ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.11.2023
Просмотров: 387
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
bz1min = 
(9.29)
или ширина зубца на расстоянии 1/3 его высоты от наиболее узкой части
bz1/3 =
(9.30)
Значение коэффициента заполнения сердечника сталью следует брать из табл. 9.13.
Таблица 9.13. Способы изолирования листов электротехнической стали
и коэффициенты заполнения сталью магнитопроводов статора и ротора
с номинальным напряжением до 660 В
Размеры паза вначале определяют без учета размеров и числа проводников обмотки, исходя только из допустимых значений индукций в зубцах и ярме статора:
высота паза, м,
hп1 =
; (9.31)
ширина паза, м,
bп = tz1 – bz1min (9.32)
или
bп =
(9.33)
Обычно bп ≈ (0,4…0,5)tz1
Предварительно определенная ширина паза bп
используется для выбора размеров обмоточного провода. Ширина проводника b должна быть меньше ширины паза на толщину всей изоляции с учетом допусков, т. е. корпусной, витковой (если она устанавливается в данной конструкции) и проводниковой (2bиз), а также припусков на сборку сердечников (bп см. ниже) :
bп = bп - Δ'из(9.34)
где Δ'из - толщина всей изоляции.
Все данные по толщине этих видов изоляции берутся из соответствующих таблиц в зависимости от номинального напряжения и мощности машины, конструкции и класса нагревостойкости изоляции.(см. гл. 3).
Если эффективный проводник обмотки состоит из двух элементарных проводников, то ширина каждого из них будет равна:
b = 0,5 (bп - Δ'из) (9.35)
Значения по (9.34) и (9.35) являются предварительными. Окончательная ширина проводника находится по таблице стандартных размеров обмоточных проводов (см. табл. П3.3). Из этой таблицы по предварительно определенной ширине проводника и по его расчетному сечению подбираются наиболее близкие к ним стандартные значения qэл и b и соответствующая им высота проводника а. Высота проводника при этом не должна превышать 2,5 - 3,0 мм, так как при большей высоте в проводниках, лежащих друг над другом в одном пазу, начинает проявляться эффект вытеснения тока, вызывающий неравномерное распределение плотности тока по сечению проводников и увеличивающий потери в меди обмотки. Действие этого эффекта возрастает с увеличением числа проводников по высоте паза, поэтому в многовитковых катушках высота проводников не должна превышать указанных пределов, а при малом числе витков она может быть выбрана несколько большей.
Слишком малая высота проводников (а <1 мм) вызывает значительные трудности при изготовлении катушек, так как при изгибе проводников на ребро во время намотки катушек могут произойти разрывы провода или его изоляции.
Нежелательно также применение прямоугольных проводов с близкими размерами а и b, так как в этом случае провод во время намотки катушек часто перекручивается и при рихтовке может быть повреждена изоляция на его гранях. Обычно используют провода с отношением размеров b: a, близким к 2 : 1
После уточнения размеров проводников составляется подробная спецификация паза (таблица заполнения паза) с указанием размеров проводов, названий, размеров и числа слоев изоляционных материалов, различных прокладок и т. п.
Сумма размеров по высоте и ширине паза всех проводников и изоляции с учетом необходимых допусков на разбухание изоляции и на укладку обмотки определяет размеры части паза, занятой обмоткой.
В боковых стенках верхней части открытых пазов выполняют выемки для крепления пазовых клиньев (см. Рис. 2-1). Глубина выемок под клин, высота шлица hш и высота клиновой части паза hк возрастают с увеличением мощности машины и ширины ее пазов. Обычно в асинхронных двигателях общего назначения b' – bп = 2…5 мм, hш = 0,5…1,0 мм и hк = 3…3,5 мм в машинах средней мощности и достигает 5 мм в крупных машинах.
Полученные при расчете заполнения паза его размеры являются размерами паза “в свету”, т. е. размерами реального паза в собранном шихтованном сердечнике с учетом неизбежной при этом “гребенки”, образующейся за счет допусков при штамповке листов и шихтовке магнитопроводов.
Размеры паза “в свету” будут меньше, чем в штампе, т.е. чем размеры паза паза в каждом отдельном листе после штамповки, на величину припусков, указанных в табл. 9.14.
Таблица 9.14. Припуски по ширине и высоте паза
Поэтому размеры паза в штампе следующие:
(9.36)
где b'п и h'п – размеры паза “в свету”, полученные при расчете заполнения паза проводниками обмотки и изоляцией.
После того как размеры паза в штампе окончательно установлены, определяют расчетные размеры зубцов bzmin, bzmax или bz1/3 и hz (табл. 9.15).
Таблица 9.15. Расчетные размеры трапецеидальных
зубцов статора при открытых и полуоткрытых пазах
Обмотку из подразделенных катушек в машинах общего назначения с номинальным напряжением U ≤ 660 В укладывают в полузакрытые пазы (см. рис. 9.28, б). Ширина шлица паза bш выбирается из условия обеспечения свободной укладки полукатушек в паз, поэтому bш = 0,5 bп + (1,0...1,5) мм. Высоту шлица и высоту клиновой части паза выполняют в пределах hш = 0,6...0,8 мм и hк = 2,5...3,5 мм (большие значения берутся при широких пазах и большей мощности двигателей). Выбор размеров проводников, расчет заполнения паза и определение его размеров “в свету” и в штампе производят так же, как и для открытых пазов. Ширину и расчетную высоту зубцов определяют по формулам табл. 9.15.
Круглые обмоточные провода всыпной обмотки могут быть уложены в пазы произвольной конфигурации, поэтому размеры зубцовой зоны при всыпных обмотках выбирают таким образом, чтобы параллельные грани имели зубцы, а не пазы статора (рис. 9.29). Такие зубцы имеют постоянное, не изменяющееся с высотой зубца поперечное сечение, индукция в них также не изменяется, и магнитное напряжение зубцов с параллельными гранями оказывается меньше, чем магнитное напряжение трапецеидальных зубцов, при том же среднем значении индукции в них. Это объясняется отсутствием в зубцах с параллельными гранями участков с высокой индукцией, напряженность поля в которых резко возрастает из-за нелинейности магнитной характеристики стали, увеличивая суммарное магнитное напряжение зубцов.
Обмотку из круглого провода укладывают в пазы одной из приведенных на рис. 9.29, а—в конфигураций. В большинстве современных двигателей, выпускаемых отечественной промышленностью, выполняют трапецеидальные пазы (рис. 9.29, а, б), хотя лучшее заполнение паза достигается в пазах с овальной нижней частью (рис. 9.29, в). Угол наклона грани клиновой части в трапецеидальных пазах у двигателей с h ≤ 250 мм обычно β = 45°, при большей высоте оси вращения β = 30°.
Принцип расчета размеров паза всыпной обмотки остается таким же, как и для пазов с прямоугольными проводами. Сначала проводят предварительный выбор размеров, исходя из допустимой индукции в зубцах и ярме статора,
bZ1 =
(9.37)
и ha по (9.28).
Рис. 9.29. К расчету размеров зубцовой зоны
статоров с обмоткой из круглого провода:
а—в — различные конфигурации пазов
В дальнейшем, после расчета коэффициента заполнения паза проводниками обмотки, полученное значение bz1 уточняется. Требование выполнить зубцы с параллельными гранями накладывает дополнительные условия на возможные соотношения размеров паза. Это вызывает известные трудности расчета зубцовой зоны, который рекомендуется проводить в следующей последовательности (расчетные формулы приведены только для пазов, показанных на рис. 9.29, а; для других конфигураций они могут быть легко получены, исходя из условия сохранения постоянства ширины зубцов).
По допустимым индукциям в ярме и зубцах статора (см. табл. 9.12) из (9.28) и (9.37) определяют высоту ярма hа и ширину зубца bz статора. Далее находят размеры паза в штампе (см. рис. 9.29, а), м,
hп =0,5 (Da – D ) – ha (9.38)
b2 = (D+2hп)/ Z1 – bz1(9.39)
Размер b1 определяют в зависимости от угла β :
при β = 45°
(9.40)
при β = 30°
(9.41)
Полученные размеры округляют до десятых долей миллиметра.
Высота шлица паза hш обычно лежит в пределах от 0,5 до 1 мм в зависимости от мощности двигателя. Следует иметь в виду, что hш должна быть достаточной для обеспечения механической прочности кромок зубцов, удерживающих в уплотненном состоянии проводники паза после заклиновки пазов. Однако увеличение hш приводит к возрастанию потока рассеяния паза, что в большинстве случаев нежелательно. Обычно в двигателях с h ≤ 132 мм принимают hш = 0,5 мм, в двигателях с h ≥ 160 мм увеличивают до hш = 1 мм.
Ширину шлица паза в статорах, рассчитанных на укладку обмотки вручную, принимают равной bш = dиз + (1,5...2) мм, где dиз - диаметр изолированного обмоточного провода, мм. Размер bш 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.
В машинах с однослойной, одно-двухслойной или с двухслойной концентрической обмоткой
(9.29)или ширина зубца на расстоянии 1/3 его высоты от наиболее узкой части
bz1/3 =
(9.30)Значение коэффициента заполнения сердечника сталью следует брать из табл. 9.13.
Таблица 9.13. Способы изолирования листов электротехнической стали
и коэффициенты заполнения сталью магнитопроводов статора и ротора
с номинальным напряжением до 660 В
| Высота оси вращения | Статор | Короткозамкнутый ротор | Фазный ротор | ||||
| Способ изолирования листов | kc | Способ изолирования листов | kc | Способ изолирования листов | kc | ||
| 50-250 | Оксидирование | 0,97 | Оксидирование | 0,97 | – | – | |
| 280-355 | Лакировка | 0,95 | “ | 0,97 | Лакировка | 0,95 | |
Размеры паза вначале определяют без учета размеров и числа проводников обмотки, исходя только из допустимых значений индукций в зубцах и ярме статора:
высота паза, м,
hп1 =
; (9.31)ширина паза, м,
bп = tz1 – bz1min (9.32)
или
bп =
(9.33)Обычно bп ≈ (0,4…0,5)tz1
Предварительно определенная ширина паза bп
используется для выбора размеров обмоточного провода. Ширина проводника b должна быть меньше ширины паза на толщину всей изоляции с учетом допусков, т. е. корпусной, витковой (если она устанавливается в данной конструкции) и проводниковой (2bиз), а также припусков на сборку сердечников (bп см. ниже) :
bп = bп - Δ'из(9.34)
где Δ'из - толщина всей изоляции.
Все данные по толщине этих видов изоляции берутся из соответствующих таблиц в зависимости от номинального напряжения и мощности машины, конструкции и класса нагревостойкости изоляции.(см. гл. 3).
Если эффективный проводник обмотки состоит из двух элементарных проводников, то ширина каждого из них будет равна:
b = 0,5 (bп - Δ'из) (9.35)
Значения по (9.34) и (9.35) являются предварительными. Окончательная ширина проводника находится по таблице стандартных размеров обмоточных проводов (см. табл. П3.3). Из этой таблицы по предварительно определенной ширине проводника и по его расчетному сечению подбираются наиболее близкие к ним стандартные значения qэл и b и соответствующая им высота проводника а. Высота проводника при этом не должна превышать 2,5 - 3,0 мм, так как при большей высоте в проводниках, лежащих друг над другом в одном пазу, начинает проявляться эффект вытеснения тока, вызывающий неравномерное распределение плотности тока по сечению проводников и увеличивающий потери в меди обмотки. Действие этого эффекта возрастает с увеличением числа проводников по высоте паза, поэтому в многовитковых катушках высота проводников не должна превышать указанных пределов, а при малом числе витков она может быть выбрана несколько большей.
Слишком малая высота проводников (а <1 мм) вызывает значительные трудности при изготовлении катушек, так как при изгибе проводников на ребро во время намотки катушек могут произойти разрывы провода или его изоляции.
Нежелательно также применение прямоугольных проводов с близкими размерами а и b, так как в этом случае провод во время намотки катушек часто перекручивается и при рихтовке может быть повреждена изоляция на его гранях. Обычно используют провода с отношением размеров b: a, близким к 2 : 1
После уточнения размеров проводников составляется подробная спецификация паза (таблица заполнения паза) с указанием размеров проводов, названий, размеров и числа слоев изоляционных материалов, различных прокладок и т. п.
Сумма размеров по высоте и ширине паза всех проводников и изоляции с учетом необходимых допусков на разбухание изоляции и на укладку обмотки определяет размеры части паза, занятой обмоткой.
В боковых стенках верхней части открытых пазов выполняют выемки для крепления пазовых клиньев (см. Рис. 2-1). Глубина выемок под клин, высота шлица hш и высота клиновой части паза hк возрастают с увеличением мощности машины и ширины ее пазов. Обычно в асинхронных двигателях общего назначения b' – bп = 2…5 мм, hш = 0,5…1,0 мм и hк = 3…3,5 мм в машинах средней мощности и достигает 5 мм в крупных машинах.
Полученные при расчете заполнения паза его размеры являются размерами паза “в свету”, т. е. размерами реального паза в собранном шихтованном сердечнике с учетом неизбежной при этом “гребенки”, образующейся за счет допусков при штамповке листов и шихтовке магнитопроводов.
Размеры паза “в свету” будут меньше, чем в штампе, т.е. чем размеры паза паза в каждом отдельном листе после штамповки, на величину припусков, указанных в табл. 9.14.
Таблица 9.14. Припуски по ширине и высоте паза
| Высота оси вращения h, мм | Припуски, мм | |
| по ширине паза Δbп | По высоте паза Δhп | |
| 50 – 132 | 0,1 | 0,1 |
| 160 – 250 | 0,2 | 0,2 |
| 280 – 355 | 0,3 | 0,3 |
| 400 – 500 | 0,4 | 0,4 |
Поэтому размеры паза в штампе следующие:
(9.36)где b'п и h'п – размеры паза “в свету”, полученные при расчете заполнения паза проводниками обмотки и изоляцией.
После того как размеры паза в штампе окончательно установлены, определяют расчетные размеры зубцов bzmin, bzmax или bz1/3 и hz (табл. 9.15).
Таблица 9.15. Расчетные размеры трапецеидальных
зубцов статора при открытых и полуоткрытых пазах
| Размер | Паз по рис. 9.28, а | Паз по рис. 9.28, б |
| bzmin |  |  |
| bzmax |  | |
| Bz1/3 |  | |
| hz |  | |
Обмотку из подразделенных катушек в машинах общего назначения с номинальным напряжением U ≤ 660 В укладывают в полузакрытые пазы (см. рис. 9.28, б). Ширина шлица паза bш выбирается из условия обеспечения свободной укладки полукатушек в паз, поэтому bш = 0,5 bп + (1,0...1,5) мм. Высоту шлица и высоту клиновой части паза выполняют в пределах hш = 0,6...0,8 мм и hк = 2,5...3,5 мм (большие значения берутся при широких пазах и большей мощности двигателей). Выбор размеров проводников, расчет заполнения паза и определение его размеров “в свету” и в штампе производят так же, как и для открытых пазов. Ширину и расчетную высоту зубцов определяют по формулам табл. 9.15.
Круглые обмоточные провода всыпной обмотки могут быть уложены в пазы произвольной конфигурации, поэтому размеры зубцовой зоны при всыпных обмотках выбирают таким образом, чтобы параллельные грани имели зубцы, а не пазы статора (рис. 9.29). Такие зубцы имеют постоянное, не изменяющееся с высотой зубца поперечное сечение, индукция в них также не изменяется, и магнитное напряжение зубцов с параллельными гранями оказывается меньше, чем магнитное напряжение трапецеидальных зубцов, при том же среднем значении индукции в них. Это объясняется отсутствием в зубцах с параллельными гранями участков с высокой индукцией, напряженность поля в которых резко возрастает из-за нелинейности магнитной характеристики стали, увеличивая суммарное магнитное напряжение зубцов.
Обмотку из круглого провода укладывают в пазы одной из приведенных на рис. 9.29, а—в конфигураций. В большинстве современных двигателей, выпускаемых отечественной промышленностью, выполняют трапецеидальные пазы (рис. 9.29, а, б), хотя лучшее заполнение паза достигается в пазах с овальной нижней частью (рис. 9.29, в). Угол наклона грани клиновой части в трапецеидальных пазах у двигателей с h ≤ 250 мм обычно β = 45°, при большей высоте оси вращения β = 30°.
Принцип расчета размеров паза всыпной обмотки остается таким же, как и для пазов с прямоугольными проводами. Сначала проводят предварительный выбор размеров, исходя из допустимой индукции в зубцах и ярме статора,
bZ1 =
(9.37)и ha по (9.28).
Рис. 9.29. К расчету размеров зубцовой зоны
статоров с обмоткой из круглого провода:
а—в — различные конфигурации пазов
В дальнейшем, после расчета коэффициента заполнения паза проводниками обмотки, полученное значение bz1 уточняется. Требование выполнить зубцы с параллельными гранями накладывает дополнительные условия на возможные соотношения размеров паза. Это вызывает известные трудности расчета зубцовой зоны, который рекомендуется проводить в следующей последовательности (расчетные формулы приведены только для пазов, показанных на рис. 9.29, а; для других конфигураций они могут быть легко получены, исходя из условия сохранения постоянства ширины зубцов).
По допустимым индукциям в ярме и зубцах статора (см. табл. 9.12) из (9.28) и (9.37) определяют высоту ярма hа и ширину зубца bz статора. Далее находят размеры паза в штампе (см. рис. 9.29, а), м,
hп =0,5 (Da – D ) – ha (9.38)
b2 = (D+2hп)/ Z1 – bz1(9.39)
Размер b1 определяют в зависимости от угла β :
при β = 45°
(9.40)при β = 30°
(9.41)Полученные размеры округляют до десятых долей миллиметра.
Высота шлица паза hш обычно лежит в пределах от 0,5 до 1 мм в зависимости от мощности двигателя. Следует иметь в виду, что hш должна быть достаточной для обеспечения механической прочности кромок зубцов, удерживающих в уплотненном состоянии проводники паза после заклиновки пазов. Однако увеличение hш приводит к возрастанию потока рассеяния паза, что в большинстве случаев нежелательно. Обычно в двигателях с h ≤ 132 мм принимают hш = 0,5 мм, в двигателях с h ≥ 160 мм увеличивают до hш = 1 мм.
Ширину шлица паза в статорах, рассчитанных на укладку обмотки вручную, принимают равной bш = dиз + (1,5...2) мм, где dиз - диаметр изолированного обмоточного провода, мм. Размер bш 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.
В машинах с однослойной, одно-двухслойной или с двухслойной концентрической обмоткой