3.2 Расчет размеров зубцовой зоны статора

Выбираем трапециидальный паз статора по рисунку 6-19,а с соотношением размеров, обеспечивающим параллельность боковых граней зубцов.

Принимаем предварительно по таблице 6-10 допустимую индукцию в ярме статора В_а=1,5 Тл и индукцию в зубце статора В_z1=1,8 Тл.

Тогда ширина зубца b_z1 определяется по формуле (6-39)

,

где l_CT1 - длина пакета статора равная длине воздушного зазора l_ ; l_CT1 = 226мм,

k_С - коэффициент заполнения сталью пакета статора, выбираемый по таблице 6-11; k_С=0,97;

(мм).

Высота ярма статора h_a определяется по формуле (6-28)

;

(мм).

Высота шлица паза статора принимается h_ш=1 мм.

Ширина шлица паза статора принимается b_ш=3,7 мм.

Высота паза статора h_п определяется по формуле (6-40)

;

(мм).

Ширина паза b₁ в самом широком месте определяется по формуле (6-41)

;

(мм).

Ширина паза b₂ в самом узком месте определяется по формуле (6-42)

;

(мм).

Определяем h_к при =45⁰ по формуле (6-46)

;

(мм).

Определяем h₁ по формуле (6-45)

;

(мм).

Припуск на сборку по ширине паза принимаем Δb_п=0,2мм, а по высоте паза Δh_п=0,2мм.

Размеры паза статора в свету с учётом припуска на сборку определяем по формуле (6-47)

b₁`=b₁-Δb_п ,

b₂`=b₂-Δb_п ,

h₁`=h₁-Δh_п ;

b₁`=9,5-0,2=9,3(мм),

b₂`=7-0,2=6,8(мм),

h₁`=27,5-0,2=27,3(мм).

Площадь поперечного сечения паза для размещения проводников вычисляем по формуле (6-51)

,

где S_из – площадь поперечного сечения корпусной изоляции в пазу статора, определяемая по формуле (6-48)

S_из = b_из(2h_п + b₁ + b₂),

где b_из=0,4(мм) – односторонняя толщина изоляции, по таблице (3-8);

(мм²);

где S_пр – площадь поперечного сечения прокладок в пазу статора, определяемая по формуле (6-49)

S_пр = 0,4b₁ + 0,9b₂ ;

(мм²);

(мм²).

Коэффициент заполнения паза вычисляем по формуле (3-2)

;

.

Полученное значение k_з допустимо как для ручной, так и для механизированной укладки обмотки.

Паз статора с проводниками и изоляцией показан на рисунке 6.2. Зубец и паз статора с конструктивными размерами показан на рисунке 6.1. Схема электрическая принципиальная обмотки статора в соответствии с приложением А.

Рисунок 6.1 - Зубец и паз статора

1 - пазовая крышка; 2 - корпусная изоляция (пазовый короб); 3 - элементарный проводник; 4 - проводниковая изоляция; 5 - прокладка между слоями.

Рисунок 6.2 - Паз статора с проводниками и изоляцией

3.3 Выбор воздушного зазора

Воздушный зазор δ, мм выбирается по формуле (6-53)

Принимаем δ = 0,6 (мм).

3.4 Расчет ротора

Короткозамкнутые обмотки роторов в отличие от всех других существующих обмоток не имеют определенного числа фаз и числа полюсов. Принято считать, что каждый стержень обмотки образует одну фазу короткозамкнутой обмотки. Тогда число её фаз равно числу пазов ротора и обмотка каждой из фаз имеет половину витка, то есть обмоточный коэффициент равен единице.

Примем по таблице 6-15 число пазов ротора Z₂ = 82.

Внешний диаметр D₂ , мм, определяется по формуле

;

(мм).

Примем длину пакета ротора l_СТ2 равной принятой длине воздушного зазора l_ ; l_СТ2 = 226 мм.

Зубцовое деление t₂ , мм, определяется по формуле

;

(мм).

Внутренний диаметр сердечника ротора Dj, мм, равен диаметру вала D_в, на который он посажен и определяется по формуле (6-101)

,

где k_В - коэффициент, определяемый по таблице 6-16, k_В = 0,23;

(мм).

Принимаем внутренний диаметр ротора D_j = 100мм.

Коэффициент приведения токов v_i , для короткозамкнутых роторов определяется по формуле (6-68)

;

.

Ток в стержне ротора I₂ определяется по формуле (6-60)

где k_i - коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания и сопротивления обмоток на отношение тока статора к току ротора, его значение определяется по формуле

k_i=0,2+0,8cos();

;

(А)

Плотность тока J₂ в стержнях ротора машин закрытого обдуваемого исполнения при заливке пазов алюминием выбирается в пределах от 2,5 до 3,5 А/мм ². Для проектируемого двигателя примем J₂ = 2,5 А/мм ².

Тогда площадь поперечного сечения q_c стержня определится по формуле (6-69)

;

(мм²).

Для улучшения пусковых характеристик двигателя, паз ротора выполним закрытым грушевидным, сужающимся в нижней части, со шлицом.

Значение допустимой индукции B_z2 примем по таблице 6-10 равным 1,8 Тл. Ширину зубца b_z2 находим по формуле (6-77)

,

где k_c2 - коэффициент заполнения сталью пакета ротора, который выбирается по таблице 6-11; k_c2 = 0,97;

(мм).

Принимаем b_z2=6мм.

Конструктивные размеры паза находятся из условия постоянства ширины зубца и площади сечения стержня.

Принимаем ширину шлица паза ротора b_ш=1,5мм, высоту шлица паза ротора h_ш=0,7мм, высоту перемычки над пазом ротора равной h'_ш=0,3мм.

Диаметр верхнего скругления паза определим по формуле (6-74)

;

(мм).

Диаметр нижнего скругления паза определим по формуле (6-75)

;

(мм).

Расстояние между центрами скруглений определим по формуле (6-76)

;

(мм).

Округлим размеры паза ротора до десятых долей миллиметра (b₁=5,7мм, b₂=2,9мм, h₁=36,5мм) и уточним площадь сечения стержня q_с по формуле (6-78)

;

(мм²).

Полная высота паза ротора вычисляется по формуле

;

(мм).

Далее уточняем ширину зубца ротора проектируемого двигателя.

Ширина зубца в верхнем сечении находится по формуле (6-79)

;

(мм).

Ширина зубца в нижнем сечении находится по формуле (6-80)

;

(мм).

Зубец и паз ротора с принятыми конструктивными размерами показан на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1 - Зубец и паз ротора

Расчетная высота зубца ротора h_z2 находится по формуле (6-81)

;

(мм).

Плотность тока в стержне J₂ (окончательно) вычисляется по формуле

;

(А/мм²).

Полученное значение площади поперечного сечения стержня и плотности тока в стержне отличаются от ранее принятых менее чем на 5%.

Далее определяются размеры замыкающих колец из условия, что плотность тока в них на 15-20% ниже, чем плотность тока 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.

Определим плотность тока в замыкающих кольцах по формуле

J_кл=0,85J₂;

(А/мм²).

Для расчета токов в кольцах определим значение коэффициента , который показывает во сколько раз ток в стержнях больше тока в замыкающих кольцах.

Коэффициент  определяется по формуле (6-72)

;

.

Ток в кольце I_кл находится по формуле (6-71)

;

(А).

Площадь поперечного сечения замыкающих колец q_кл вычисляется по формуле (6-73)

;

(мм ²).

Высота кольца b_кл вычисляется по формуле

;

(мм).

Ширина кольца а_кл вычисляется по формуле

;

(мм).

Средний диаметр кольца по формуле

;

(мм).

Примем высоту замыкающего кольца b_кл = 52,5мм, ширину замыкающего кольца а_кл = 17мм, средний диаметр кольца = 262 мм.

Уточняем площадь поперечного сечения замыкающих колец q_кл по формуле

;

(мм²).