Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


–асчет размеров зубцовой зоны статора




 

–азмеры пазов в электрических машинах должны быть выбраны таким образом, чтобы, воЦпервых, площадь поперечного сечени€ паза соответствовала количеству и размерам размещаемых в нем проводников обмотки с учетом всей изол€ции, и воЦвторых, чтобы значени€ индукций в зубцах и €рме статора находились в определенных пределах, завис€щих от типа, мощности, исполнени€ машины и от марки электротехнической стали сердечника.  онфигураци€ пазов и зубцов определ€етс€ типом обмотки, который в свою очередь зависит от мощности, номинального напр€жени€ и исполнени€ машины. –асчет размеров зубцовой зоны провод€т по допустимым индукци€м в €рме и в зубцах статора (табл. 4.4).

ќбмотка из пр€моугольного провода укладываетс€ в пр€моугольные пазы (рис. 4.6). Ѕоковые стенки таких пазов параллельны, поэтому зубцы статора имеют трапецеидальное сечение, и индукци€ в них неравномерна. ќбычно задаютс€ значени€ми допустимой индукции в €рме статора ¬а и индукцией BZmax в наиболее узком сечении зубца bZmin, либо индукцией BZ в сечении зубца с шириной bz 1/3, вз€том на рассто€нии, равном 1/3 его высоты от наиболее узкой части зубца (рис. 4.6).

–ис. 4.6.   расчету размеров пр€моугольных пазов статора:

а Цоткрытых; б Ц полуоткрытых

 

ѕо выбранным значени€м индукций определ€ютс€:

высота €рма статора, м,

 

(4.13)

 

минимальна€ ширина зубца, м,

(4.14)

или ширина зубца на рассто€нии 1/3 его высоты от наиболее узкой части, м,

. (4.15)

«начение коэффициента k c заполнени€ сердечника сталью следует брать из табл. 4.5.

 

 


“аблица 4.4

ƒопустимые значени€ индукции на участках магнитной цепи асинхронных двигателей, “л

”часток магнитной цепи ќбознаЦчение »сполнение IP44 при числе полюсов 2 р »сполнение IP23 при числе полюсов 2 р
        10 и 12         10 и 12
ярмо статора 1,4Ц1,6 1,4Ц1,6 1,4Ц1,6 1,15Ц1,35 1,1Ц1,2 1,4Ц1,6 1,45Ц1,6 1,45Ц1,6 1,2Ц1,4 1,1Ц1,3
«убцы статора при посто€нном сечении (обмотка из круглого провода) BZl 1,6Ц1,9 1,6Ц1,9 1,6Ц1,9 1,6Ц1,9 1,6Ц1,8 1,8Ц2,05 1,8Ц2,05 1,7Ц1,95 1,7Ц1,9 1,6Ц1,9
«убцы статора в наиболее узком сечении:   при полуоткрытых пазах при открытых пазах BZ1max 1,7Ц1,95 1,7Ц1,95 1,75Ц1,95 1,75Ц1,95 1,75Ц1,95 1,9Ц2,1 1,9Ц2,1 1,9Ц2,1 1,8Ц2 1,8Ц2
BZ1max 1,6Ц1,9 1,6Ц1,9 1,6 Ц1,9 1,6Ц1,9 1,6Ц1,8 1,7Ц2 1,7Ц2 1,7Ц2 1,7Ц2 1,7Ц2
ярмо ротора: короткозамкнутого Bj £1,45 £1,4 £1,2 £1 £1 £1,55 £1,5 £1,3 £1,1 £1,1
фазного Bj £1,4 £1,3 £1,15 £0,9 £0,9 £1,4 £1,4 £1,2 £1 £1
«убцы ротора при посто€нном сечении (трапецеидальные пазы) BZ2 1,7Ц1,95 1,7Ц1,95 1,7Ц1, 95 1,7Ц1, 95 1,7Ц1, 9 1,75Ц2 1,75Ц2 1,75Ц2 1,75Ц2 1,75Ц2
«убцы ротора в наиболее узком сечении: короткозамкнутого BZ2max 1,5Ц1,7 1,5Ц1,7 1,6Ц1, 9 1,6Ц1, 9 1,6Ц1, 9 1,75Ц2 1,75Ц2 1,7Ц1,95 1,7Ц1,9 1,7Ц1,9
фазного BZ2max 1,75Ц2,1 1,75Ц2 1,7Ц1, 95 1,7Ц1, 95 1,7Ц1, 95 1,9Ц2,1 1,9Ц2,1 1,85Ц2,1 1,8Ц2,1 1,8Ц2

“аблица 4.5

—пособы изолировани€ листов электротехнической стали и коэффициенты заполнени€ сталью магнитопроводов статора и ротора асинхронных

двигателей с номинальным напр€жением до 660 ¬

  ¬ысота оси вращени€, мм   h   —татор    ороткозамкнутый ротор ‘азный ротор  
—пособ изолировани€ листов k c —пособ изолировани€ листов k c —пособ изолировани€ листов k с
50Ц250   ќксидирование 0,97   ќксидирование 0,97 Ћакировка 0,95
280Ц355   Ћакировка 0,95 ќксидирование 0,97    

 

–азмеры паза вначале определ€ют без учета размеров и числа проводников обмотки, исход€ только из допустимых значений индукций в зубцах и €рме статора:

высота паза, м,

(4.16)

ширина паза, м,

(4.17)

или

(4.18)

ќбычно b ѕ ї (0,4 ¸ 0,5) tZ1.

ѕредварительно определенна€ ширина паза b писпользуетс€ дл€ выбора размеров обмоточного провода. Ўирина проводника b должна быть меньше ширины паза на толщину всей изол€ции с учетом допусков, т.е. корпусной, витковой (если она устанавливаетс€ в данной конструкции) и проводниковой (2 b из), а также припусков на сборку сердечников (D b п см. табл.4.6):

(4.19)

где

¬се данные по толщине этих видов изол€ции берутс€ из соответствующих таблиц, в зависимости от номинального напр€жени€ и мощности машины, конструкции и класса нагревостойкости изол€ции.

≈сли эффективный проводник обмотки состоит из двух элементарных проводников, то ширина каждого из них будет равна:

(4.20)

«начени€, вычисленные по (4.19) и (4.20), €вл€ютс€ предварительными. ќкончательна€ ширина проводника находитс€ по таблице стандартных размеров обмоточных проводов (см. табл. 4.2). »з этой таблицы по предварительно определенной ширине проводника и по его расчетному сечению подбираютс€ наиболее близкие к ним стандартные значени€ q ЁЋ и b и соответствующа€ им высота проводника а. ¬ысота проводника при этом не должна превышать 2,5Ц3 мм, так как при большей высоте в проводниках, лежащих друг над другом в одном пазу, начинает про€вл€тьс€ эффект вытеснени€ тока, вызывающий неравномерное распределение плотности тока по сечению проводников и увеличивающий потери в меди обмотки. ƒействие этого эффекта возрастает с увеличением числа проводников по высоте паза, поэтому в многовитковых катушках высота проводников не должна превышать указанных пределов, а при малом числе витков она может быть выбрана несколько большей.

—лишком мала€ высота проводников (а< 1мм) вызывает значительные трудности при изготовлении катушек, так как при изгибе проводников на ребро во врем€ намотки катушек могут произойти разрывы провода или его изол€ции.

Ќежелательно также применение пр€моугольных проводов с близкими размерами а и b, так как в этом случае провод во врем€ намотки катушек часто перекручиваетс€ и при раст€жке катушек может быть повреждена его изол€ци€. ќбычно используют провода с отношением размеров b:а, близким к 2:1.

ѕосле уточнени€ размеров проводников составл€етс€ спецификаци€ паза (таблица заполнени€ паза) с указанием размеров проводов, названий, размеров и числа слоев изол€ционных материалов, различных прокладок и т.п.

—умма размеров по высоте и ширине паза всех проводников и изол€ции с учетом необходимых допусков на разбухание изол€ции и на укладку обмотки определ€ет размеры части паза, зан€той обмоткой.

¬ боковых стенках верхней части открытых пазов выполн€ют выемки дл€ креплени€ пазовых клиньев (см. рис. 4.6). √лубина выемок под клин, высота шлица h Ў и высота клиновой части паза h   возрастают с увеличением мощности машины и ширины ее пазов. ќбычно в асинхронных двигател€х общего назначени€ b Ц b ѕ = 2¸5 мм, h Ў = 0,5¸1,0мм и
h   = 3¸3,5 мм в машинах средней мощности и достигает 5 мм в крупных машинах.

ѕолученные при расчете заполнени€ паза его размеры €вл€ютс€ размерами паза Ђв светуї, т.е. размерами реального паза в собранном шихтованном сердечнике с учетом неизбежной при этом Ђгребенкиї, образующейс€ за счет допусков при штамповке листов и шихтовке магнитопроводов.

–азмеры паза "в свету" будут меньше, чем в штампе, т.е. чем размеры паза в каждом отдельном листе после штамповки, на величину припусков, указанных в табл. 4.6.

ѕоэтому размеры паза в штампе следующие:

(4.21)

где b п' и h п' Ч размеры паза "в свету", полученные при расчете заполнени€ паза проводниками обмотки и изол€цией.

 

“аблица 4.6

 

¬ысота оси вращени€ h, мм ѕрипуски, мм
по ширине паза D b ѕ по высоте паза D h ѕ
50Ц132 0,1 0,1
160Ц250 0,2 0,2
280Ц355 0,3 0,3
400Ц500 0,4 0,3
       

 

ѕосле того, как размеры паза в штампе окончательно установлены, определ€ют расчетные размеры зубцов bZmin, bZmax или b и hZ (табл. 4.7).

ќбмотку из подразделенных катушек в машинах общего назначени€ с номинальным напр€жением U H£ 660¬ укладывают в полуоткрытые пазы (рис. 4.6, б). Ўирина шлица паза b ш выбираетс€ из услови€ обеспечени€ свободной укладки полукатушек в паз, поэтому b ш = 0,5 b п + (1,0¸1,5) мм. ¬ысоту шлица и высоту клиновой части паза выполн€ют в пределах
hш = 0,6Ц0,8 мм и h к = 2,5¸ 3,5 мм (большие значени€ берутс€ при широких пазах и большей мощности двигателей). ¬ыбор размеров проводников, расчет заполнени€ паза и определение его размеров "в свету" и в штампе производ€т так же, как и дл€ открытых пазов. Ўирину и расчетную высоту зубцов определ€ют по формулам табл. 4.7.

 

“аблица 4.7

–асчетные размеры трапецеидальных зубцов статора при открытых и полуоткрытых пазах

 

–азмер ѕаз по рис. 4.6, а ѕаз по рис. 4.6, б
bZmin
bZmax
bZ1/3
hZ h ѕ h ѕ

 

 руглые обмоточные провода всыпной обмотки могут быть уложены в пазы произвольной конфигурации, поэтому размеры зубцовой зоны при всыпных обмотках выбирают таким образом, чтобы параллельные грани имели зубцы, а не пазы статора (рис. 4.7). “акие зубцы имеют посто€нное, не измен€ющеес€ с высотой зубца поперечное сечение, индукци€ в них также не измен€етс€, и магнитное напр€жение зубцов с параллельными гран€ми оказываетс€ меньше, чем магнитное напр€жение трапецеидальных зубцов, при том же среднем значении индукции в них. Ёто объ€сн€етс€ отсутствием в зубцах с параллельными гран€ми участков с высокой индукцией, напр€женность пол€ в которых резко возрастает изЦза нелинейности магнитной характеристики стали, увеличива€ суммарное магнитное напр€жение зубцов.

ќбмотку из круглого провода укладывают в пазы одной из приведенных на рис. 4.7, а Ц в конфигурации. ¬ большинстве современных двигателей, выпускаемых отечественной промышленностью, выполн€ют трапецеидальные пазы (рис. 4.7, а, б), хот€ лучшее заполнение паза достигаетс€ в пазах с овальной нижней частью (рис. 4.7, в).

”гол наклона грани клиновой части в трапецеидальных пазах у двигателей с 250 мм обычно b = 45∞, при большей высоте оси вращени€ b =30∞. ѕринцип расчета размеров паза всыпной обмотки остаетс€ таким же, как и дл€ пазов с пр€моугольными проводами. —начала провод€т предварительный выбор размеров, исход€ из допустимой индукции в зубцах и €рме статора (см. табл.4.4),

(4.22)

и ha Ц по уравнению (4.13).

–ис. 4.7.   расчету размеров зубцовой зоны статоров с обмоткой из круглого провода: а, б, в Ч различные конфигурации пазов

 

¬ дальнейшем, после расчета коэффициента заполнени€ паза проводниками обмотки, полученное значение bZ1 уточн€етс€. “ребование выполнить зубцы с параллельными гран€ми накладывает дополнительные услови€ на возможные соотношени€ размеров паза. Ёто вызывает известные трудности расчета зубцовой зоны, который рекомендуетс€ проводить в следующей последовательности (расчетные формулы приведены только дл€ пазов, показанных на рис. 4.7, а; дл€ других конфигураций они могут быть легко получены, исход€ из услови€ сохранени€ посто€нства ширины зубцов).

ѕо допустимым индукци€м в €рме и зубцах статора (см. табл. 4.4) из (4.13) и (4.22) определ€ют высоту €рма ha и ширину зубца bZ1 статора. ƒалее наход€т размеры паза в штампе (рис. 4.7, а), м:

(4.23)

(4.24)

–азмер b 1определ€ют в зависимости от угла b:

при b=45∞

(4.25)

при b=30∞

(4.26)

 

ѕолученные размеры округл€ют до дес€тых долей миллиметра.

¬ысота шлица паза h ш обычно лежит в пределах от 0,5 до 1мм, в зависимости от мощности двигател€. —ледует иметь в виду, что h ш должна быть достаточной дл€ обеспечени€ механической прочности кромок зубцов, удерживающих в уплотненном состо€нии проводники паза после заклиновки пазов. ќднако увеличение h ш приводит к возрастанию потока рассе€ни€ паза, что в большинстве случаев нежелательно. ќбычно в двигател€х с 132 мм принимают h ш=0,5мм, в двигател€х с h ш³160мм увеличивают до h ш=1мм.

Ўирину шлица паза в статорах, рассчитанных на укладку обмотки вручную, принимают равной b ш= d из+(1,5¸2)мм, где d из Ц диаметр изолированного обмоточного провода, мм. –азмер b ш должен обеспечить возможность свободного пропуска проводников обмотки через шлиц с учетом толщины изол€ционных технологических прокладок, устанавливаемых при укладке обмотки дл€ предохранени€ изол€ции проводников от повреждений об острые кромки шлица.

¬ машинах с однослойной, одноЦдвухслойной или двухслойной концентрической обмоткой, в которой укладка обмотки механизирована, ширину шлица паза выполн€ют несколько большей. ѕри совмещенном методе укладки ширина шлица паза, мм, будет равна:

ѕри раздельном методе b ш еще более увеличивают в зависимости от размеров штыревой оправки, примен€емой дл€ вт€гивани€ катушек обмотки в пазы, диаметра провода и коэффициента заполнени€ паза.

ѕроектиру€ серии асинхронных двигателей, размер b ш нормализуют. ¬ сери€х 4ј и ј» он выполн€етс€ равным от 1,8 мм в машинах малой мощности и до 4 мм в более крупных. —редние значени€ b ш дл€ двигателей при различных h и 2p приведены в табл. 4.8.

“аблица 4.8

—редние значени€ ширины шлица полузакрытых пазов статоров

асинхронных двигателей с обмоткой из круглого провода bЎ, мм

 

h, мм „исло полюсов двигател€
    6Ц8    
50Ц63 1,8 1,8 1,8 Ч Ч
        Ч Ч
80Ц90     2,7 Ч Ч
100, 112 3,5 3,5   Ч Ч
    3,5 3,5 Ч Ч
160Ц250   3,7 3,7 Ч Ч
280Ц315 Ч Ч Ч    

 

¬ клиновой части паза располагают пазовые крышки (в машинах с 160 мм), а в более крупных машинах Ц пазовые клинь€. ѕоэтому при расчете площади поперечного сечени€ паза, используемой дл€ размещени€ обмотки, эти участки не учитывают. –азмеры паза, при которых обеспечиваетс€ параллельность боковых граней зубцов, могут быть определены также графоаналитическим методом. ≈го удобно примен€ть, если конфигураци€ пазов отличаетс€ от рассмотренной трапецеидальной, дл€ которой приведены аналитические выражени€ (4.23) Ц (4.26). √рафоаналитический расчет выполн€ют в следующей последовательности.

¬ начале стро€т равнобедренную трапецию (рис. 4.8, a), верхнее основание которой равно в выбранном масштабе пазовому делению t2l, нижнее основание t'Zl = tZlDa/D, а высота h = (Da Ц D)/2. “ака€ трапеци€ представл€ет собой как бы вырезанный из листа статора сектор пазового делени€, в котором должны разместитьс€ паз (ось паза совпадает с осью трапеции), прилегающие к нему с обеих сторон половины сечений зубцов и участок €рма статора. ѕо допустимым индукци€м B и ¬а определ€ют ширину зубца по (4.22) и высоту €рма по (4.13). Ќа построенной трапеции лини€ми, параллельными ее боковым гран€м, отсекают участки шириной 0,5 bz и линией, параллельной ее основани€м, Ц участок шириной ha (рис.4.8, б). ¬ оставшуюс€ часть трапеции (рис. 4.8, б Ч не заштрихована) вписывают контур паза выбранной конфигурации (рис. 4.8, в). ≈го основные размеры b1, b2. и h nобеспечивают параллельность боковых граней зубцов при наименьших возможных с точки зрени€ допустимой индукции размерах зубцов и €рма.

–ис. 4.8.   графоаналитическому методу определени€ размеров паза статора

ƒл€ достижени€ достаточной точности построение должно быть выполнено в крупном масштабе, при котором возможна достоверность определени€ размеров паза с точностью до 0,1 мм, например 10:1 или 5:1. ƒл€ расчета коэффициента заполнени€ паза необходимо определить площадь паза Ђв светуї и учесть площадь поперечного сечени€ паза, занимаемую корпусной изол€цией S »«и прокладками в пазу S ѕ. –азмеры паза Ђв светуї определ€ют с учетом припусков на шихтовку сердечников Δ b ѕ и Δ h ѕ:

(4.27)

где Δ b ѕ и Δ h ѕ Ч см. табл. 4.6.

ѕлощадь поперечного сечени€ трапецеидального паза, м2 , в которой размешаютс€ обмотка, корпусна€ изол€ци€ и прокладки, определ€ют из выражени€

(4.28)

где (4.29)

высота клиновой части паза h к = (b 1 Ц b Ў) tgb / 2, т.е.

при b=45∞,

при b=30∞. (4.30)

ѕлощадь, м2, занимаема€ корпусной изол€цией в пазу будет равна

(4.31)

где b »« Ч односторонн€€ толщина изол€ции в пазу, м.

ѕлощадь, м2, занимаема€ прокладками в пазу (на дне паза, под клином и между сло€ми обмотки в двухслойной обмотке) составит:

дл€ двигателей с h = 180 ÷ 250 мм

(4.32)

дл€ двигателей с h ≥ 280 мм

ѕри отсутствии прокладок в пазу S ѕ– = 0.

ѕлощадь поперечного сечени€ паза, остающа€с€ свободной дл€ размещени€ проводников обмотки, равна

(4.33)

 онтролем правильности размещени€ обмотки из круглого провода в пазах €вл€етс€ значение коэффициента заполнени€ паза:

, (4.34)

который должен находитьс€ в пределах k з=0,69¸0,71 дл€ двигателей с 2 p =2 и k з=0,72¸0,74 Ц дл€ двигателей с ³ 4.

≈сли полученное значение ниже указанных пределов, то площадь паза следует уменьшить за счет увеличени€ ha или bz, или обоих размеров одновременно в зависимости от прин€того при их расчете значени€ индукции. »ндукци€ в зубцах и €рме статора при этом уменьшитс€. ”меньшение индукции ниже пределов, указанных в табл. 4.4, показывает, что главные размеры двигател€ завышены и активна€ сталь недоиспользована. ¬ этом случае следует уменьшить длину сердечника или перейти на ближайшую меньшую высоту оси вращени€.

„асто расчет показывает, что значение k зоказываетс€ выше указанных пределов. Ёто недопустимо, так как при чрезмерно высоких k зпроводники обмотки во врем€ укладки приходитс€ очень сильно уплотн€ть в пазах. »х изол€ци€ может быть повреждена или, по меньшей мере, ослаблена, что вызовет резкое уменьшение надежности обмотки. ƒл€ уменьшени€ k знадо, вз€в предельно допустимые значени€ Bz и Ba (см. табл. 4.4), пересчитать размеры bz и ha.   уменьшению k зприводит также уменьшение числа элементарных проводников п эл, которое возможно при одновременном пропорциональном увеличении площади поперечного сечени€ q эл или уменьшении числа параллельных ветвей обмотки с тем, чтобы плотность тока осталась неизменной. ≈сли и при этом значение k зостаетс€ выше допустимого, следует сделать вывод, что прин€тые главные размеры двигател€ занижены. Ќеобходимо просчитать другой вариант, увеличив ld или перейд€ на большую высоту оси вращени€.

ѕосле уточнени€ размеров паза, ширину зубца и расчетную высоту паза определ€ют по формулам табл. 4.9.

 

“аблица 4.9

 

–асчетные размеры зубцов статоров при трапецеидальных или

грушевидных пазах в машинах с обмоткой из круглого провода

 

–азмер –ис.4.7, a –ис. 4.7, б –ис. 4.7, в
Z
Z
hZ 1 h п1 h п1 h п1 Ц 0,1 b 2

ќбычно при всыпной обмотке bz=b'z=b"z. ¬ некоторых случа€х возможно некоторое расхождение значений b'z и b"z, поэтому рекомендуетс€ рассчитать оба значени€ b'z и b"z и при небольшом расхождении результатов вз€ть среднюю расчетную ширину зубца: bz = (b'z + b"z) /2. ѕри больших расхождени€х следует изменить соотношени€ размеров пазов либо проводить расчет магнитного напр€жени€ зубцов так же, как при пр€моугольных пазах (см. ниже).





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-01-29; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1357 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

¬аше врем€ ограничено, не тратьте его, жив€ чужой жизнью © —тив ƒжобс
==> читать все изречени€...

316 - | 311 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.073 с.