Расчет многополюсной синхронной машины номинальной мощностью 4000 Вт

Исходные данные:

Номинальная мощность	4000 Вт
Номинальное напряжение	48 В
Номинальная частота вращения	1200 об/мин
Число фаз	3
КПД	Не менее 0,9
	0.9

Машина работает на повышенной частоте 

 Определение главных размеров:

1.  Номинальное фазное напряжение:

2.  Номинальный фазный ток:

3.  Расчетная мощность:

,

Где  - коэффициент, учитывающий разницу между ЭДС и напряжением по рекомендациям [1]

4.  Угловая скорость ротора:

5.  Внешний диаметр статора:

,

Где -внутренний диаметр корпуса, заданный по условию расчета СГУ габаритными размерами маховика

6.  Число пар полюсов:

7.  Диаметр расточки статора:

,

Где -коэффициент, зависящий от числа пар полюсов (при р=15)

Обмотка статора:

-НА статоре применяем однозубцовую обмотку. В таких обмотках число полюсов и число зубцов статора взаимосвязаны. По рекомендациям  для 2р=30 принимаем

Воздушный зазор:

8.  Величина воздушного зазора:

Для более надежной работы примем величину воздушного зазора с небольшим запасом

9.  Внешний диаметр ротора:

Обмоточный коэффициент:

10. Число пазов  на полюс и фазу:

11. Шаг обмотки:

12. Укорочение шага обмотки:

13. Коэффициент распределения:

14. Коэффициент укорочения:

15. Обмоточный коэффициент:

Электромагнитные нагрузки:

Принимаем по рекомендациям [1]:

- линейная нагрузка

- индукция в воздушном зазоре

16. Расчетная длина воздушного зазора:

,

Где - расчетный коэффициент полюсного перекрытия по рекомендациям [1].

- коэффициент формы поля по рекомендациям [1]

Сердечник статора выполняем без радиальных каналов. С учетом ограничений на длину принимаем

Расчет геометрии статора:

- для магнитопровода статора применяем сталь 2411 с коэффициентом заполнения пакета сталью

17.  Зубцовое деление статора:

18. Полюсное деление статора:

19. ЭДС обмотки статора в режиме холостого хода:

,

Где k_Е0 – коэффициент, изменяющийся в пределах 1,15..1,25; учитывает разницу между результирующей ЭДС и напряжением для режима ХХ

20. Магнитный поток, который соответствует ЭДС в режиме нагрузки:

21.  Предварительное число витков фазы:

22. Число витков катушки обмотки:

,

Где а=1 – число параллельных ветвей обмотки статора по рекомендациям [1]

Принимаем:  

23. Окончательное число витков:

24. Принимаем плотность тока обмотки статора по рекомендациям [1]

25. Сечение элементарного проводника обмотки статора:

,

Где  - по рекомендации [1] при ручной укладке обмотки.

В качестве обмоточного провода применяем круглый, эмалированный провод ПЭТ-180 с классом нагревостойкости Н.

 = 1.12мм – диаметр голого проводника;

– диаметр изолированного проводника;

- сечение элементарного проводника.

26. Уточненная плотность тока обмотки статора:

27. Ширина зубца статора:

- выбираем для статора трапецеидальный полузакрытый паз, что обеспечивает прямоугольный зубец с равномерным распределением индукции по всей высоте зубца.

,

где B_z1 =1.64(Тл) – индукция в зубцах статора;

k_c – коэффициент заполнения пакета статора сталью.

28. Высота ярма статора:

29. Полная высота паза статора:

30. Ширина паза в верхней части:

,

где h_ш1 = 0.005(м)– высота открытия паза;

b_ш1 = 0.004(м)– ширина шлица паза;

31. Ширина паза в нижней части:

32. Высота клиновидной части:

33. Размеры клина:

  - Ширина клина в широкой части

 - высота клина

34. Высота трапецеидальной части:

35. Площадь паза в свету:

где -допуск на расшихтовку по рекомендациям [1].

 

36. Площадь корпусной изоляции:

37. Площадь изоляционной прокладки:

38. Площадь клина:

39. Проверка коэффициента заполнения паза:

,

Где

40. Расчетная ширина зубца статора:

.

Расчет геометрии ротора:

- применяем конструкцию ротора коллекторного типа.

41. Длина магнита:

Принимаем

42.  Высота магнита:

 - индукция в рабочей точке магнита в режиме холостого хода.

 - коэффициент рассеяния полюсов

43. Высота трапецеидальной части магнита:

44.  Ширина магнита:

,

Где - коэрцетивная сила магнита

45.  Ширина трапецеидальной части магнита:

- Для магнитопровода ротора применяем сталь 2411  с коэффициентом заполнения пакета сталью

Принимаем длину сердечника ротора:

46. Высота сердечника полюса

,

Где

47. Минимальная ширина сердечника полюса:

48. Максимальная ширина сердечника полюса: