Расчет обмоток статора и ротора

Выбор типа обмотки статора:

Однослойные обмотки применяются в асинхронных машинах – малой мощности, двухслойные – в машинах средней и большой мощности – как более технологичные для таких мощностей и обеспечивающие оптимальное укорочение шага. В связи с этим в машинах с h > 132мм (где h – высота оси вращения) рекомендуется однослойная обмотка, при 280мм > 132мм – двухслойная.

Коэффициент укорочения шага: β = γ/τ, где γ – шаг обмотки

Для двухслойной обмотки β = 0,75 ÷ 0,83.

Отсюда шаг обмотки: γ = β · Z₁/2p = 0,75 · 76/ 4 = 14,25

Усредненное значение для всех типов АД серии 4А

Обмоточный коэффициент. kоб = kγ₁ · kp₁ = 0,924 · 0,956 = 0,883, где kγ₁ = sin(β · 90˚) – коэффициент укорочения, kγ₁ = sin(β · 90˚) = sin(0,75 · 90˚) = 0,924, kp1 – коэффициент распределения, является функцией q – числа пазов на полюс и фазу и определяется по таблице 1, откуда kp1 = 0,956

Расчетная мощность асинхронного двигателя.

P' = 1,11D2 · l δ · Ω · kоб1 · А · Вδ = 1,11 · 0,338 · 0,152 · 61 · 0,883 ·

· 157 · 0,6 = 289 Вт

где А – линейная нагрузка, Вδ – магнитная индукция, определяется по графикам зависимостей линейной нагрузки и магнитной индукции от Da (рис. 3).

Номинальный ток обмотки статора. I₁н = Р'/ 3E₁ = 289/ 3 · 380 = 0,254А, где Е₁ = kE · U_1н = 0,97 · 220 = 213,4 В

Сечение проводников фазы обмотки статора. qф = I₁н/ J₁ = 0,254/ 5,5 = 0,046 мм², где J – плотность тока (5,5 ÷ 6,0), А/мм2

Выбор диаметра и сечения элементарного проводника.

Диаметр голого элементарного проводника d должен удовлетворять двум условиям:

d = (0,5 ÷ 1,0) · h / 100 = 0,5 · 280/ 100 = 1,4мм

где h высота оси вращения, h = 140мм, а d < 1,8мм => 0,89 <1,8мм

Руководствуясь этими условиями, выбираем диаметр голого провода d по приложению Б, округляя его до ближайшего стандартного значения. По той же таблице находим сечение элементарного проводника qэл и диаметр изолированного провода dиз.

qэл = 2,54мм2; dиз = 1,895мм.

Значение диаметра изолированного провода должно удовлетворять условию: dиз + 1,5 bш1, 1,895 + 1,5 4,5мм.

Число параллельных элементарных проводников в фазе.

nф = qф/ qэл = 0,046/ 0,38 = 0,12

По таблице 2.2 выбираем число параллельных ветвей обмотки – а. а = 3

Число элементарных проводников в одном эффективном, т.е. число проводников в одной параллельной ветви обмотки. nэл = nф /а = 9/ 3 = 3, при этом должны выполняться условия: nэл < 4, а nэл; 3 < 4, 3 3

Уточняем значение плотности потока: J1 = I1н/ qф = 0,254/ 0,0017 = 149,4мм2, где qф = qэл · nэл · а = 0,38 · 0,015 · 3 = 0,0017мм2

Расчет магнитного поля и индукции.

Основной магнитный поток и линейная нагрузка:

Ф = Вδ · D · l δ/ p = 0,6 · 0,34 · 0,152/ 2 = 0,0155 Вб

А = 6 w ₁ · I₁н/ π D = 6 · 70,23 · 0,254/ 3,14 · 0,34 = 100,25А/м

Число витков в фазе (предварительное): w 1 = E1/ (4,44 · kоб1 · ƒ1 · Ф) = 213,4/ 4,44 · 0,883 · 50 · 0,0155 = 70,23

Число эффективных проводников в пазу: Un = 2 w 1 · a · m1/Z1 = 2 · 100,25· 3 · 3/ 76 = 23,74

Уточненное значение числа витков.

w 1

Уточненное значение потока.

