РАСЧЕТ ЗУБЦОВОЙ ЗОНЫ СТАТОРА И ВОЗДУШНОГО ЗАЗОРА
Круглые обмоточные провода всыпной обмотки могут быть уложены в пазы произвольной конфигурации, поэтому размеры зубцовой зоны выберем таким образом, чтобы зубцы имели параллельные грани. Такие зубцы имеют постоянное, не изменяющееся с высотой зубца поперечное сечение, индукция в них также не меняется и магнитное напряжение зубцов с параллельными гранями оказывается меньше, чем магнитное напряжение трапецеидальных зубцов при том же среднем значении индукции в них.
3.1. Определяем предварительную высоту ярма и ширину зубца статора
Ширина зубца:
, (3.1)
Высота ярма:
, (3.2)
где kс – коэффициент заполнения сталью магнитопровода статора, по табл. 6-11 [1] для асинхронных машин с высотой оси вращения h=200мм и напряжении 660В, способ изолировки листов – оксидирование, kс=0,97;
Bz1 – Магнитная индукция в зубце статора при постоянном сечении, по табл. 6-10 [1], для степени защиты IP44 и 2p=4 определяем Bz1=1,9Тл;
Bа – Магнитная индукция в ярме статора, по табл. 6-10 [1], для степени защиты IP44 и 2p=4 определяем Bа=1,6Тл.
3.2. Определяем размеры паза статора
Принимаем размеры шлица паза bш=3,7мм, hш=1,0мм.
Высота паза:
(3.3)
Ширина паза в основании трапеции:
(3.4)
Ширина паза у клиновой части, для b =45°:
(3.5)
Высота клиновой части паза, для b =45°:
(3.6)
Высота трапеции паза:
(3.7)
3.3. Определяем размеры паза в свету с учетом припусков на сборку
Как правило для машин с высотой оси вращения h=200мм припуски как по высоте, так и по ширине паза, составляют: Dhп=Dbп=0,2мм.
(3.8)
(3.9)
(3.10)
3.4. Определяем площадь поперечного сечения паза
Для высоты оси вращения h=200мм применяется двухслойная обмотка.
Площадь корпусной изоляции:
, (3.11)
где bиз – односторонняя толщина изоляции в пазу, по табл. 3-8 [1] для высоты оси вращения 200мм, bиз =0,4мм.
Площадь прокладок в пазу:
(3.12)
Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников:
(3.13)
3.5. Определяем коэффициент заполнения паза
(3.14)
Рекомендуемое значение для всыпной обмотки из круглого провода kз=0,72, поэтому необходимо увеличить размеры паза.
Принимаем Bz1=1,95Тл, а Bа=1,65Тл.
Повторяем расчет размеров паза.
Ширина зубца:
Высота ярма:
Высота паза:
Ширина паза в основании трапеции:
Ширина паза у клиновой части, для b =45°:
Высота клиновой части паза, для b =45°:
Высота трапеции паза:
Размеры паза с учетом припусков:
Площадь изоляции:
Площадь прокладки:
Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников:
Коэффициент заполнения паза:
Полученное значение вписывается в рекомендуемое значение.
Рис. 1
Размеры паза статора
РАСЧЕТ РОТОРА
4.1. Определяем величину воздушного зазора
Правильный выбор воздушного зазора d во многом определяет энергетические показатели асинхронного двигателя. Чем меньше воздушный зазор, тем меньше его магнитное сопротивление и магнитное напряжение, составляющее основную часть суммарной МДС магнитной цепи всей машины. Поэтому уменьшение зазора приводит к соответственному уменьшению МДС магнитной цепи и намагничивающего тока двигателя, благодаря чему возрастает его cosj и уменьшаются потери в меди обмотки статора. Но чрезмерное уменьшение d приводит к возрастанию амплитуд пульсаций индукции в воздушном зазоре и, как следствие этого, к увеличению поверхностных и пульсационных потерь. Поэтому КПД двигателей с очень малыми зазорами не улучшается, а часто даже становится меньше.
По рис. 6-21 [1], для высоты оси вращения h=200мм: d =0,7мм.
4.2. Определяем число пазов ротора
По табл. 6-15 [1], для числа пар полюсов 2p=4, и числа пазов статора Z1=48 находим Z2=38.
4.3. Находим внешний диаметр ротора
(4.1)
4.4. Определяем длину ротора
Примем длину ротора равной длине статора:
4.5. Определяем зубцовое деление ротора
(4.2)
4.6. Определяем внутренний диаметр ротора
Сердечники роторов асинхронных двигателей при D2<990мм выполняют с непосредственной посадкой на вал без промежуточной втулки. В двигателях с высотой оси вращения h2£250мм применяют горячую посадку сердечников на гладкий вал без шпонки. Поэтому внутренний диаметр ротора равен диаметру вала:
, (4.3)
где kв – коэффициент для расчета диаметра вала, по табл. 6-16 [1], для высоты оси вращения h=200мм, и числа пар полюсов 2p=4 определяем kв
nг – коэффициент приведения токов, для двигателей с короткозамкнутым ротором:
(4.4)
4.8. Определяем площадь поперечного сечения стержня
, (4.5)
где J2 – плотность тока в литом стержне, принимаем J2=2,5×106 А/м2.
4.9. Определяем размеры паза ротора
Выбираем грушевидный закрытый паз, с размерами шлица bш=1,5мм, hш=0,7мм, высота перемычки над пазом h’ш=0,3мм.
Ширина зубцов ротора:
, (4.6)
где Bz2 – Магнитная индукция в зубце статора при постоянном сечении, по табл. 6-10 [1], для степени защиты IP44 и 2p=4 определяем Bz2=1,85Тл;
Ширина паза у поверхности:
(4.7)
Ширина паза у вала:
(4.8)
Высота трапециидального участка паза:
(4.9)
Полная высота паза:
(4.10)
Уточненное сечение паза:
(4.11)
Рис. 2
Размеры паза ротора
4.10. Определяем плотность тока в стержне
(4.12)
4.11. Определим параметры короткозамыкающих колец
Ток в кольце:
(4.13)
Площадь поперечного сечения кольца:
, (4.14)
где Jкл – плотность тока в замыкающих кольцах, выбирают в среднем на 15—20% меньше, чем в стержнях. Это объясняется двумя причинами. Во-первых, замыкающие кольца, имея лучшие условия охлаждения по сравнению со стержнями, являются своего рода радиаторами, которые отводят тепло стержней, усиливая их охлаждение. Во-вторых, в машинах, в которых для улучшения пусковых характеристик используют эффект вытеснения тока, большое сопротивление замыкающих колец снижает кратность увеличения общего сопротивления обмотки ротора при пуске.
Jкл = 0,8 × J2 = 0,8 × 2,5 × 106 = 2×106 А/м2
Высота кольца:
(4.15)
Ширина кольца:
(4.16)
Уточненная площадь поперечного сечения кольца:
(4.17)
Средний диаметр кольца:
(4.18)
