3.14*259*2=372*10² А/м. B_δ=Ф/α_iτl_i*10^-6, где Ф-основной магнитный поток; B_δ=0.0093/0.64*98*185*10^-6=0.8Тл,  что соответствует рекомендуемым значениям  (рисунок  5.2, стр. 58);    Ф= —–––––––     ,

Ф

К_е*U_ном

4К_В*f₁*W₁*к_об.

4*1.11*50*108*0.902

= —––––––—–––    =0,0093 Вб.

10.15 Размеры катушек статора: Среднее зубцовое деление (5.59)стр.80 t_1ср =π(D₁+h_z1 )/Z₁  ,  t_1ср =3.14(250+27.5)/72=12.1 мм.

Средняя ширина катушки (5.60)стр.80 b_1ср=t_1ср y_1ср  , где y_1ср=7-среднее значение шага концентрической обмотки; b_1ср =12.1*7=84.7 мм.

10.16 Средняя длина лобовой части катушки (5.61) стр.80 l_л1 =(1.16+0.14p)b_1ср+15,  l_л1  =(1.16+0.14*4)*84.7+15=160.68 мм.

10.17 Средняя длина витка обмотки статора (5.62) стр.80 l_1ср =2(l₁+l_л1 ) ,  l_1ср =2(185+160.68)=691 мм.

10.18 Длина вылета лобовой части  обмотки (5.64) стр.80 l_в1 =(0.12+0.15p )b_1ср+10,  l_в1 =(0.12+0.15*4)*84.7+10=70.9 мм.

10.19Активное сопротивление одной фазы обмотки статора, приведенное к рабочей температуре (5.67) стр.81

r₁ =р_cuW₁l_1ср10³/n_элq_1эла₁ ,  где

р_cu -удельное электрическое сопротивление меди при расчетной рабочей температуре (таблица 2.1, стр. 31) при t=115˚C выбираем медный провод с удельным электрическим сопротивлением=24,4дляобмоток с изоляцией классов нагревостойкости F.

r₁ =24.4*10^-9*108*691*10³/4*0.965*2=0.214 Ом.

10.20 Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния (5.69) стр.81  

λ_п1=h₁/3 b'_п1*k_β +( h'₁/ b'_п1+3h_k1/ b'_п1+2b_ш1+ h_ш1/ b_ш1)* k'_β,

где k_β – 0.87; k'_β – 0.84 – коэффициенты, учитывающие укорочение шага обмотки ( рис. 5.13, стр. 82); h₁ =h_z1 -h_из – h_к1 – h_ш1 -h'₁  (таблица 5.12а, стр. 74);

h₁ =27.5-1-1.5-0.5-0.9=23.6 мм.

λ_п1=23.6/3*6*0.87+(0.5/6+3*1.5/6+2*3+1/3)*0.84=1.805.

10.21 Коэффициент воздушного зазора (5.74 и 5.75) стр.83  k_б =k_б1=1+{b_ш1 /[t₁ -b_ш1 +(5бt₁ /b_ш1 )]}  , k_б=1+{3/[11-3+(5*0.51*11/3)]}=1.172.

k_б=k_б1 k_б2  , где k_б2=1, т.к. на роторе закрытый овальный паз, коэффициент воздушного зазора k_б учитывает влияние зубчатости статора и ротора на магнитное сопротивление воздушного зазора; k_б=1.172*1=1.172.

10.22 Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора (5.72)стр.83 λ_Д1 =0.9t₁(q₁ k_об1 )²k_Р,Т1 k_ш1 k_Д1 /бk_б ,  где k_Р,Т1=0.87 - коэффициент, учитывающий демпфирующую реакцию токов, наведенных в обмотке короткозамкнутого ротора высшими гармониками поля статора  (таблица 5.18, стр. 82); k_Д1=0.0111 - коэффициент дифференциального рассеяния обмотки статора ( таблица 5.19, стр. 83);

k_ш1 =1-0.0033b²_ш1/t₁б,

k_ш1 =1-0.0033*9/11*0.5=0,975; λ_Д1 =0,9*11(3*0.902)²*0.995*0.87*0.0111/0.5*1.172=0.662.

10.23 Коэффициент магнитной проводимости рассеяния лобовых частей обмотки статора (5.77) стр.83

λ_Л1 =0,34 –––– (l_л1-0,64βτ) , 

λ_Л1 = 0,34*3/185*(160.68-0.64*0.778*98)=0.616.

10.24 Коэффициент магнитной проводимости рассеяния обмотки статора (5.78) стр.83

λ₁ = λ_П1+λ_Д1+λ_Л1  , λ₁ =1.805+0.662+0.616=3.083.

10.25  Индуктивное сопротивление рассеяния одной фазы обмотки статора 5.79) стр.83

х₁=1,58f₁ l₁ W₁²λ₁/pq₁10⁸ , х₁=1.58*50*185*108²*3.083/3*4*10⁸= 0.837 Ом.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.Справочник по электрическим машинам / под общей редакцией И.П.Копылова. М.: Энергоатомиздат, 1988. 456с.

2.Кацман, М.М. Расчет и конструирование электрических машин / М.М.Кацман. М.: Энергоатомиздат, 1984. 360с.

3.Кацман, М.М. Электрические машины / М.М. Кацман. М.:Высшая школа, 2000.496 с.