Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора

Размеры пазов в электрических машинах должны быть выбраны таким образом, чтобы, во-первых, площадь поперечного сечения паза соответствовала количеству и размерам размещаемых в нем проводников обмотки с учетом всей изоляции, и, во-вторых, чтобы значения индукции в зубцах и ярме статора находились в определенных пределах, зависящих от типа, мощности, исполнения машины и от марки электротехнической стали сердечника. Конфигурация пазов и зубцов определяется типом обмотки, который в свою очередь зависит от мощности, номинального напряжения и исполнения машины. В данном случае будет всыпная трапецеидальная обмотка, с параллельными гранями зубцов (рис.2). Расчет размеров зубцовой зоны проводится по допустимым значениям индукции в ярме и в зубцах статора.

Принимаем предварительно (по справочным данным) допустимые значения:

— индукции в зубце статора:

B_Z1 = 1,9 Тл;

— индукции в ярме статора:

B_a = 1,6 Тл.

Определяем предварительно ширину зубца:

b_Z1 =; (29)

где B_д — индукция в воздушном зазоре;

t_Z1 — зубцовое деление статора;

B_Z1 — допустимая индукция в зубце статора;

l_д — расчетная длина магнитопровода;

l_ст1 — длина сердечника статора, l_ст1 = l_д = 0,114 м.

k_c1 — коэффициент заполнения сталью магнитопровода статора, зависит от h и способа изолирования листов стали в пакете. Способ изолирования листов — оксидирование; k_с1 = 0,97.

b_Z1 = (мм).

Определяем высоту ярма статора:

h_a =; (30)

Ф — магнитный поток (для одной пары полюсов), проходящий от северного полюса к южному через ротор и воздушные зазоры, а также статор;

B_a — допустимая индукции в ярме статора;

l_ст1 — длина сердечника статора;

k_c1 — коэффициент заполнения сталью магнитопровода статора.

h_a= (мм);

Определяем размеры паза в штампе.

Определяем ширину шлица паза в статоре:

b_ш = d_из + (1,5 2) мм; (31)

данный размер должен обеспечить возможность свободного пропуска проводников обмотки через шлиц с учетом толщины изоляционных технологических прокладок, устанавливаемых при укладке обмотки для предохранения изоляции проводников от повреждений об острые кромки шлица.

где d_из = 2,095 мм — диаметр изолированного провода;

b_ш = 3,7 (мм);

Определяем высоту шлица паза — h_ш, обычно h_ш находится в пределах: (0,5 1) мм. Выбираем высоту шлица паза исходя из условий механической прочности и влияния на изменение магнитного потока рассеяния паза.

h_ш = 1 мм.

Угол наклона грани клиновой части в трапецеидальных пазах у двигателей с h 280 мм обычно в = 45.

Определяем высоту паза статора:

h_п1 = - h_a; (32)

h_п1 = (мм).

Определяем размер верхнего основания паза (он зависит от в). Для в = 45:

b₁ =; (33)

b₁ = (мм).

Определяем размер нижнего основания паза:

b₂ = - b_Z1; (34)

b₂ = (мм).

Определяем высоту части паза до скоса:

h_п.к. = h_п1 —; (35)

h_п.к. =.

Определяем размеры паза в свету с учетом припуска на шихтовку сердечника:

b₁' = b₁ — Дb_п; (36)

где Дb_п — припуск по ширине паза (находится по справочным данным) Дb_п = 0,3 мм.

b₁' = b₁ — Дb_п = 10 — 0,3 = 9,7 (мм).

b₂' = b₂ — Дb_п; (37)

b₂' = b₂ — Дb_п = 16,7 — 0,3 =16,4 (мм).

h_п.к.' = h_п.к. — Дh_п; (38)

где Дh_п — припуск по высоте паза (находится по справочным данным) Дh_п = 0,3 мм.

h_п.к.' = h_п.к. — Дh_п = 59,3 — 0,3 = 59 (мм).

Определяем высоту клиновой части:

h_к = (b₁ — b₂) ·; (39)

h_к = (b₁ — b₂) · = (10 — 16,7) · 0,5 = 3,3 (мм).

Рассчитываем площадь поперечного сечения паза остающуюся свободной для размещения проводников обмотки:

S_п' = · h_п.к.' - (S_из — S_пр); (40)

где S_из — площадь поперечного сечения корпусной изоляции в пазу;

S_из = b_из · (2 · h_п + b₁ + b₂); (41)

b_из — односторонняя толщина изоляции в пазу;

b_из = 0,44 м;

S_из = b_из · (2 · h_п + b₁ + b₂) = 0,44 · (2 · 63,5 + 10 + 16,7) = 67,6 = 68 (мм²);

S_пр — площадь поперечного сечения прокладок;

S_пр = (0,9 · b₁ + 0,4 · b₂) · 10-³; (42)

S_пр = (0,9 · b₁ + 0,4 · b₂) · 10-³ = (0,9 · 10 + 0,4 · 16,7) · 10-³ = 96,6· 10-³ (мм²);

По формуле (40):

S_п' = · h_п.к.' - (S_из — S_пр) = · 59 — (68 — 0,0966) = 700 (мм²).

Контролем правильности размещения обмотки в пазах является значение коэффициента заполнения паза:

k_з =; (43)

k_з = =.

для двигателей с 2p 4 коэффициент заполнения паза должен находиться в пределах k_з = (0,70 0,75). Как видим k_з находится в допустимых пределах.

Уточняем ширину зубца b_Z1, для этого определяем размеры верхнего и нижнего оснований b_Z1' и b_Z1":

b_Z1' = р · - b₁; (44)

b_Z1' = р · - b₁ = 3,14· (мм);

b_Z1" = р · - b₂; (45)

b_Z1" = р · - b₂ = 3,14 · (мм);

b_Z1 = b_Z1' b_Z1" = 10 (мм).

Высота зубца будет равна:

h_Z1 = h_п = 63,5 (мм).

Выбор воздушного зазора.

Правильный выбор воздушного зазора д во многом определяет энергетические показатели АД. Воздушный зазор определяем по графику рис. 6−21 (через D):

д = 0,9 мм.

Воздушный зазор определенный по графику следует округлить до 1,00 мм, т. е.

д = 1,0 мм = 1*10^-3 м.