1.2 Расчет конструктивных параметров обмотки статора

Для заданной мощности машины принимаем всыпную обмотку статора из круглых изолированных проводников. Чтобы найти число пазов в сердечнике статора, предварительно задаем длину зубцового деления t₁. Рекомендуемое t₁ для всыпных обмоток находим из кривой, приведенной на рис.5 . При известной величине =0,0654 [м] находим t₁ =8 [мм]. Отсюда число пазов в сердечнике статора определим по формуле:

Z₁=*d₁/t₁=3.14*209/8=82.

Из возможных вариантов Z₁ выбираем такое число, при котором число пазов, принадлежащих одной фазе и расположенных под одним полюсом, было целым числом: q₁=Z₁/2p*m₁=3 - целое число. Тогда Z₁=2p*m₁*q_1, рекомендуемое q₁=2-5; чаще всего q=3-4, принимаем q₁=3; Z₁=90. Проверяем:

t₁=*d₁/Z₁=3,14*209/90=7,29 [мм];

отношение рекомендуемого t₁ и полученного 0,71, разница не превышает 0.8 %.

Число эффективных проводников в одном пазу должно быть целым числом: u_n1=целое число;

u_n1=*d₁*A₁/I_1фном*Z₁;

I_1фном= [A].

Предварительное значение cos находим из кривой рис.6 по [1]: при заданной P_2ном и 2р=10 получаем cos _1ном=0,83.

Тогда: u_n1=3,14*0,209*30*10³/5,716*90=38,27; округляем до u_n1=38.

1.3 Уточнение ранее принятых параметров статора

Число витков в фазах обмотки статора:

m₁*W₁=3W₁= u_n1*Z₁/2=38*90/2=360;

это должно быть целое число. Число витков в одной фазе обмотки статора: W₁=m₁*W1/m1-целое число;W1=570;

Число витков, включенных в одной фазе последовательно: Wa=u_n1*Z₁/2*m₁=570; W_a=W₁=целое число. Проверяем линейную токовую нагрузку по длине окружности ротора: А₁= 2*I_1фном* W₁* m₁/ *d₁=2*5,716*570*3/3,14*0,209=30 [А/м]; сравнение с ранее принятой 35 показывает, что разница не превышает 1 %.

Магнитный поток на пару полюсов:

Ф=Е₁/4,44*W₁*K₀₁*f₁;

K_e=E_1фном/U_1фном=0,95; K₀₁=0,91;

E_1фном=U_1фном*K_e=660*0,95=627[В];

Ф=627/4,44*570*0,91*50=0,0054 [Вб];

К₀₁=К_р1*К_у1.

Магнитная индукция в воздушном зазоре:

В_б=Ф/а_б*т*l₁;а_б=0,64-0,7;

принимаем а_б=0,7;

В_б=0,0054/0,7*0,06547*0,13299=0,83[Тл], что близко к ранее принятой индукции.

1.4 Форма и размеры паза статора, заполнение паза

Площадь поперечного сечения эффективного проводника обмотки статора находим по фазному току и допустимой плотности тока:S₁ [мм²]. Из [1] находим рекомендуемое произведение A_i*j_i; из кривой, приведенной на рис.7, при известном D₁ и 2р=10 находим A_i*j_i=220*10³ [A²/м³]. Тогда j₁= , где A₁=30*10³ [A/м] найдена ранее; j₁=220/30=7,33 [A/м²]; S₁=5,716/7,33=0,78 [мм²]. Из [1] из табл.2 выбираем нужный проводник: S₁=0,785[мм²]; d=1,0; d_u=1,08; круглый изолированный медный проводник марки ПЭТ-155. Плотность тока в сечении выбранного проводника:

j₁=I_1фном/S₁=5,716/0,785=7,281 [А/мм²].

Для размещения проводников выбираем трапецеидальную форму паза. Зубец сердечника статора в этом случае имеет параллельные стенки и одинаковую площадь поперечного сечения по своей высоте.

Глубина паза на статоре h_n1 равна высоте зубца, h_n1=h_z1. При расчетном магнитном потоке магнитная индукция по высоте зубца одинаковая. На рис.8 показан принятый паз сердечника статора с размерами.

Высота сердечника статора:

h_с1=(D₁-d₁)/2=(278-209)/2=34,5 [мм].

Допустимая магнитная индукция в ярме статора: В_я1=1,4-1,6 [Тл], принимаем В_я1=1,5 [Тл], электротехническая сталь марки 2013. Высота ярма при этом находится через известный поток и допустимую индукцию:

Ф/2=В_я1*К_с*l₁*h_я1; - площадь сечения для движения потока в ярме статора по его окружности;

К_с=0,97 - коэффициент заполнения сердечника сталью;

Отсюда: h_я1= Ф/2*В_я1*К_с*l₁=0,0054/2*1,5*0,95*0,13299=0,0142[м]=14,2[мм].

На высоту паза статора остается размер:

h_n1=h_c1-h_я1=34,5-14,2=20,3 [мм];

Ширину зубца сердечника статора находим из равенства:

;

допустимая индукция в зубце статора - B_z1=1,7-1,9[Тл], принимаем B_z1=1,8 [Тл]; t₁=8 [мм]; тогда

b_z1 [мм].

Большая ширина паза на статоре:

b₁=*(d₁+2*h_п1)/Z₁-b_z1=3,14*(209+2*20,3)/90-4=9,11 [мм].

Следовательно: b1=9,11 [мм]; h_п1=20,3 [мм]; b_z1=4 [мм]; h_c1=34,5 [мм]; h_я1=14,2 [мм]; h_ш=2 [мм]; b_ш1=3,5 [мм]; h_ш+h_k=3,5 [мм] - высота шлица вместе с клином;

h₁=h_п1-(h_ш+h_k)=20,3-3,5=16,8[мм]; h_k=1,5 [мм]. Ширину шлица b_ш1выбираем по [1]: в табл.3 при h=160[мм] и 2р=10 рекомендовано b_ш1=3,5[мм].

Меньшая ширина паза на статоре:

b₂=*(d₁+2*h_ш+2h_k)/Z₁-b_z1=3,14(209+2*2+2*1,5)/90-4=7,88 [мм];

b₂=7,88 [мм].

Периметр паза определяет пространство, заполняемое проводниками и пазовой изоляцией:

П₁=2h₁+b₁+b₂=2*16,8+9,11+7,88=50,59 [мм].

Площадь поперечного сечения паза, на которой должны разместиться проводники: S_п1=(b¹₁+b¹₂)*h₁/2[мм]; b¹₁,b¹₂-большая и меньшая ширина паза за вычетом толщины пазовой изоляции;

b¹₁ [мм];

b¹₂ [мм];

h¹₁ [мм];

S_п1=(8+6,78)*15,7/2=116,023 [мм²].

На рис.9 показано заполнение паза сердечника статора проводниками и изоляцией. Коэффициент заполнения паза статора изолированными проводниками должен быть близок по величине к К_з=0,76; заполнения паза медью — К_м=0,65. Число эффективных проводников в пазу получено расчетом обмотки статора, u_п1=38. Элементарных проводников в пазу – n_э=76. Диаметр проводника: без изоляции – d=1,0 [мм]; с изоляцией - d_и=1,08 [мм]. Площадь поперечного сечения паза, заполненная изолированными проводниками: S¹_п1=d_u²*n_э=1,08²*2*38=88,64 [мм²].

Коэффициент заполнения паза проводниками:

К_з=S_п1¹/S_п1=88,64/116,023=0,76.

Коэффициент заполнения паза медью:К_м=S_м1/S_п1;

S_м1 [мм²]; К_м =76/116,023=0,65.