РАСЧЁТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТАТОРА
Расчёт и проектирование статора заключается в определении количества пазов, числа витков в фазе, сечения провода и размеров зубцовой зоны статора. Определим число пазов статора z1, для этого необходимо задаться минимальным и максимальным значением зубцового шага t1min и t1max, которое в зависимости от высоты оси вращения и полюсного деления выбираем по области на рисунке 3.1 [1] (t1min =0,016 и t1max = 0,0175), тогда z1 будит определяться в диапазоне: ; (3.1) , ; (3.2) .
Принимая окончательное решение о количестве пазов следует стремиться к тому, чтобы число пазов на полюс и фазу q было равно целому числу, принимаем z1 равный 42: ; (3.3) .
Тогда зубцовое деление статора t1 (мм) равно:
; (3.4)
Число эффективных проводников в пазу U’n предварительно определяют при условии отсутствия параллельных ветвей (а1 = 1).
, (3.5) где I1н – номинальный ток статора, А. Номинальный ток статора определяют по формуле:
; (3.6)
А; В.
Подберём такое число параллельных ветвей а1, при котором число эффективных проводников в пазу Un = U’n · а1 максимально приблизится к целому чётному числу (т.к. обмотка двухслойная), а ток в параллельной ветви I = I1н / а1 не превышал бы 15…20А. Принимаем а1 = 5, тогда: ; А.
Определим число витков в фазе обмотки по формуле:
; (3.7)
Сечение эффективного проводника qэф (мм2) определяют по формуле:
, (3.8) где J1 – плотность тока статора, А/мм2. Предварительно плотность тока статора определяется из соотношения:
, (3.9)
где AJ1 – энергетический показатель, приведённый на рисунке 3.3 [1] (AJ1 = 220· 109 А2/м3). А/мм2; мм2.
Сечение эффективного проводника qэф больше максимально допустимого сечения проводника для ручной намотки (qэфmax = 1,7 мм2). Для уменьшения сечения разобьём проводник на два элементарных (т.е. примем nэл = 3), тогда сечение одного проводника q’эл (мм2) равен:
; (3.10) мм2. Выбираем медный провод марки ПЭТВ с сечением провода qэл = 1,368 мм2, с диаметром по изоляции dиз = 1,405 мм. Теперь, когда мы уточнили число параллельных ветвей а1, сечение провода qэл и число элементарных проводников nэл, уточним плотность тока J1:
; (3.11) А/мм2.
Выбираем шаг обмотки по пазам y1 (мм):
; (3.12) мм.
Найдём обмоточный коэффициент для обмоток с целым q:
, (3.13)
где β = y12p / z1 – относительное укорачивание шага обмотки
Теперь, когда нашли уточнённый обмоточный коэффициент k01, уточним магнитный поток Ф (Вб): , (3.14) и индукцию в воздушном зазоре Bδ (Тл):
. (3.15)
Вб; Тл.
Для определения размеров паза следует задаться предварительными значениями индукции в зубце Bz1 и ярме статора Ba1, которые приводятся в таблицах 3.2 и 3.3 [1] соответственно. Принимаем Bz1 = 1,85 Тл, а Ba1 = 1, 5 Тл. По принятым значениям индукции определим ширину зубца bz1 (мм) (см. рисунок 3.1):
, (3.16) и высоту ярма ha1 (мм) , (3.17)
где kc – коэффициент заполнения сердечника сталью, определяется по таблице 3.4 [1] (kc = 0,95 для лакированных листов).
мм; мм.
Размеры шлицевой части паза сердечника статора hш выбираем равным 1 мм (согласно рекомендациям [1] для h > 160 мм). Ширина шлица bш (мм)обычно принимают, как bш = dиз +(1,5…2,0), где dиз – диаметр изолированного провода: bш = 1,405 +2 = 3,405 мм. Нормализуем значение ширина шлица bш согласно таблице 3.5 [1]: bш = 4 мм. Найдём остальные размеры паза в штампе, которые округлим до десятых долей миллиметра: ; (3.18) ; (3.19) ; (3.20) ; (3.21) . (3.22)
мм. Берем значение мм. мм; мм; мм; мм.
Для дальнейших расчётов, кроме размеров паза в штампе потребуются размеры паза в собранном виде (в свету). Допустимые припуски на размеры паза берём из таблицы 3.6 [1]: Δb = 0,2 мм, Δh = 0,2 мм. Размеры паза в свету:
; ; . (3.23) мм; мм; мм.
Площадь пазовой изоляции Sиз (мм2) рассчитаем по формуле:
, (3.24)
где bиз – толщина пазовой изоляции, согласно таблице 3.1 [1] bиз = 0,4 мм.
мм2.
Площадь межслойных прокладок Sпр (мм2) рассчитаем по формуле:
, (3.25)
где bпр – толщина межслойной прокладки, согласно таблице 3.1 [1] bпр = 0,4 мм.
мм2. Площадь паза, оставшееся для размещения проводников обмотки S’n (мм2)
; (3.26) мм2.
Критерием правильности определения размеров зубцовой зоны и выбора провода обмотки статора служит коэффициент заполнения паза Кз:
; (3.27) .
Коэффициент заполнения паза Кз в пределах нормы (0,7…0,72), плотность тока статора J1 = 4,104 А/мм2 также находятся в пределах нормы (4,5…8,5, для IP44). Определим ширину зубцов (мм) у основания b’z и у коронки b’’z:
; (3.28) . (3.29)
мм; мм,
Откуда следует, что расчётная ширина зуба bz1 = 8 мм. Расчётная высота зубцов равна высоте пазов: hz1 = hn1 = 35 мм.
Расчет ротора
В виду конструктивных соображений воздушный зазор выбираем шириной равной d = 0,24 мм. Число пазов ротора для Z1 = 48 принимаем Z2=34. Рекомендация связана с тем, чтобы ограничить большой ток в стержнях ротора и увеличить равномерность проводников обмотки по длине расточки. Внешний диаметр ротора:
(4.1)
Длина магнитопровода ротора:
Зубцовое деление ротора:
(4.2)
Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник ротора непосредственно насаживается на вал:
(4.3)
Ток в обмотке ротора:
(4.4)
где ki – коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания: ni – коэффициент приведения токов.
(4.5) (4.6)
В двигателях с h пазы ротора выполняем без скоса, тогда Скос в этих двигателях не дает значительного эффекта в улучшения пусковых характеристик. Площадь поперечного сечения стержня:
(4.7)
где J2 – плотность тока в литой клетке, Определим паз ротора: Принимаем Ротор имеет закрытые трапецеидальные, сужающиеся в нижней части пазы. Допустимая ширина зубца: (4.8)
где kc= 0,97 - коэффициент заполнения стали ротора;
Размеры паза:
(4.9) (4.10) (4.11)
Уточняем ширину зубцов ротора по формулам:
(4.12) (4.13)
Принимаем b1 = 6 мм; b2 = 3 мм; h1=20 мм. Полная высота паза:
(4.14)
Площадь поперечного сечения стержня:
(4.15)
Плотность тока в стержне короткозамкнутого ротора:
(4.16)
Площадь поперечного сечения кольца: (4.17)
где Iкл- ток в замыкающем кольце:
(4.18) (4.19)
где Jкл- плотность тока в замыкающем кольце:
(4.20)
Размеры короткозамыкающих колец:
(4.21) (4.22) (4.23) (4.24)
Расчет магнитной цепи
Магнитопровод из стали 2013; толщина листов 0,5 мм. Магнитное напряжение воздушного зазора определяется по формуле:
м (5.1)
где коэффициент воздушного зазора определяется по формуле:
(5.2)
(5.3)
Подставим в формулы (5.1),(5.2) и (5.3) численные значения и получим:
Магнитное напряжение зубцовой зоны статора определяется по формуле:
(5.4)
где hZ1-расчетная высота зубца статора, HZ1 - расчетная напряженность поля в зубце, находится по индукции. Подставим в формулу (5.4) численные значения и получим
Индукция в зубце статора определяется по формуле:
(5.5)
По кривой намагничивания . Для Подставим в формулу (5.5) численные значения и получим
Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора определяется по формуле:
(5.6)
где hZ2 - расчетная высота зубца ротора:
(5.7)
HZ2 - расчетная напряженность поля в зубце ротора, находится по индукции.
Индукция в зубце ротора определяется по формуле:
(5.8)
Подставим в формулы (5.7) и (5.8) численные значения и получим:
Напряженность магнитного поля в зубце ротора по[2]: для Коэффициент насыщения зубцовой зоны проектируемой машины определим по формуле:
(5.9)
Подставим в формулу (5.9) численные значения и получим:
Магнитное напряжение ярма статора определим по формуле:
(5.10)
где Hа - напряженность поля в ярме статора, определяется по индукции; Lа - длина средней магнитной силовой линии в ярме статора:
(5.11) (5.12) (5.13)
Подставим в формулы (5.11), (5.12) и (5.13) численные значения и получим:
Напряженность магнитного поля в ярме статора по [2]: А/м. Подставим в формулу (5.10) численные значения и получим:
Магнитное напряжение ярмы ротора определим по формуле:
(5.14)
где Lj - длина средней магнитной силовой линии в ярме ротора: (5.15)
где hj - высота ярма ротора, определяется по формуле: Hj - напряженность поля в ярме ротора, определяется по значению индукции.
(5.16)
Индукция в ярме ротора определяется по формуле:
(5.17) (5.18)
Подставим в формулы (5.15), (5.16) , (5.17) и (5.18) численные значения и получим:
Напряженность магнитного поля в ярме ротора приняли по [2] равную: А/м. Подставим в формулу (5.14) численные значения и получим
Магнитное напряжение магнитной цепи на пару полюсов определим по формуле:
(5.19)
Подставим в формулу (5.19) численные значения и получим :
Коэффициент насыщения магнитной цепиопределим по формуле:
(5.20)
Подставим в формулу (5.20) численные значения и получим:
Намагничивающий ток определили по формуле:
(5.21)
Подставим в формулу (5.20) численные значения и получим:
Относительное значение намагничивающего тока по формуле:
(5.22)
Подставим в формулу (5.21) численные значения и получим:
Намагничивающий ток находится в допустимых пределах [0,5 ¸ 0,6]. Условие выполняется, решение верно.
Популярное: Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1025)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |