4 Расчет пазов и обмотки статора

4.1. Предварительное определение ширины паза:

4.2. Поперечное сечение эффективного проводника обмотки статора (предварительно):

Плотность тока:

AJ₁ определено по рисунку 10.16 (кривая 3) [2].

4.3. Возможная ширина изолированных проводников в пазу:

Выбираем изоляцию катушек класса нагревостойкости В. Предварительно двусторонняя толщина изоляции δ_из.п при напряжении U_H = 6000 В принята равной 4,7 мм.

4.4. Сечение эффективного проводника обмотки статора:

, поэтому необходимо принять:

.

Выбираем проводник марки ПЭТВСД с двусторонней толщиной изоляции 0,5 мм, тогда ширина неизолированного проводника:

По таблице П3.2 [2] окончательно размеры медного проводника принимаем: a₁ × b₁ = 1,5 × 7,025 мм; q_эл = 9,86 мм²;

Размеры проводника с изоляцией: a_1из × b_1из = 2 × 7,075 мм.

Сечение эффективного проводника: q_эф = n_эл× q_эл = 2 ∙ 9,86 = 19,72 мм².

4.5. Ширина паза (уточненная):

где: δ_рш = 0,05n_ш = 0,05 ∙ 2 = 0,1 мм.

4.6. Высота паза (уточненная):

где δ_рв = 0,05u_пn_в = 0,05 ∙ 32 ∙ 1 = 1,6 мм.

Отношение h'_п1 / b'_п1 = 82 / 19,15 = 4,3 находится в допустимых пределах.

4.7. Плотность тока в проводнике обмотки статора (уточненное значение):

4.8. Проверка индукции в зубце (приближенно):

4.9. Проверка индукции в ярме статора (приближенно):

где:

Так как значение индукции в ярме статора меньше допустимых значений (1,2 –1,45 Тл), необходимо увеличить внутренний диаметр статора и пересчитать параметры τ, t₁ и А при прочих равных:

Принимаем D = 1,65 м, тогда:

С учетом новых значений данных параметров пересчитаем пп. 4.8-4.9:

Значение индукции в ярме статора находится в интервале допустимых значений (1,2 –1,45 Тл), следовательно, расчет произведен верно.

4.10. Перепад температуры в изоляции:

4.11. Градиент температуры в пазовой изоляции:

Окончательно принимаем:

D = 1,65 м; D_a = 2,15 м; τ = 0,518 м; t₁ = 0,058 м;

b_п1 = 19,15 ∙ 10^-3 м; h_п1 = 82 ∙ 10^-3 м; l_δ = 0,6 м; l_ст1 = 0,51 м;

l₁ = 0,63 м; А = 50,789∙10³ А/м; J₁ = 4,635 ∙ 10⁶ А/м²; h_а = 0,168 м.

4.12. Полное число витков фазы обмотки статора:

4.13. Шаг обмотки:

Принимаем шаг обмотки y₁ = 8 (из первого в девятый паз), тогда:

4.14. Коэффициент укорочения шага обмотки статора:

4.15. Коэффициент распределения обмотки статора:

4.16. Обмоточный коэффициент:

5 Выбор воздушного зазора. Расчёт полюсов ротора

Задавшись перегрузочной способностью генератора М_м / M_н = 2, по рисунку 10.18 [2] находим x_d* = 1,5.

5.1. Приближенное значение воздушного зазора:

где В_δ0 = 0,95 В_δн = 0,95 ∙ 0,97 = 0,921 Тл.

5.2. Округляем предварительную величину зазора с точностью до 0,1 мм и принимаем воздушный зазор под серединой полюса 0,0051 м. Зазор под краями полюса δ_м = 1,5 · δ = 1,5 · 0,0051 = 0,0077 м.

Среднее значение воздушного зазора:

5.3. Находим длину полюсной дуги. Примем α = 0,68, тогда:

5.4. Радиус дуги полюсного наконечника:

5.5. Высота полюсного наконечника при τ = 0,518 м. по таблице 10.9 [2] равна h_р = 0,062 м.

5.6. Длина сердечника полюса и полюсного наконечника l_m = l_р = l₁ = 0,63 м.

5.7. Находим расчётную длину сердечника полюса. Принимаем l_f = 0,015 м, тогда:

5.8. Предварительная высота полюсного сердечника:

5.9. Определяем коэффициент рассеяния полюсов при k ≈ 11:

5.10. Рассчитаем ширину полюсного сердечника, задавшись стандартными значениями B_m = 1,6 Тл и k_cp = 0,95 (полюсы выполнены из стали Ст3 толщиной 1 мм):

Так как , то используем способ крепления с помощью хвостов к шихтованному остову.

5.11. Длина ярма (обода) ротора:

где .

5.12. Минимальная высота ярма ротора:

где B_j = 1,3 Тл.