Особенности расчета магнитной цепи АД. Выбор величины воздушного зазора для АМ, влияние на виброакустические и энергетические показатели. Главные размеры, электромагнитные нагрузки МПТ, их влияние на выходные показатели коммутацию. Обмоточные данные якорей МПТ, их расчет

1.Особенности расчета магнитной цепи АД.

Задача расчета магнитной цепи заключается в нахождении МДС, необходимую для создания заданного потока. Магнитная система симметрична и расчет ведется на 1 полюс, воздушный зазор, зубцы и ярмо статора, ротора. Наибольшее значение суммарной МДС составляет МДС воздушного зазора, из-за  того что в воздушном зазоре магнитная проницаемость равна 1 и наибольшее значение магнитного сопротивления. Значение МДС остальных участков примерно составляет 30-50% от суммарной МДС.

1)МДС воздушного зазора.

К_d-коэф. возд. зазора. который учитывает зубчатость статора и ротора(коэф. Картера) К_d= К_d1 К_d2, при закрытых пазах К_d1=1, закрывают пазы чтобы уменьшить МДС воз.заор.

2)МДС зубцов статора и ротора.

h_z-высота зубца. H_z-напряженность зубцовой зоны, определяется по значению В_z если В_z£1.9, Н_z по таб. если В_z>1.9, Н_z по кривым, но для этого необходимо определить Кпх- коэф. вытеснения силовых линий.

 

Для прямоугольных пазов при Вz³2, 

B_zmax® H_zmax; B_zmin® H_zmin; B_zср® H_zср

если I^*_m=18-20% магн. цепь ненасыщ, размер маг. цепи завыш., но КПД и cosj могут быть выше. если I^*_m=30-35% магн. цепь насыщ, размер маг. цепи заниж., и КПД и cosj низкое.

В машинах 8-3кВт I^*_m до 0,5

В машинах небол. мощности значение I^*_mполучается высоким, что объясняется тем, что для уменьшения шумов и вибраций двигателя зазор выбирают достаточно большим.

3.Выбор величины воздушного зазора для АМ, влияние на виброакустические и энергетические показатели.

С уменьшением d, происходит уменьшение магнитного сопротивления и магнитного напряжения, которые составляют основную часть суммарной МДС магнитной цепи всей машины. Поэтому уменьшение d  привод к уменьшению МДС магнитной цепи и намагничивающего тока двигателя, благодаря чему возрастает cosj и ¯ потери в меди. Чрезмерное ¯ d приводит к ­ амплитуды пульсаций индукции в d и в следствии этого приводит к ­ поверхностных и пульсационных потерь. Поэтому h с очень маленьким d не улучшается а чаще становится меньше. В современных АМ d выбирают исходя из минимума суммарных потерь. Так  как при ­d потери в меди­а, поверхностные и пульсационные¯, то выбирают исходя из минимальной суммы потерь.   

Если Р<20кВт то при 2р=2, d=(0,3±1,5D)10^-3, при 2р=4, d=(0,25+D) 10^-3; Если Р>20кВт, то d=(D/1,2)(1+9/2p)10^-3. Если d£0,5 то его округляют до ближайшего 0,5мм.

4.Главные размеры АД. Выбор эл.маг. нагрузок, их влияние на размеры машины, энергетические показатели.

D-внутренний диаметр статора, по шкале увязки мощности с высотой оси вращения определяется D_a. D=K_¶ D_a

l_d-расчетная длинна пакета статора.

  

Расчетная мощность

К_Е –отклонение ЭДС обм.стат. кномин. напряжению.

В машинах до h£132 мм К_об=K_p1-обмотка однослойная К_об=0.95-0.96

При h³160 мм К_об= K_p1 К_y1- обмотка одно-двухслойная К_об=0.9-0.91, двухслойная К_об=0.91-0.92.

Шаг однослойной обмотки у₁=z₁/2p.

Шаг дувхслойной обмотки у=b (z₁/2p), b=0.58…0.69

Если l_d£300 мм  выполняется однопакетным, при больших значения l_d- магнитопровод статора и ротора делится на пакеты длинной     40-60 мм с радиальными каналами по10 мм.

Число пакетов n_п=l_d/l_п – полученное значение округляется до целого числа. Длинна стали l_ст= n_п l_п. Длинна стали статора l₁= l_п n_п+b_к ; b_к=10мм; но при d=1,5мм учитывается влияние радиальных каналов на форму кривой в d, тогда l_d= l₁ n_к+b_к^’ где b_к^’=(1,5-3,0)мм. Ротор по длине равен статору l_ст2= l_ст1 и только в крупных машинах             l_ст2= l_ст1(5-10)мм.

