Расчет параметров статора
Число пазов статора. Определение размеров зубцовой зоны статора начинают с выбора числа пазов z1. Число пазов статора неоднозначно влияет на технико-экономические показатели машины. Если увеличивать число пазов статора, то улучшается форма кривой ЭДС и распределение магнитного поля в воздушном зазоре. В тоже время уменьшается ширина паза и зубца, что приводит к снижению коэффициента заполнения паза медью, а в машинах небольшой мощности может привести к недопустимому снижению механической прочности зубцов. Увеличение числа пазов статора увеличивает трудоёмкость выполнения обмоточных работ, увеличивается сложность штампов, а их стойкость снижается.
Предварительный выбор зубцового деления t1 осуществляется по рисунку 9, где зона 1 определяет возможные значения t1 для двигателей с высотой оси вращения h до 90 мм; зона 2 – от 90 до 250 мм и зона 3 для многополюсных двигателей, h более 280 мм. Из рисунка следует выбирать не одно значение зубцового деления, а пределы значений t1min÷t1max. Тогда возможные числа пазов статора
Окончательно число пазов статора z1 принимается из полученных пределов с учетом, что число пазов, приходящееся на фазу и полюс, должно быть целым:
Тогда зубцовый шаг статора
должен быть не менее 6÷7 мм для двигателей с высотой оси вращения h до 56 мм. Число проводников в пазу. Количество эффективных проводников un1 вначале определяется при условии, что число параллельных ветвей в обмотке равно единице (а1 = 1), а номинальный ток обмотки статора I1н = S·103/ m1Uф1:
где А – принятое ранее значение линейной нагрузки. Число un1 округляем до целого. Величина а1 зависит от типа обмотки и числа полюсов. Число витков в фазе обмотки
Окончательное значение линейной нагрузки
Оно должно незначительно отличаться от принятого ранее; в противном случае надо изменить число эффективных проводников в пазу. Сечение эффективных проводников определяют, исходя из допустимой плотности тока jдоп, которая для мягких секций принимается в пределах jдоп = 5,0÷6,5 А/мм2 для машин мощностью 1÷100 кВт (большая плотность для машин меньшей мощности). При определении сечения обмоточных проводников следует учитывать, что для всыпных мягких обмоток, закладываемых в полузакрытые пазы, могут быть использованы провода круглого сечения диаметром не более 1,8 мм (в сечении этому диаметру соответствует площадь около 2,5 мм2), чтобы проводники легко проходили в паз через его щель. При невыполнении этого условия эффективный проводник разделяют на несколько элементарных
где nэл1 – число элементарных проводников в одном эффективном. Далее выбираются стандартное сечение проводника Sс1, ближайшее к S′; марка провода; диаметры и сечения “голого” и изолированного проводов d, dиз, Sс, Sиз. Для высыпных обмоток якоря с полузакрытыми пазами следует выбрать круглый провод марки ПЭТВ при классе нагревостойкости изоляции В или ПЭТ – 155 при классе нагревостойкости F. Необходимые данные приведены в приложении Б-3. При расчете прямоугольного провода и укладке его в открытых или полуоткрытых пазах следует обратиться к соответствующей справочной литературе. Уточняется плотность тока, А/мм2, по формуле
Она должна находиться в рекомендованных выше пределах. Размеры паза, зубца и пазовая изоляция. Общее число проводников в пазу
Площадь, занимаемая проводниками, мм2
Свободная площадь паза
где Kз – коэффициент заполнения свободной площади паза изолированными проводниками. Для обмоток в машинах мощностью 0,6÷100 кВт рекомендуется принимать Kз = 0,68÷0,74. В современных машинах, как правило, при всыпных обмотках используются трапецеидальные пазы, так как в этом случае активная зона машины оказывается использованной наилучшим образом. Размеры пазов должны быть такими, чтобы зубцы имели параллельные стенки (приложение 3). При выборе пазов другой конфигурации следует обратиться к соответствующей справочной литературе. Эскиз паза рекомендуется выполнять в следующем порядке: - выбрать масштаб; - провести из общей точки две дуги радиусами, соответствующими внутреннему D/2 и внешнему Dа /2 диаметрам статора; - рассчитать угол между осями соседних пазов (360°/Z1), под этим углом из центра окружностей в пределах сердечника статора провести оси середин пазов, между ними посередине также нанести оси зубцов; - провести параллельно осям зубцов линии стенок зубцов с расстоянием между ними bz1 = 6÷8 мм. - выбрать высоту паза hп1 или зубца hz1 такой, чтобы произведение полусуммы нижнего и верхнего оснований трапеции на высоту h1 равнялось свободной площади паза Sп1. Остальные размеры можно уточнить в справочной литературе (в рамках данной работы допускается выбрать из соображений наглядности). Рекомендуется на эскизе показать два паза. На одном поставить все размеры паза и зубца, на другом показать заполнение проводниками и изоляцией, что должно найти отражение в спецификации паза (приложение 4). После того, как определена глубина паза hп1 или высота зубца hz1, необходимо определить высоту ярма статора, м 5.18 Следует проверить индукцию в зубце Bz и в ярме Вc по формулам (5.35) и (5.36). Воздушный зазор является одним из основных размеров