Предварительные значения максимальной магнитной индукции в воздушном зазоре и линейной нагрузки (рис. 5.2) при D1н =88 мм принимаем
Вδ=0,67 Тл, A1=110*102 А/м
4.1.5. Предварительное значение обмоточного коэффициента:
принимаем обмотку статора двухслойной (табл.5.9), тогда К'об=0,93
4.1.6. Расчетная длина сердечника статора, мм
li= 8,66*1012*Pi/ К'об*n1* D12* Вδ* A1
li= 8,66*1012*2/0,93*8000*3844*0,67*11000 =75
4.1.7. Коэффициент длины
λ= li/ D1
λ= 75/62=1,21
что укладывается в диапазон рекомендуемых значений λ
4.2. Размеры активной части двигателя.
4.2.1. Воздушный зазор
принимаем δ=0,25 мм.
4.2.2. Наружный диаметр сердечника ротора, мм
D2= D1н-2* δ
D2=64-2*0,5=61.5
4.2.3. Внутренний диаметр сердечника ротора, мм
D2вн=0,3D2
D2вн =0,3*61,5=17,4
принимаем D2вн =16 mm.
4.2.4. Конструктивная длина сердечника статора, мм
l1=li=75
4.2.5. Число пазов на статоре и роторе
Z1=2*p*q*m1
Z1=2*3*2*3=36
Число пазов ротора принимаю исходя из рекомендуемых соотношений
Z1=36, Z2=42
4.2.6. Форма пазов:
на статоре - овальные полузакрытые.
на роторе - полузакрытые круглые.
4.2.7. Размеры полузакрытого паза статора
4.2.7.1. Зубцовое деление статора, мм
t1=π*D1/Z1
t1=3,14*62/36=5,4
4.2.7.2. Ширина зубца статора, мм
bz1=ti*Вδ/Kc1*Вz1 max
bz1=5,4*0,67/0,95*1,7=2,24
где Вz1 max =l,7 Тл по табл.5.9
4.2.7.3. Высота спинки статора, мм
hc1=0,5*αi*Τ*Вδ/Kc1*Вc1
hc1=0,5*0,695*32.4*0,67/0,95*1.5=5
где t=π*D1/2р
t=3,14*62/6=32,4 мм
Вc1= l,5Тл по табл.5.9
4.2.7.4. Высота зубца статора, мм
hz1=0,5(D1H- D1)-hc1
hz1=0,5*(88-62)-5=8
4.2.7.5. Наименьший диаметр паза статора в штампе, мм
dп12=π*(D1-2*hz1)-Z1*bz1/Z1-π
dп12=3.14*(62-16)-36*2.24/36-3.14=2.2
4.2.7.6. Наибольший диаметр паза статора в штампе, мм
dп11= π*(D1-2*hус1)-Z1*bz1/Z1+π
dп12=3.14*(62-1)-36*2.24/36+3.14=2.8
где hус1-высота усика зубца hус1=0,5мм
4.2.7.7. Высота клиновой части паза, мм
hкл1=(0,3…1)мм принимаю hкл1=0,5
4.2.7.8. Высота паза, занимаемая обмоткой, мм
hп1=hz1-hп.из-hкл1-hус1
hп1=8-0,2-0,5-0,5=6,8
hп.из=(0,15…0,2)мм принимаю hп.из=0,2
4.2.8. Размеры полузакрытого овального паза ротора
4.2.8.1. Зубцовое деление ротора, мм
t2=π*D2/Z2=3,14*62/36=5,4
t2=3,14*61.5/43=4.5
4.2.8.2. Ширина зубца ротора, мм
bz2=t2*Вδ/Kc2*Вz2 max
bz2=5.4*0.67/0.97*1.1
где Вz2 max =l,8 по табл. 5.10
4.2.8.3. Высота спинки ротора, мм
hc2=0,5*αi*Τ*Вδ/Kc2*Вc2
hc2=0,5*0.695*32.4*0.67/0.97*1.1=7
где Вc2=1,1 Тл по табл. 5.10
Спинка получается слишком маленькая, т.к. получается большой зазор между статором и ротором, принимаем hc2=19,25 мм
4.2.8.4. Высота зубца ротора, мм
hz2=0,5(D2-D2вн)-hc2
hz2=0,5*(61,5-16)-19,25=3,5
4.2.8.5. Диаметр в верхней части паза ротора, мм
dп=hz2-hус2
dп=3,5-0,5=3,
где высота усика зубца ротора hус2=0,5 мм, ширина щели bщ2=0,8мм.
4.3. Обмотка статора.
4.3.1. Тип обмотки статора (табл. 5.9) - двухслойная всыпная, число параллельных ветвей a1=1.
4.3.2. Число пазов на полюс и фазу
q1=Z1/2pm1
q1=36/2*3*3=2
Обмоточный коэффициент (табл. 5.16) Коб1=0,93
4.3.3. Шаг по пазам
у=5,
4.3.4. Ток статора в номинальном режиме работы двигателя, А
I1ном=Рном*103/m1*U1ном*η'*cos φ'
I1ном=1.1*103/3*200*0.8*0.725=3.1
4.3.5. Число эффективных проводников в пазу статора
uп=10-3*А1*t1*a1/I1ном
uп=10-3*11000*5.4*1/3.1=19
4.3.6. Число последовательных витков в обмотке фазы статора
ω1=p*q1*uп/a1
ω1=3*2*19/1=114
4.3.7. Плотность тока в обмотке статора, А/мм2
Δ1=6,5
4.3.8. Сечение эффективного проводника обмотки статора, мм2
q1эф=I1ном/a1*Δ1
q1эф =3,1/1*6,5=0,495
По табл. П1.1 принимаем провод с сечением qст=0,503 мм.. В соответствии с классом нагревостойкости изоляции В выбираем обмоточный провод марки ПНЭТ-имид;dиз=0,865 мм.
4.3.9.Толщина изоляции для полузакрытого паза при двухслойной обмотке и классе нагревостойкости В: по высоте hиз=0,4 мм, по ширине bиз=0,35 мм.
4.3.10. Площадь изоляции в пазу, мм2
Sп.из=0,4*dп12+0,8*hп1
Sп.из=0,4*2+0,8*6,8=6,24
4.3.11. Площадь паза в свету, занимаемая обмоткой, мм2
Sп'=0,5*(dп12+ dп11)*hп1+0,25*π*( dп122+ dп112)-Sп.из
Sп'=0,5(2+3)*6,8+0.25*3.14*(4+9)-6.24=21
4.3.12. Коэффициент заполнения паза статора изолированными проводниками
Kз1=uп*dиз2/Sп'
Kз1=19*0,8652/21=0,677
4.3.13. Уточненное значение плотности тока в обмотке статора, А/мм2
Δ1=I1ном/nэл*q1эл*a1
Δ1=3.1/1*0.503*1=6.1
4.3.14. Уточненные значения электромагнитных нагрузок
A1=I1ном*uп*Z1/10-3*π*D1*a1
A1=3.1*19*36/10-3*3.14*62*1=10890 A/м
Bδ=Φ/αi*Τi*li*10-6
Bδ=0,001/0.695*32.4*75*10-6=0,6 Тл
где Ф - основной магнитный поток
Ф=КЕ*U1ном/4*КВ*f1*ω1*Коб1
Ф=0,96*200/4*1,085*400*114*0,93=0,001 Вб
4.3.15. Размеры катушек статора
4.3.15.1. Среднее зубцовое деление, мм
t1ср= π *(D1+hz1)/Z1
t1ср=3,14(62+8)/36=6.1
4.3.15.2. Средняя ширина катушки, мм
b1ср=t1ср*y1ср
b1ср=6,1*[(5+7)/2]=36,6
4.3.16. Средняя длина лобовой части катушки, мм
lл1=(1,16+0,14р)b1ср+15
lл1=(1,16+0,14*3)*36,6+15=72,8
4.3.17. Средняя длина витка обмотки статора, мм
l1ср=2*(l1+lл1)
l1ср=2*(75+72,8)=295
4.3.18. Длина вылета лобовой части обмотки, мм
lв1=(0,12+0,1р)*b1ср+10
lв1=(0,12+0,1р)*36,6+10=25,4
4.3.19. Активное сопротивление одной фазы обмотки статора, приведенное к рабочей температуре, Ом
r1=ρCu*ω1*l1ср*103/nэл*qэл*a1
r1=17.5*10-9*114*295*103/1*0.503*1=1.16
4.3.20. Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния
λп1=h1*Kβ/3*dп11+[hп’/dп12+3*hк1/(dп12+2*bщ)+hус1/bщ1]*Kβ’
λп1=6.8*Kβ/3*3+[0.5/2+3*0.5/(2+2*2)+0.5/2]*1=1.5
где Kβ=1 и Kβ’=1 т.к. обмотка с диаметральным шагом.
h1=hz1-hус1-hк1-hиз1
h1=8-0,5-0,5-0,5-0,2=6,8мм. .
4.3.21. Коэффициент воздушного зазора
Кδ=Кδ1=1+[bщ1/(t1-bщ1+(5*δ*t1/bщ1))]
Кδ=Кδ1=1+[2/(5.4-2+(5*0.25*5.4/2))]=1.3
4.3.22. Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рас- сеяния
λд1=0,9*t1*(q1*Kоб1)2*Кр.т1*Кш1*Кд1/δ*Кδ
λд1=0,9*5,4*(2*0,96)2*0,92*0,64*0,0235/0,25*1,3=0,85
где при Z1/p=36/3=12 по табл. 5.18 Кр.т1=0,92; по табл. 5.19 при q1=2 для двухслойной обмотки Кд1=0,0235; коэффициент Кш1
Кш1=1-0,033*bщ12/t1*δ
Кш1=1-0,033*22/5,4*0,25=0,64
4.3.23. Коэффициент магнитной проводимости рассеяния лобовых частей обмотки статора
λл1=0,34*q1/l1*(lл1-0,64*β*Τ)
λл1=0,34*2/75*(72,8-0,64*1,1*32,4)=0,45
4.3.24. Коэффициент магнитной проводимости рассеяния обмотки статора
λ1=λп1+λд1+λл1
λ1=1.5+0.85+0.45=2.8
4.3.25. Индуктивное сопротивление рассеяния одной фазы обмотки статора, Ом
x1=1.58*f1*l1*ω12/p*q1*108*λ1
x1=1.58*400*75*12996/3*2*108*2.8=2.3
4.4 Обмотка короткозамкнутого ротора
4.4.1. Рабочий ток в стержне ротора, А
Iст=I2=1,1*cosφ1*I1н*6*ω1*Коб1/Z2
Iст=I2=1,1*0.725*3.1*6*114*0.93/43=36.6
4.4.2 . Плотность тока в стержне ротора, А/мм
Δ2=Iст/qст
Δ2=36,6/28,26=1,3
где qст=Sп2=28,26 мм2
4.4.3. Размеры короткозамыкающего кольца
4.4.3.1. Поперечное сечение, мм2
qкл=0,45*Z2*qст/2*р
qкл=0,45*43*28,3/2*3=91,3
4.4.3.2. Высота кольца, мм
hкл=1,3*hz2
hкл=1,3*3,5=4,55
4.4.3.3. Длина кольца, мм
lкл=qкл/hкд
lкл=28,3/4,55=6,2
4.4.3.4. Средний диаметр кольца, мм
Dкл.ср=D2-hкл
Dкл.ср=61,5-4,5=57
4.4.4. Активное сопротивление стержня клетки
4.4.4.1. Расчетная глубина проникновения тока в стержень, мм
hгп=hст/1+φ
hгп=3/1+0,2=2,5
для определения φ рассчитаем коэффициент ξ. В начальный момент пуска (s=1) для алюминиевой литой клетки при рабочей температуре 20ºС
ξ20=0,068*hст*
ξ20=0,068*3*1=0,2
4.4.4.2. Площадь ссечения стержня при расчетной глубине проникновения
тока, мм
qгп=qст=28,3
4.4.4.3.Активное сопротивление стержня в рабочем режиме (Квт=1), приведенноек рабочей температуре 20°С, Ом
rст=ρAl*l2*103/qст
rст=36,6*10-9*74*103/28,3=0,095*10-3
Активноесопротивление стержня клетки при s=l с учетом вытеснениятока, Ом
rст.п=rст*Квт
rст.п=0,095*10-3*1=0,095*10-3
4.4.5. Активное сопротивление короткозамыкающих колец, Ом
rкл=2*π*Dкл.ср* ρAl*103/Z2*qкл
rкл=2*3,14*57*36,6*10-9*103/43*91,3=0,33*10-5
4.4.6. Активное сопротивление колец ротора, приведенное к току стержня, Ом
r"кл=rкл/Кпр2
r"кл=0,33*10-5/0,44=0,75*10-5
где Кпр2 - коэффициент приведения
Кпр2=2*π*p/Z2
Кпр2=2*3,14*3/42=0,44
4.4.7. Центральный угол скоса пазов
αск=π*2*р*βск/Z2
где βск=t1/t2=5.4/4.5=1.2
αск=3.14*2*3*1.2/43=0.53
4.4.8. Коэффициент скоса пазов
Кск=0,991
4.4.9. Коэффициент приведения сопротивления обмотки ротора к обмотке
статора
Кпр1=4(m1/Z2)*(ω1*Kоб1/Kск)2
Кпр1=4*(3/43)*(114*0,93/0,991)2=3,2*103
4.4.10.Активное сопротивление обмотки ротора, приведенное к обмотке
статора, Ом
в рабочем режиме
г’2= Кпр1*(rст+r’’кл)
г’2= 3,2*103*(0,095+0,0075)*10-3=0,33
4.4.11. Коэффициент магнитной проводимости рассеяния пазов ротора
в номинальном режиме
λп2=Cλ+(hус2/bщ2)
где Cλ=ψ*[(h2+0.4*dп2/3*d’п2)*(1-π*d’п22/8*qст)2+0.66-bщ2/2*d’п2]
Cλ=1*[(3+0.4*3/3*3)*(1-3,14*32/8*28,3)2+0.66-0,8/2*3]=0,88
λп2=0,88+(0,5/0,8)=1,5
4.4.12. Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния
λд2=(0,9*t2*(Z2/6*p)2*Kд2)/δ*Кδ
где Kд2=0,017 по рис. 5.17 при q2=Z2/2*p*m=43/2*3*3=2,36
λд2=(0,9*4,5*(43/6*3)2*0,017)/0,25*1,17=1,34
4.4.13. Коэффициент магнитной проводимости рассеяния короткозамыкающих колец ротора
λкл=(2,3*Dкл.ср/Z2*l2*Kпр22)*lg*(4.7*Dкл.ср/2*hкл+2*lкл)
λкл=(2,3*57/43*74*0.193)*lg*(4.7*57/2*4.55+2*6.2)=0.175
где Kпр2=2*π*p/Z2
Kпр2=2*3.14*3/43=0.44
4.4.14. Коэффициент магнитной проводимости рассеяния короткозамыкающих колец ротора
λск=t2*βск2/9.5*β*Кδ*К’μ
λск=4.5*1.22/9.5*0.5*1.3*1.3=0.8
4.4.15. Коэффициент магнитной проводимости рассеяния обмотки ротора
λ2=λп2+λд2+λкл+λск
λ2=1.5+1.34+0.275+0.8=3.92
4.4.16. Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора в номинальном режиме, Ом
x2=7.9*f1*λ2*l2*10-9
x2=7.9*400*3.9*74*10-9=0.9*10-3
4.4.17. Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора, приведенное к обмотке статора, Ом в номинальном режиме
х'2=Кпр1*x2
х'2=3.2*103*0.9*10-3=2,88
4.5 Магнитная цепь.
Сердечники статора и ротора выполняю из листовой электротехнической стали марки 2412 толщиной 0,35 мм.
4 5.1. Магнитное напряжение воздушного зазора, А
Fδ=0,8*Bδ*δ*Kδ*103
Fδ=0,8*0.7*0.25*1.3*103=182
4.5.2. Магнитная индукция в зубце статора, Тл
Bz1=Bδ*t1/Kс1*bz1
Bz1=0.7*5.4/0.95*2.24=1.77
4.5.3. Напряженность магнитного поля в зубце статора Hz1 определяем по кривым намагничивания для зубцов стали марки 2412, т.к. Вz1>1,8Тл.
Коэффициент, учитывающий ответвление части магнитного потока в паз
Kп1=t1(1/3)/bz1*Kc1
Kп1=5.87/2.24*0.95=2.76
где t1(1/3)=π*(D1+2/3*hz1)/Z1
t1(1/3)=3.14*(62+2/3*8)/36=5.78
По рис. П2.2 при Bz1=l,77 и Кп1=2,6 принимаем Hz1=2500 А/м
4.5.4. Магнитное напряжение зубцового слоя статора, А
Fz1=103*Hz1*hz1
Fz1=103*2500*8=20
4.5.5. Магнитная индукция в зубце ротора, Тл
Bz2=Bδ*t2/Kc2*bz2
Bz2=0.7*4,5/0,97*1.7=l,8
4.5.6. Напряженность магнитного поля в зубце статора Hz2 определяем
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
