Определение главных размеров электродвигателя. Исходные данные двигателя серии 4А250S2У3. Тип и число витков обмотки

1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛАВНЫХ РАЗМЕРОВ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Исходные данные двигателя серии 4А250S2У3:

– полезная мощность на валу ;

– число полюсов ;

– номинальное напряжение ;

– высота оси вращения ;

– степень защиты  (закрытое исполнение);

– кратность максимального момента ;

– кратность пускового момента ;

– кратность пускового тока ;

– режим работы .

Расчет главных размеров

1. Коэффициент полезного действия по табл. 2.1 [6]

2. Коэффициент мощности по табл. 2.1 [6]

3. Подводимая мощность

4. Наружный диаметр сердечника по табл. 6.1 [6] 437 мм

5. Внутренний диаметр сердечника статора находим по эмпирической зависимости табл. 6.7 [4]

мм

Внутренний диаметр сердечника статора принимаем по табл. 6.1 [6] 232мм

6. Воздушный зазор по табл. 6.1 [6] δ=1,2 мм

7. Внешний диаметр сердечника ротора

D₂ = D₁ - 2·δ =232 –2·1,2 = 229,6 мм

8. Внутренний диаметр листов ротора (диаметр вала) вычисляем по табл. 6-16 [4]

D_В= К_В · D_а1 = 0,23 · 437 = 100,51 мм

D_J=D_B                             D_J=100,51 мм

9. В двигателях серии А4 при h=250 мм аксиальные каналы располагаются в одном ряду, а их число n_к2  = 10 [4 стр. 191]

10. Диаметр аксиальных каналов d_к2 =15÷30 мм

11. Марка стали 2013 холоднокатаная изотропная электротехническая по табл. 6.11 [4]

12. Толщина листов 0,5 мм [4, табл. 2.1]

13. Коэффициент заполнения сталью сердечника статора по табл. 6.11 [4]

К_С1 = 0,97

14. Коэффициент заполнения сталью сердечника ротора по табл. 6.11 [4]

К_С2 = 0,97

15. Число пазов статора z₁=48 и ротора z₂=40 по табл. 6.1 [6]

2. РАСЧЕТ ОБМОТКИ, ПАЗА И ЯРМА СТАТОРА

2.1 Тип и число витков обмотки

1. Тип обмотки – двухслойная петлевая равносекционная по табл.6.1 [6]

2. Форма пазов статора – трапециидальная полузакрытая согласно табл. 4 [2]

3. Число пазов на полюс и фазу q₁=8 согласно табл. 3 [2]

4. Шаг обмотки по пазам

где β – укорочение шага (β =0,58…0,63 при 2р=2).

Значение у₁ принимаем по табл. 6.1 [6] у₁=14

5.Коэффициент укорочения

К_у =

6. Коэффициент распределения по ф. 3-6 [4]

7. Обмоточный коэффициент по ф. 3-3 [4]

К_о1 = К_у1 · К_р1 = 0,956 ·0,809 = 0,773

8. Магнитная индукция в воздушном зазоре по табл. 6.1 [6] B_δ=0,77 Тл

9. Предварительное значение магнитного потока в воздушном зазоре вычисляем по ф. 6-23 [4]. В АД с h=250 мм d<1,5 мм согласно ф. 6-7 и 6-12 [4]

l₁=l_cт1=l_δ

Вб где l₁ = 200 мм по табл. 6.1 [6]

10. Коэффициент падения напряжения в обмотке статоре рис. 4 [2 стр.13]

К_Е = 0,984

11. Число витков в обмотке фазы

121,957

12. Число эффективных проводников в пазу

где а₁ = 2 – число параллельных ветвей обмотки фазы по табл. 6.1 [6]

Принятое число эффективных проводников в пазу по табл. 6.1 [6] S_n = 16

13. Уточненное число витков обмотки фазы

14. Эффективное число витков обмотки фазы статора

W_эф = W₁ · K_o1 = 64 ·0,773=98,958

15. Принятая длина сердечника статора по табл. 6.1 [6] l₁ = 200 мм

16. Номинальный фазный ток

А

17. Линейная нагрузка статора

А/см

19. Эффективная длина сердечника

l_эф1 = l_1n · K_c = 200 · 0,97 = 194 мм

20. Предварительное значение магнитной индукции в спинке статора по табл. 6.10 [4] В_с1 = 0,65 Тл

21. уточненное значение магнитного потока в воздушном зазоре

Вб

22. Расчетная высота спинки статора

мм

23. Высота паза статора

мм

Принимаем по табл. 6.1 [6] h_н1=32,3 мм

24. Зубцовое деление по внутреннему диаметру статора

мм

2.2. Размеры паза статора и проводников обмотки статора

1. Предварительное значение магнитной индукции в расчетном сечении зуба по табл. 6 [2, стр.15] В_z1 = 1,8 Тл.

2. Ширина зуба с равновеликим сечением

мм

3. Большая ширина паза

мм

Окончательно принимаем по табл. 6.1 [6] b₁=12,7 мм

4. Ширина шлица паза по табл. 6.1 [6] b_ш1 = 4,0 мм

5. Высота шлица паза по табл. 6.1 [6] h_ш1 = 1,0 мм

6. Меньшая ширина паза при β=45 [4, ф. 6-42]

мм

Уточняем значение по табл. 6.1 []

7. Площадь поперечного сечения паза в штампе вычисляем по ф.6-44 [4]

высота клиновой части паза, при угле наклона граней клиновой части =45, ф.6-46 [4]

мм

мм

мм²

8. Площадь поперечного сечения корпусной изоляции В

мм²

где b_n = 0,4 мм – односторонняя толщина корпусной изоляции, табл. 8 [2]

9. Площадь поперечного сечения паза в свету

∆h_nc и ∆b_nc – припуски на сборку сердечников по ширине и высоте паза, принимаем по [4, стр.177]

∆h_nc=0,2 мм; ∆b_nc=0,2 мм; b₁^/=b₁-∆b_nc=12,7-0,2=12,5 мм;

b₂^/=b₂-∆b_nc=8,7-0,2=8,5мм; h₁^/=h₁-∆h_nc=28,95-0,2=28,75 мм

10. Площадь сечения прокладок в пазу для двигателей с h=180-250 мм определим по ф. 6-49 [4]

мм²

11. Площадь поперечного сечения паза в свету, остающаяся для размещения проводников обмотки 6-51 [4]

мм²

12. Максимально допустимый диаметр изолированного провода где К_п=0,75 – предварительный коэффициент заполнения паза изолированными проводниками лежит в пределах 0,7…0,75

S_п = 16 – число эффективных проводников в пазу по табл. 6.1 [6]

n = 6 - число элементарных проводников в одном эффективном по табл. 6.1[6]

мм

Диаметр изолированного провода по табл. 6.1 [6] d^/ = 1,405 мм.

13. Диаметр голого провода по табл. 6.1 [6] d = 1,32 мм

14. Сечение провода

мм²

15. Коэффициент заполнения паза по ф. 3-2 [4]

Значение коэффициента не вышло за допустимые значения, поэтому можно продолжить расчет

16. Среднее зубцовое деление статора

мм

17. Средняя ширина катушки обмотки статора [2, стр. 21]

мм

18 Средняя длина лобовой части обмотки статора [2, стр. 22]

мм

19. Средняя длина витка обмотки

мм

Уточняем значение по табл. 6.1 [6]

20. Плотность тока в обмотке статора

А/мм²

21. Характеристика тепловой нагрузки

А₁·γ₁ = 421,127 · 4,87 = 2050,5 А²/(мм²·см)

22. Длина вылета лобовой части обмотки

мм

мм

К_л=1,2; В=0,01

мм

К_выл=0,26

мм

мм

3. РАСЧЕТ ОБМОТКИ, ПАЗА И ЯРМА РОТОРА

1. Форма пазов ротора – выбираем по табл. 6.1 [6] лопатчатый закрытый.

2. Зубцовое деление по наружному диаметру ротора

мм

3. Среднее значение магнитной индукции в зубцах короткозамкнутого ротора [4] B_z2=1,75 Тл

4. Ширина зубцов ротора, определяется по допустимой индукции по ф. 6-77 [4]

мм

5. Большой диаметр закругления нижней части по ф. 6-85 [4]

h_B =13,5 мм – высота верхней части паза, примем согласно табл. 6.1 [6] и рисунка

h^/_Ш=1,5 мм – высота перемычки над пазом (для двигателей с 2р=2 h^/_Ш=1÷2)

Примем согласно табл. 6.1 [6] b_z1=6,8 мм

6. Ширина верхней части стержня

b_В=(0,5÷0,65)· b_1Н=0,6· 6,8=4,08 мм

Примем согласно табл. 6.1 [6] b_В=4,0 мм

7. Требуемое сечение верхней части стержня по ф. 6-87 [4]

мм²

8. Ток в стержне ротора

14,84

где m=3

К_I=0,92 – коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания и сопротивления обмоток на отношение I₁/I₂, определяем по рис. 6.22 [4, стр.182]

79,932·0,92·14,84=1092 А

9.Площадь поперечного сечения стержня ротора по ф. 6-69 [4]

 мм², где - 7,5 А/мм² – плотность тока в обмотке ротора [4, стр. 186], выполненной из медных стержней.

10. Требуемое сечение нижней части стержня по ф.6-86 [4]

мм²

мм²

11. Меньший диаметр закругления нижней части по ф. 6-8 [4]

мм

Примем согласно табл. 6.1 [6] b_2н=3,6 мм

12. Расстояние между центрами закруглений по ф.6-89 [4]

мм

13. Высота паза примем по табл. 6.1 [6]

h_П2 = 36,5 мм

После округления полученных размеров уточняем площадь сечения стержня ротора по ф.6-90 [4]

мм²

14. Расчетная высота спинки ротора, при посадке сердечника непосредственно на вал

 мм

15. Эффективная длина пакета ротора

l_эф2 = K_c2 · l₁ = 0,97 · 200 =194 мм

16. Магнитная индукция в спинке ротора

Тл

17. Площадь поперечного сечения замыкающих колец клетки по ф. 6-73 [4]

J_кл=0,8· J₂=0,8 ·7,5=6 А/мм²

Плотность тока в замыкающих кольцах выбирают J_КЛ на 15-20% меньше, чем в стержнях [4, стр. 186]

По ф. 6-72 [4]

∆=

А – ток в кольце

мм²

18. Высота кольца [4, стр.186]

мм

Примем согласно табл. 6.1 [6] b_КЛ=40,0 мм

19. Длина кольца

 мм

Принимаем а_КЛ=15 мм

16. Принятое поперечное сечение кольца

мм²

17. Средний диаметр кольца по ф.6-167 [4]

D_{к ср} = D₂ – b_КЛ = 229,6 – 40 = 189,6 мм.

4. РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ МАШИНЫ

1. Магнитное напряжение воздушного зазора на полюс по ф.4-15 [4, стр. 106]

- коэффициент Картера

А

4.1 Зубцы статора

2. Магнитная индукция в зубцах статора по ф.6-104 [4]

Тл

3. Ширина зубца статора в расчетных сечениях по табл. 6-14 [4]

мм

мм

мм

4. Магнитная индукция в расчетных сечениях

Тл

Тл

Тл

По значениям индукций определяем напряженности поля в зубцах