асинхронного двигателя, так как он влияет на энергетические и виброакустические показатели, на использование активных материалов и надёжность машины. Поэтому, правильный выбор его во многом определяет качество будущего двигателя. Требования к размерам воздушного зазора неоднозначны. При уменьшении зазора снижается намагничивающая сила и ток намагничивания, а, следовательно, повышается коэффициент мощности двигателя. Вместе с тем увеличивается дифференциальное рассеяние и индуктивное сопротивление рассеяния обмоток, увеличиваются поверхностные и пульсационные потери в стали зубцов, что приводит к уменьшению фактического коэффициента полезного действия двигателя и увеличивается нагрев обмоток. При этом увеличивается уровень шума и вибраций магнитного происхождения, возрастает нагрузка на вал и подшипники от сил магнитного притяжения, возникает опасность задевания ротора о статор. Поверхностные и пульсационные потери в стали зубцов зависят от амплитуды и частоты пульсаций магнитного потока в зазоре. Частота пульсаций пропорциональна частоте вращения ротора. Поэтому в быстроходных машинах добавочные потери в стали, могут быть значительными. Чтобы этого не произошло, в быстроходных машинах зазор выполняют большим, чем в тихоходных. Для двухполюсных двигателей (2р = 2) мощностью до 20 кВт воздушный зазор определяют по формуле: , (5.19) а при числе полюсов 2р ≥ 4 - по формуле: . (5.20) Для двигателей средней и большой мощности . (5.21) Размер воздушного зазора асинхронного двигателя округляют до 0.05 мм, если d ≤ 0.5 мм и до 0,1 мм, если d > 0.5 мм. Таким образом, воздушный зазор может принимать значения (мм): 0,25; 0,3; 0,35; 0,4; 0,45; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8 и т. д. Расчет фазного ротора Для нормальной работы асинхронного двигателя необходимо, чтобы фазная обмотка ротора имела столько же фаз и полюсов, сколько и обмотка статора, т.е. m2 = m1 и p2 = p1. Число пазов на полюс и фазу ротора q2, а также число пазов ро-тора z2 определяется по формулам
Для определения числа витков
в фазе роторов с катушечной обмоткой (когда q2≥1) устанавливается значение ЭДС фазы Е2: - при соединении в звезду ; - при соединении в треугольник E2 = U2k. Здесь U2k – напряжение на контактных кольцах в момент пуска двигателя, которое должно находиться в пределах 150÷ 200 В. Число эффективных проводников в пазу
должно быть четным, поэтому полученное значение округляется до un2, уточняется число витков в фазе W2 = uп2·p2·q2 и проверяется Фазный ток ротора
где Ki – коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания и сопротивления обмоток на отношение I1/I2, принимается по рисунку 10; Kпр – коэффициент для приведения параметров неподвижного ротора к параметрам статора,
где Kоб1, Kоб2 – обмоточные коэффициенты статора и ротора. Значения коэффициентов Kоб для диаметральных обмоток приведены в таблице 3. Таблица 3 – Значения коэффициентов Kоб
Внешний диаметр ротора, м, определяется по формуле
Зубцовое деление (зубцовый шаг) ротора, м,
Заменив индекс 1 на индекс 2 в формулах (5.10), (5.13), (5.15), (5.16), (5.17), определить число эффективных, элементарных и полное число проводников в пазу; определить свободную площадь паза ротора, изобразить эскиз паза ротора и определить высоту паза hn2 или зубца hz2. Заполнение паза проводниками и изоляцией производить не надо. Параметры двигателя
Параметрами асинхронного двигателя называют активное и индуктивное сопротивление обмоток статора R1, X1, ротора R2, X2, сопротивление взаимной индуктивности X12 и расчетное сопротивление R12 (Rµ), введением которого учитывают потери мощности в стали статора. Для расчета активного сопротивления необходимо определить среднюю длину витка обмотки (м), состоящую из суммы прямолинейных пазов и изогнутых лобовых частей катушки
Точный расчет длины лобовой части обмотки трудоемок, поэтому необходимо использовать эмпирические формулы. Ниже приводятся формулы для расчета лобовой части всыпных обмоток
где Kл – коэффициент, принимаемый по таблице 4; bкт – средняя ширина катушки, м; определяется по дуге окружности, проходящей по серединам высоты пазов: - в статоре:
- в роторе:
В – длина вылета прямолинейной части катушек из паза от торца сердечника до начала отгиба лобовой части, можно принять В=0,015 м; β – относительное укорочение шага обмотки, β = 1. Таблица 4 – значения Kл для изолированных лобовых частей
Для расчета других типов обмотки можно обратиться к соответствующей справочной литературе. Общая длина проводников фазы обмотки, м:
Активное сопротивление фазы обмотки
где ρ – удельное сопротивление медного материала обмотки: - при температуре 75 °С с изоляцией класса А, В, Е ρ75=1,46; - при температуре 115 °С с изоляцией F, H ρ115=1,41. Используя выражения (5.26), (5.27), (5.28), (5.30), (5.31) определяют активное сопротивление фазы обмотки статора; а выражения (5.26), (5.27), (5.29), (5.30), (5.31) – неподвижного ротора с контактными кольцами. Приведенное сопротивление ротора определяется по формуле
Популярное: Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (2866)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |