Схему обмотки статора выбирают в зависимости от мощности машины, ориентируясь на конструкцию и предполагаемую технологию укладки обмотки в пазы. Машины мощностью до 12—15 кВт в большинстве случаев имеют однослойную концентрическую обмотку из круглого провода. В машинах большей мощности обмотки выполняют двухслойными, а при механизированной укладке применяют одно–двухслойные или двухслойные концентрические обмотки, которые могут быть уложены в пазы без подъема шага. Все обмотки из прямоугольного провода выполняют только двухслойными, равнокатушечными.
Обмоточный коэффициент k oБ = k p k урассчитывают в зависимости от числа пазов на полюс и фазу q и укорочения шага обмотки b = y расч /t, где у расч – расчетный шаг, определяемый по формулам в зависимости от типа обмотки.
В двухслойных обмотках асинхронных двигателей шаг выполняют в большинстве случаев с укорочением, близким к b = 0,8:
,
.
После расчета k об1 уточняют значение потока Ф, Вб:
(4.7)
и определяют индукцию в воздушном зазоре B d, Тл,
(4.8)
Если полученное значение B d выходит за пределы рекомендуемой области (см. рис. 3.6—3.8) более чем на ±5%,следует принять другое значение числа и Пи повторить расчет.
Если линейная нагрузка и индукция в воздушном зазоре при принятом числе пазов и эффективных проводников в пазу находятся в рекомендуемых пределах, переходят к расчету сечения эффективного проводника и обмоточного провода.
Сечение эффективных проводников, м2, определяют, исходя из тока одной параллельной ветви и допустимой плотности тока в обмотке:
(4.9)
С точки зрения повышения использования активных материалов плотность тока J1 должна быть выбрана как можно большей, но при этом возрастают потери в меди обмотки. Увеличение потерь сказывается, во–первых, на повышении температуры обмотки и, во–вторых, на КПД двигателя. В асинхронных двигателях общего назначения при принятой в них системе косвенного охлаждения влияние плотности тока на нагрев обмотки более существенно, чем на КПД. На этом основании определены качественные зависимости допустимой плотности тока в обмотках различных машин. Она повышается с уменьшением габаритов машины, с увеличением допустимого нагрева обмотки при переходе на другой, более высокий класс нагревостойкости изоляции и с повышением интенсивности охлаждения (например, в машинах защищенного исполнения по сравнению с закрытыми обдуваемыми двигателями).
Нагрев пазовой части обмотки зависит от произведения линейной нагрузки на плотность тока (AJ). Поэтому выбор допустимой плотности тока J, А/м2 , производят с учетом линейной нагрузки двигателя:
J = (AJ)/A. (4.10)
Значения (AJ) для асинхронных двигателей различных исполнения и мощности приведены на рис. 4.2.
Для всыпных обмоток могут быть использованы обмоточные провода диаметром не более 1,8 мм, однако в современных двигателях для повышения надежности обмотки и упрощения ее укладки в пазы используют провода меньшего диаметра. В обмотках, предназначенных да механизированной укладки, диаметр изолированного провода обычно берут не более 1,4 мм, а при ручной укладке (двигатели c h > 160 мм) – не более 1, 7мм.
Если расчетное сечение эффективного проводника в машинах со всыпной обмоткой выше значений, соответствующих указанным диаметрам, то эффективный проводник делят на несколько элементарных.
