Обмотка статора

Для нашего двигателя принимаем однослойную всыпную обмотку из провода марки ПЭТВ ( класс нагревостойкости В ), укладываемую в трапециадальные полузакрытые пазы.

Обычно обмотку статора выполняют шестизонной; каждая зона равна 60 электрических градуса. При шестизонной обмотке коэффициент распределения

k_Р1 = 0,5/(q₁sin(a/2)), (2.1)

где а = 60⁰/ q₁

k_Р1 = 0,5/(4 × sin(7,5)) = 0,96.

Укорочение шага принимаем равным

b₁ = 1, для однослойной обмотки при 2р=2.

Двухслойную обмотку выполняем с диаметральным шагом по пазам

У_П1 = z₁ / 2p; (2.2)

У_П1 = 24 / 2 = 12∙

Коэффициент укорочения определяется по формуле

ky1=sin(b₁∙90)=1

Обмоточный коэффициент по формуле

k_ОБ1 = k_Р1 · k_y1; (2.3)

k_ОБ1 = 0,96 · 1 = 0,96.

Предварительное значение магнитного потока найдём из формулы (9 – 14)

Ф¢ = В¢_d D₁l¢₁ × 10^-6/p,

где l₁^’ – округленное значение расчетной длины сердечника статора (при отсутствии радиальных вентиляционных каналов l₁^’ принимаем равным l₁)

Ф¢ = 0,71 × 81 × 100×10^-6/1 = 0,00575 Вб.

Предварительное количество витков в обмотке фазы

w¢₁ = k_нU₁/(222 k_ОБ1(f₁/50) Ф¢); (2.5)

w¢₁ = 0,97 × 220/(222 × 0,96 × 0,00575) ≈ 174.

Количество параллельных ветвей обмотки статора а₁ выбираем как один из делителей числа полюсов

а₁ = 1.

Предварительное количество эффективных проводников в пазу найдём по (9 – 16)

N¢_П1 = w¢₁а₁/(рq₁); (2.6)

N¢_П1 =174 × 1/4 =43,4.

Значение N_П1 принимаем, округляя N¢_П1 до ближайшего целого значения

N_П1 = 43.

Выбрав целое число, уточняем значение w₁ по формуле (9 – 17)

w₁ = N_П1рq₁/а₁; (2.7)

w₁ = 43 × 4/1 = 172.

Уточняем значение магнитного потока по (9 – 18)

Ф = Ф¢w¢₁/w₁; (2.8)

Ф = 0,00575 × 174/172 = 0,0058 Вб.

Уточняем значение индукции в воздушном зазоре по (9 – 19)

В_d = В¢_dw¢₁/w₁; (2.9)

В_d = 0,71 × 174/172 = 0,72 Тл.

Предварительное значение номинального фазного тока найдём по формуле (9 – 20)

I₁ = Р_н × 10³/(3U₁h¢cosj¢); (2.10)

I₁ = 1,5× 10³/(3 × 220 × 0,8 × 0,84) = 3,38 А.

Уточняем линейную нагрузку статора по (9 – 21)

А₁ = 10N₁z₁I₁/(pD₁a₁); (2.11)

А₁ = 10 ×43 × 24 × 3,38/(π × 81 × 1) = 137 А/см.

Среднее значение магнитной индукции в спинке статора В_С1 найдём из таблицы 9 – 13

При h = 80 мм;

2р = 2;

В_С1 = 1,65 Тл.

Зубцовое деление по внутреннему диаметру статора найдём по формуле

t₁ = pD₁/z₁; (2.12)

t₁ = 3,14×81/24= 10,6 мм.

2.2 Обмотка статора с трапецеидальными полузакрытыми пазами.

Принимаем предварительное значение магнитной индукции в наиболее узком месте зубца статора по таблице 9 – 16

В₃₁ = 1,85 Тл.

Ширину зубца статора определяем по формуле

b₃₁ = t₁∙ В_d ∕( k_c В₃₁ ),мм

b₃₁=10,6∙0,72∕ (0,97∙1,85)=4,25 мм.