Ф Вб

Уточненное значение магнитной индукции в воздушном зазоре.

Вδ = Ф · р/ D · l δ = 0,0155 · 2/ 0,34 · 0,152 = 0,0139 Тл

Магнитная индукция в зубцах статора и ротора.

где kc = 0,97 коэффициент заполнения пакета сталью.

Магнитная индукция в ярмах статора и ротора:

Значения магнитных индукций в зубцах и ярмах должны удовлетворять условиям:

Bz₁, Bz₂ < 1,9 Тл; Ba, B _J < 1,6Тл

1,4; 1,23 < 1,9Тл; 1,35; 0,66 < 1,6Тл

Расчет коэффициента заполнения паза статора.

Размеры b₁₁, b₁₂, h₁₂.

b'11 = b11 · 1000 =0,0079 · 1000 = 7,9 (мм)

b'12 = b12 · 1000 = 0,011 · 1000 = 11 (мм)

h'12 = h12 · 1000 = 0,0365 · 1000 = 36,5(мм)

5. Расчет магнитной цепи

Расчет магнитной цепи проводится для определения МДС и намагничивающего тока статора, необходимого для создания в двигателе требуемого магнитного потока. На рисунке 4 представлена расчетная часть магнитной цепи четырехполюсной машины, которая состоит из пяти последовательно соединенных участков: воздушного зазора, зубцовых слоев статора и ротора, спинки статора и ротора. МДС на магнитную цепь, на пару полюсов Fц определяется как сумма магнитных напряжений всех перечисленных участков магнитной цепи.

Рис. 4 – Магнитная цепь асинхронного двигателя.

Магнитное напряжение воздушного зазора на пару полюсов.

Fδ = 1,6 · Bδ · δ · kδ · 10⁶ =1,6*0,6*0,001*1,166*106 = 1119,36

где kδ – коэффициент воздушного зазора, учитывающий зубчатость статора и ротора.

kδ = kδ1 · kδ2 =1,09*1,07= 1,166

Магнитное напряжение зубцового слоя статора.

Fz₁ = Hz₁ · Lz₁ = 316 · 0,083 = 28А,

где Hz₁ – напряженность магнитного поля в зубцах статора, при трапецеидальных пазах определяется по приложению В для выбранной марки стали и для индукции рассчитанной в п. 3.2.7.

Hz₁ = 316А/м

Lz₁ = 2 · hz₁=0,0415*2 = 0,083м

Магнитное напряжение зубцового слоя ротора.

Fz₂ = Hz₂ · Lz₂ = 570 · 0,082 = 46,74А,

где Hz₂ – напряженность магнитного поля в зубцах ротора, определяется по приложению В для выбранной марки стали и для индукции рассчитанной в п. 3.2.7.

Hz₂ = 570А/м

Lz₂ = 2 · hz₂ = 2*0,041=0,082 м

Магнитное напряжение ярма статора.

Fa = Ha · La = 56*0,36 = 20,16 А,

где Ha – определяется по приложению В для выбранной марки стали и для индукции рассчитанной в п. 3.2.8.

Ha = 56 А/м

La = π(Da – ha)/ 2p = 3,14(0,50 – 0,039)/ 2 · 2 = 0,36м

Магнитное напряжение ярма ротора.

F_J = H_J · L_J = 62*0,14= 8,68А,

где H_J – определяется по приложению В для выбранной марки стали и для индукции рассчитанной в п. 3.2.8.

H_J = 62А/м

L_J = π(D₂ – 2hz₂ – h_J)/ 2p = 3,14(0,338– 2 · 0,041 – 0,0773)/ 2 · 2 = 0,14 м

Суммарное магнитное напряжение магнитной цепи.

F_ц = F_δ + Fz₁ + Fz₂ + F_a + F_J = 1119,36 + 28 +46,74 + 20,16 + 8,68 = 1222,94 А

Коэффициент насыщения магнитной цепи двигателя.

k_µ = F_ц / F_δ = 1222,94/1119,36 = 1,09

k_µ = (1,1 ÷ 1,6)

Поиск по сайту: