1 Определение главных размеров и выбор электромагнитных нагрузок

В качестве базовой модели двигателя выбрал двигатель марки 4A200L8УЗ, высота оси вращения мм, технические данные которого сведены в таблицу 1.

Таблица 1 —Технические данные двигателя базовой модели

Типоразмер двигателя	Мощность, кВт	Скольжение, %	КПД, %			1
4A200L8УЗ	22	2,7	88,5	0,84	2	2

Продолжение таблицы 1

1
2	1,2	6

Определяем расчетную мощность машины:

, (1.1)

где Вт — мощность двигателя;

— коэффициент, равный отношению ЭДС к номинальному напряжению, выбирается по рисунку 2.1 [1] в зависимости от числа полюсов и внешнего диаметра магнитопровода статора;

Вт.

Определяем полюсное деление:

, (1.2)

где — диаметр внутренней поверхности статора;

здесь м — внешний диаметр сердечника статора, выбирается по таблице 2.1 [1] в зависимости от высоты оси вращения м, так как в задании данный размер не оговаривается, принимаем высоту оси вращения базовой модели,

— коэффициент равный отношению внутреннего диаметра к внешнему, выбирается по таблице 2.2 в зависимости от числа полюсов .

м.

м.

Определяем расчетную длину машины:

, (1.3)

где — коэффициент формы поля;

— расчетный коэффициент полюсного перекрытия;

— обмоточный коэффициент;

А/м² — линейная токовая нагрузка, выбирается по рисунку 2.3 [1];

Тл — магнитная индукция в воздушном зазоре;

— частота вращения ротора;

об/мин;

м.

Значения коэффициентов и зависят от распределения магнитной индукции в зазоре машины. В начале расчета рассматриваем магнитное поле синусоидальным.

Критерием правильного выбора главных размеров машин является отношение . Условие выполняется.

Длина машины , следовательно, магнитопровод статора выполняется без радиальных каналов, согласно [1] страница 18: .

2 Выбор число пазов и типа обмотки статора. Расчет обмотки и размеры зубцовой зоны статора

Определение размеров зубцовой зоны статора начинаем с выбора числа пазов . Число пазов статора неоднозначно влияет на технико-экономические показатели машины. Если увеличить 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 машина небольшой мощности может привести к недопустимому снижению механической прочности зубцов. Увеличение числа пазов статора увеличивает трудоемкость выполнения обмоточных работ, увеличивается сложность штампов, а их стойкость снижается.

Определяем граничные значения зубцового деления по рисунку 3.1 [1] при м, м:

м, м.

Определяем диапазон возможных значений чисел пазов статора:

; (2.1)

.

Определяем число пазов на полюс и фазу:

, (2.2)

При :

.

Определяем зубцовое деление статора:

; (2.3)

м.

Определяем номинальный ток обмотки статора:

, (2.4)

где В — номинальное фазное напряжение.

А.

Определяем число эффективных проводников в пазу статора (предварительно) при отсутствии параллельных ветвей обмотки статора :

; (2.5)

.

Число параллельных ветвей обмотки , так как при этом выполняется два условия: и — четное число при двухслойной обмотке.

Определяем число витков в фазе:

; (2.6)

.

Уточняем значение линейной токовой нагрузки:

; (2.7)

А/м².

Согласно рекомендации [1] станица 20, выбираем двухслойную всыпную обмотку из медного провода круглого сечения. Обмотку статора укладываем пазы в ручную.

Определяем коэффициент распределения:

; (2.8)

.

Определяем шаг обмотки по пазам:

, (2.9)

где — относительный шаг обмотки, выбираем согласно [1] страница 21.

.

Обмотку выполняем с укороченным шагом.

Определяем коэффициент укорочения шага обмотки статора:

; (2.10)

.

Определяем обмоточный коэффициент:

; (2.11)

.

Определяем магнитный поток в воздушном зазоре машины:

; (2.12)

Вб.

Уточняем значение магнитной индукции в воздушном зазоре:

; (2.13)

Тл.

Определяем плотность тока в обмотке статора:

, (2.14)

где А²/м³ — тепловой фактор, выбираем согласно [1] рисунок 3.9.

А/м².

Определяем предварительное значение сечения эффективного проводника обмотки статора:

; (2.15)

м².

Выбираем , тогда мм².

Выбираем марку обмоточного провода. Класс изоляции F (ТИ 155), при высоте оси вращения мм. Провод марки ПЭТ со следующими параметрами, по таблице Б.1 [1]:

мм — номинальное значение диаметра неизолированного провода;

мм — среднее значение диметра изолированного провода;

мм² — площадь поперченного сечения неизолированного провода;

— площадь поперечного сечения эффективного проводника.

В качестве пазовой изоляции, пазовой крышки и изоляции между слоями выбираем пленкостеклопласты марки «Имидофлекс» класса нагревостойкости F (ТИ 155).

Магнитопровод статора и ротора выполняем шихтованным из электротехнической стали толщиной 0,5 мм, марки 2212, способ изолировки листов — оксидирование, согласно рекомендациям таблицы 3.2 [1].

Принятые обозначения размеров зубцовой зоны показаны на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 — К определению размеров зубцовой зоны статора

Определяем предварительное значение ширины зубца статора:

, (2.16)

где Тл — магнитная индукция в зубце статора;

— коэффициент заполнения пакета сталью. Выбираем по рекомендациям предоставленным в таблице 3.2 [1].

м.

Определяем предварительное значение высоты ярма статора:

, (2.17)

где Тл — магнитная индукция в ярме статора.

м.

Определяем предварительное значение высоты паза статора:

; (2.18)

м.

Угол наклона грани клиновой части паза , согласно [1] страница 30.

Определяем размеры паза статора:

, (2.19)

где м — высота шлица, согласно таблице 3.4 [1];

м — ширина шлица, согласно таблице 3.4 [1].б5

м.

; (2.20)

м;

; (2.21)

м;

; (2.22)

м.

Уточняем значение высоты паза статора:

; (2.23)

м.

Полученные размеры определяют размеры паза в штампе. Для дальнейших расчетов необходимо определить размеры паза в свету после шихтовки.

Определяем размеры паза в свету:

, (2.24)

где мм — величина припуска на шихтовку по ширине;

мм;

; (2.25)

мм;

, (2.26)

где мм — величина припуска на шихтовку по высоте;

мм.

1 — пазовая изоляция; 2 — пазовая крышка; 3 — изоляция между слоями

Рисунок 2.3 — Пазовая изоляция обмотки статора

Определяем площадь поперечного сечения пазовой изоляции:

, (2.27)

где мм — толщина пазовой изоляции (рисунок 2.2, позиция 1), согласно таблице 3.1 [1];

мм².

Определяем площадь поперечного сечения изоляции между слоями:

, (2.28)

где мм — толщина изоляции между слоями (рисунок 2.2, позиция 3), согласно таблице 3.1 [1];

мм².

Определяем свободную площадь паза:

; (2.29)

мм².

Определяем коэффициент заполнения свободной площади паза обмоточным проводом:

, (2.30)

Значение коэффициента заполнения свободной площади паза укладывается в рекомендуемый интервал , что свидетельствует о хорошем использовании зубцовой зоны статора.

Определяем уточненные значения ширины зубца, соответствующие размерам паза и :

; (2.31)

мм;

; (2.32)

мм.

Определяем среднее значение ширины зубца статора:

; (2.33)

мм.

Определяем расчетное значение ширины зубца статора:

; (2.34)

мм.

Определяем расчетное значение высоты зубца статора:

; (2.35)

мм.

Определяем уточненное значение высоты ярма статора:

; (2.36)

мм.