Высоту спинки статора определяем из формулы

h_c1=Ф∙10⁶∕(2∙k_c∙l₁∙В_c1),мм

h _c1=0,00575∙10⁶ ∕ (2∙0,97∙100∙1,65)=18,12 мм

Высота паза статора определяется по формуле

h _п1= [ (D _H1- D₁)∕ 2]- h _c1, мм

h _п1=[(139-81)/2]-18,12=10,88 мм

Большая ширина паза определяется по формуле

b₁=[ π∙( D₁ + 2∙ h _п1)/z₁]- b₃₁, мм

b₁=[ 3,14∙(81+2∙10,88)/24]-4,25=9,2 мм

Предварительное значение ширины шлица определяется по формуле

b’_ш1 ≈0,3√h ,мм

b’_ш1 ≈0,3√80=2,7 мм

Меньшая ширина паза определяется по формуле

b₂=[ π(D₁ + 2h_ш1− b’_ш1)− z₁ · b_з1]/( z₁− π) ,мм

b₂=[ 3,14∙(81+2∙0,5−2,7)−24∙4,25]/(24−3,14)=7,05 мм

Проверка правильности определения b_{1 ,}b₂ исходя из требования b₃₁=const

z₁ ·( b₁− b₂)+ π∙(b₂− b’_ш1)−2∙ π∙(h _п1− h _ш1)≈0

где h _ш1 =0,5 мм –высота шлица

24∙(9,2−7,05)+3,14∙(7,05−2,7)−2∙3,14(10,88−0,5)=0,04≈0

Площадь поперечного сечения паза в штампе определяется по формуле

S _п1=[( b₁+ b₂)/2]∙( h _п1− h _ш1−( b₂− b’_ш1)/2) ,мм²

S_{п 1}=[(9,2+7,05)/2]∙(10,88−0,5−(7,05−2,7)/2)=66,67 мм²

Площадь поперечного сечения паза в свету определяется по формуле

S’_{п 1}=[( b₁+ b₂)/2− b_c]∙ (h _п1− h _ш1−( b₂− b’_ш1)/2− h _c) ,мм²

где b_c=0,1мм ,h _c=0,1мм –припуски на обработку сердечников статора и ротора электродвигателей с h=80 мм

S’_{п 1}=[(9,2+7,05)/2−0,1] ∙(10,88−0,5−(7,05−2,7)/2−0,1)=65,04 мм²

Площадь поперечного сечения корпусной изоляции определяется по формуле S_и= b _и1∙(2∙ h _п1+ b₁+ b₂) , мм²

где b_и1=0,25 мм- ширина шлица

S_и=0,2∙(2∙10,88+9,2+7,05)=7,6 мм²

Площадь поперечного сечения прокладок между верхней и нижней катушками в пазу , дне паза и под клином определяется по формуле

S_пр=0,5∙ b₁+0,75∙ b₂ , мм²;

S_пр=0,5 ∙9,2+0,75∙7,05=9,89 мм².

Площадь поперечного сечения паза, занимаемая обмоткой определяется по формуле

S’’_{п 1} = S’_{п 1}− S_и− S_пр , мм²; _ш

S’’_{п 1} = 65,04−7,6−9,89 = 47,55 мм².

Диаметр провода выбирают таким, чтобы коэффициент заполнения паза k_п не превышал 0,75 при ручной укладке

c(d´)² = k_п×S_п1^´´/N_п1;

c(d´)² = 0,75×47,55/43 = 0,83.

Количество элементарных проводников с в эффективном выбираю равным 2

с = 1.

Диаметр элементарного изолированного провода, мм

d´ = Ö (k_п×S_п1^´´/(N_п1×с));

d´ = Ö(0,75×47,55/(43×1)) = 0,91.

Площадь поперечного сечения неизалированного провода, мм

S = 0,5810.

Коэффициент заполнения паза

k_п = 0,77.

Ширина шлица

b_ш1´´ = d´+2·b_u+0,4;

b_ш1´´ = 0,925+2×0,2+0,4 = 1,725.

принимаем b_ш1 = b_ш1´ = 2,7.

Плотность тока в обмотке статора находится по формуле

J₁ = I₁/(c∙S · a₁); (2.33)

J₁ = 3,38/(1×0,5810×1) = 5,8 А/мм².

Найдём идеальную тепловую нагрузку от потерь в обмотке А₁J₁

А₁J₁ = 137×5,8 = 794,6 А²/(см × мм²).

По рисунку 9 – 8 для D_Н1 = 139 мм получаем допустимую тепловую нагрузку

А₁J₁ = 1700×0,75=1275 А²/(см × мм²).

Среднее зубцовое деление статора найдём по формуле

t_СР1 = p(D₁ + h_П1)/z₁; (2.30)

t_СР1 = 3,14∙(81 + 10,88)/24 = 12 мм.

Средняя ширина катушки обмотки статора найдём по (9 – 41)

b_СР1 = t_СР1у_П1; (2.31)

b_СР1 = 12 × 12 = 144 мм.

Средняя длина лобовой части обмотки по формуле

l_л1 = (1,16 + 0,14p) b_СР1+ 15, (2.32)

l_л1 = 1,3 · 144 + 15 = 202,2 мм.

Средняя длина витка обмотки по формуле

l_cp1 = 2 · (l₁ + l_л1) = 2 · (100 + 202) = 604 мм. (2.33)

Длина вылета лобовой части обмотки по формуле

l_в1 = 0,29b_cp1 + 10, (2.34)

l_в1 = 0,29 · 144 +10 = 51,76 мм.