|
|
|
|
|
|
Рис. 4.2. Средние значения произведения AJ асинхронных двигателей
со степенью зашиты:
а – IP44, h < 132 мм; б – IP44, А = 160 ¸ 250 мм; в – IP44, h=280¸355мм;
г – IP23, h = 160¸250 мм; д – IР23, h = 280¸355 мм; е – IP23 приUном = 6000 В
Для этого по табл. 4.2 подбираются сечение q эл и число элементарных проводников n эл, составляющих один эффективный, таким образом, чтобы диаметр d элэлементарных проводников не выходил за указанные пределы, а их суммарная площадь сечения была близка к расчетному сечению эффективного проводника:
. (4.11)
Таблица 4.2
Диаметр и площади поперечного сечения круглых медных эмалированных проводов марок ПЭТВ и ПЭТ–155
| Номинальный диаметр неизолированного провода, мм d | Среднее значение диаметра изолированного провода, мм d из | Площадь поперечного сечения неизолированного провода, мм2 q эл | Номинальный диаметр неизолированного провода, мм d | Среднее значение диаметра изолированного провода, мм d из | Площадь поперечного сечения неизолированного провода, мм2 q эл |
| 0,08 | 0,1 | 0,00502 | (0,53) | 0,585 | 0,221 |
| 0,09 | 0,11 | 0,00636 | 0,56 | 0,615 | 0,246 |
| 0,1 | 0,122 | 0,00785 | 0,6 | 0,655 | 0,283 |
| 0,112 | 0,134 | 0,00985 | 0,63 | 0,69 | 0,312 |
| 0,125 | 0,147 | 0,01227 | (0,67) | 0,73 | 0,353 |
| (0,132) | 0,154 | 0,01368 | 0,71 | 0,77 | 0,396 |
| 0,14 | 0,162 | 0,01539 | 0,75 | 0,815 | 0,442 |
| 0,15 | 0,18 | 0,01767 | 0,8 | 0,865 | 0,503 |
| 0,16 | 0,19 | 0,0201 | 0,85 | 0,915 | |
| 0,17 | 0,2 | 0,0227 | 0,9 | 0,965 | 0,636 |
| 0,18 | 0,21 | 0,0255 | 0,95 | 1,015 | 0,709 |
| (0,19) | 0,22 | 0,0284 | 1,08 | 0,785 | |
| 0,2 | 0,23 | 0,0314 | 1,06 | 1,14 | 0,883 |
| (0,212) | 0,242 | 0,0353 | 1,12 | 1,2 | 0,985 |
| 0,224 | 0,259 | 0,0394 | 1,18 | 1,26 | 1,094 |
| (0,236) | 0,271 | 0,0437 | 1,25 | 1,33 | 1,227 |
| 0,25 | 0,285 | 0,0491 | 1,32 | 1,405 | 1,368 |
| (0,265) | 0,3 | 0,0552 | 1,40 | 1,485 | 1,539 |
| 0,28 | 0,315 | 0,0616 | 1,5 | 1,585 | 1,767 |
| (0,3) | 0,335 | 0,0707 | 1,6 | 1,685 | 2,011 |
| 0,315 ' | 0,35 | 0,0779 | 1,7 | 1,785 | 2,27 |
| 0,335 | 0,37 | 0,0881 | 1,8 | 1,895 | 2,54 |
| 0,355 | 0,395 | 0,099 | 1,9 | 1,995 | 2,83 |
| 0,375 | 0,415 | 0,1104 | 2,095 | 3,14 | |
| 0,4 | 0,44 | 0,1257 | 2,12 | 2,22 | 3,53 |
| 0,425 | 0,565 | 0,1419 | 2,24 | 2,34 | 3,94 |
| 0,45 | 0,49 | 0,159 | 2,36 | 2,46 | 4,36 |
| (0,475) | 0,515 | 0,1772 | 2,5 | 2,6 | 4,91 |
| 0,5 | 0,545 | 0,1963 |
Примечание. Провода, размеры которых указаны в скобках, следует применять только при обосновании технико–экономической целесообразности.
В обмотках из круглого провода число элементарных проводников может быть взято до 6—8, но при большом п элвозрастают технологические трудности намотки катушек, поэтому в современных машинах стремятся уменьшить число элементарных проводников в одном эффективном до 6—8, для чего увеличивают число параллельных ветвей; в двухполюсных двигателях n эл увеличивают, поскольку число параллельных ветвей в них не может быть более двух.
При проектировании машин с обмоткой из прямоугольного провода сечение каждого проводника не должно быть взято более 17–20 мм2, так как в этом случае становится заметным возрастание потерь на вихревые токи.
Если расчетное значение q эф > 20 мм2, то прямоугольные проводники подразделяют на элементарные так, чтобы q эл ≤ 17 ÷ 20 мм2.
В обмотках из прямоугольного провода, укладываемых в открытые пазы, п элобычно не более 2. При п эл = 2они располагаются на одном уровне по высоте паза. Обмотку с четырьмя элементарными проводниками в асинхронных двигателях применяют редко. Если обмотка выполняется из подразделенных катушек, которые укладывают в полуоткрытые пазы, то всегда образуются два элементарных проводника, так как катушки, расположенные на одной высоте в пазу, соединяются параллельно.
При прямоугольных обмоточных проводах сечение эффективного проводника не должно превышать 35—40 мм2, поэтому при большом номинальном токе в таких машинах выполняют наибольшее возможное число параллельных ветвей.
По одной и той же площади поперечного сечения прямоугольных проводников их линейные размеры а x b могут быть различны, поэтому окончательный выбор обмоточного провода производят одновременно c расчетом размеров зубцовой зоны.
После окончательного выбора q эл, п эли а следует уточнить плотность тока в обмотке, которая может несколько измениться по сравнению с предварительно принятой при подборе сечений элементарных проводников:
J = I 1ном /(а q эл n эл ). (4.12)
На этом расчет обмотки статора заканчивается.