А- характеризует использование обмоточной части статора (определяет затраты активных материалов, парам к.з. пуск.характ., тепловой режим. )

А­-n_эф­-d¯-J­-r₁­-P_эл­-h¯-

-тепловой режим¯-W_f­-cosj¯-M_max¯-M_пуск¯,  M_пуск определяет перегр.способность M_max/ M_ном. С W_а­- ­F_a

B_d-характеризуется использованием маг.сис. ЭМ, определяется насыщение ЭМ, потери в стали, момент тепловой режим.

B_d­-­B_z1,B_z2,F_d,F_z1,F_z2F_цепи,I_m-cosj¯,M,hза счет­Р_стz.

2.Обмоточные данные статора. Выбор типа обмотки для статора. Размещение проводников в пазах.

2а,2р,z₁,U_П,W₁,q₁,n_э,q_э, q_эф.

Определяется число пазов статора

выбирается окончательно z₁ совместно с числом пазов на полюс фазу q₁

Далее определяется U^’п

при а₁=1

Если а₁ принято = 1,то U^’п округляется до целого числа, до целого у однослойных, а если двухслойная  то U^’п округляется до целого четного числа.

Если а₁ >1,то Uп= а₁ U^’п – окончательно округляется до целого числа.

 при I_1н не певышающем 20-50А. Если I_1н>50, то а₁ должно быть кратным p или 2p.

Не следует без причины увеличивать число параллельных ветвей, если сечение проводника получилось меньше допустимого в этом случае следует использовать элементарные проводники, т.е.

n_э при ручной укладке 5-6 проводников, а при механической 2-3.

Определяем число витков

округляется до целого числа

Величины К_об,B_d подставляются уточненными.

Если B_d отличается на ±5% от выбранного B_d необходимо изменить

Uп, число эффектив. Проводников q’=I_1н/a₁ J₁; J=(A J)/A.

J=4…6(ТИ-130 (B));J=6…8(ТИ-155(F));J=8…10(ТИ-200(Н))

Если q₁ для крупных проводов превышающих 3,5 мм², необходимо его разбить на несколько элементарных проводников D_max=1,71. Если провод прямоугольного сечения и он превышает 16…18 мм² он так же разбивается на элементарные проводники, наибольшее сечение эффективного проводника не должно превышать 30-40 мм², если превышает то делится на параллельные ветви.

Чтобы уменьшить потери от вихревых токов h<2,5мм². Выбор типа обмотки осуществляется из следующих условий. Если до 15кВт и h<160мм – однослойная обмотка, если свыше 15кВт и h<160мм – обычно тоже принимается однослойная обмотка, если свыше 15кВт и h>160мм – 2х слойная петлевая с укороченным шагом.  Если U_П=2 применяется стержневая волновая обмотка (ГГ, ТГ)

 

5.Главные размеры, электромагнитные нагрузки МПТ, их влияние на выходные показатели коммутацию.

Наружный диаметр якоря D, расчетная длинна якоря l_d, по заданной P и по шкале увязки определяется h а,  по h определяется D.

Расчетная мощность

a_d- коэф. полюсного перекрытия 0.62-0.75; с ­a_d ведет к ­полюсной дуги b_d, к¯межполюсного окна, что приводит к проникновению основного потока в межполюсное окно и ухудшению коммутации.

t=pD/2p ; b_d=a_d t

A-линейная нагрузка (характеризует обмоточные данные, коммутацию и выходные показатели)

При­А и при (пост. геометр. листа якоря)-­число проводников обмотки якоря N- ­число витков секции w_c - ¯сечение проводника - -­J-­R_обм якоря-­потери-¯h- ухудшается тепловой режим, с ­w_c-ухудшаются показатели коммутации е_р и е_в. Для улучшения коммутации в ЭМ с одп.пол. необхоимо ­МДС обм.доп. полюса.     С ­А увеличивается число витков w_a что приводит к ­ МДС якоря, результир.маг. поле имеет большое искажение или ¯ по величине, для ¯ размаг.действ. якоря необходимо ­число витков в ОЯ.

B_d- маг.инд. в d, характеристика магнитной цепи. С­B_d при (пост. геометр. листа якоря)-­B_z1-­F_d-­F_z- увелич.суммарF_в-­w_{обм.воз.}-             -­доб.и основ. потери в стали. Значение B_d определяется значение В_qd что приводит к ухудшению коммутации.

Если l_d больше 30 см. машина с h»350мм сердечник в виде пакетов образует радиальные каналы. Размер пакетов 45-70мм ширина канала 10мм. Обычно в таких машинах применяются и аксиальные каналы.     

6. Конструкция полюсов СМ, МПТ. Выбор числа полюсов, размещение обмотки на полюсах.

В ЯСМ полюса находятся на роторе.

Полюсы СМ выполняются шихтованными Листы для полюсов штампуются из эл.теч. стали толщиной 0,5-1мм для машин небольшой мощности (до100кВт) и из стали Ст3 толщиной 1-2мм для более мощных машин.

Листы собираются в пакет, по краям которого укладываются концевые щеки. Пакет стягивают шпильками пропущенными через отверстия, предусмотренными в листах сердечника.