ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.04.2019
Просмотров: 4186
Скачиваний: 11
Обмотка из прямоугольного провода укладывается в прямоугольные пазы (рис. 9.28). Боковые стенки таких пазов параллельны, поэтому зубцы статора имеют трапецеидальное сечение, и индукция в них неравномерна. Обычно задаются значениями допустимой индукции в ярме статора Ва и индукцией .Bzmax в наиболее узком сечении зубца bzmin либо индукцией Bz1/3 в сечении зубца с шириной bz1/3, взятом на расстоянии, равном 1/3 его высоты от наиболее узкой части зубца (см. рис. 9.28).
По выбранным значениям индукций определяются:
высота ярма статора, м,
ha = Ф / (2Ba lст1kст1); (9.28)
Рис. 9.28. К расчету размеров прямоугольных пазов статора:
а – открытых ; б – закрытых
Таблица 9.12. Допустимые значения индукции на различных участках магнитной цепи, Тл.
Участок магнитной цепи |
Обозначение |
Исполнение IР44 при числе полюсов 2р |
Исполнение IP23 при числе полюсов 2р |
|||||||||
2 |
4 |
6 |
8 |
10 и 12 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
||
Ярмо статора |
Ва |
1,4-1,6 1,15-1,35 1,1-1,2 |
1,45-1,6 1,2-1,4 1,1-1,3 |
|||||||||
Зубцы статора при постоянном сечении (обмотка из круглого провода) |
Bz1 |
1,6-1,9 1,6-1,8 |
1,8-2,05 1,7-1,95 1,6-1,9 |
|||||||||
Зубцы статора при наиболее узком сечении: |
|
|
|
|||||||||
при полуоткрытых пазах |
Bz1max |
1,75-1,95 |
1,9-2,1 1,8-2 |
|||||||||
при открытых пазах |
Bz1max |
1,6-1,9 |
1,7-2 |
|||||||||
Ярмо ротора: |
|
|
|
|||||||||
короткозамкнутого |
Bj |
≤1,45 ≤1,4 ≤1,2 ≤1 |
≤1,55 ≤1,5 ≤1,3 ≤1,1 |
|||||||||
фазного |
Bj |
≤1,3 ≤1,15 ≤0,9 |
≤1,4 ≤1,2 ≤1 |
|||||||||
Зубцы ротора при постоянном сечении (трапецеидальные пазы) |
Bz2 |
1,7-1,95 |
1,75-2 |
|||||||||
Зубцы ротора в наиболее узком сечении: |
|
|
|
|||||||||
короткозамкнутого |
Bz2max |
1,5-1,7 1,6-1,9 |
1,75-2 1,7-1,95 |
|||||||||
фазного |
Bz2max |
1,75-2,15 1,7-1,95 |
1,9-2,2 1,85-2,1 |
Примечание. Индукции на участках магнитной цепи в большинстве асинхронных двигателей не отличаются от указанных в таблице более чем на 5 %.
минимальная ширина зубца, м,
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
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, в которых укладка обмотки механизирована, ширину шлица паза выполняют несколько большей. При совмещенном методе укладки ширина шлица паза, мм,
bш – dиз + (1,8...2,3).
При раздельном методе bш еще более увеличивают в зависимости от размеров штыревой оправки, применяемой для втягивания катушек обмотки в пазы, диаметра провода и коэффициента заполнения паза.
Проектируя серии асинхронных двигателей, размер bш нормализуют. В сериях 4А и АИ он выполняется равным от 1,8 мм в машинах малой мощности и до 4 мм в более крупных. Средние значения bш для двигателей при различных h и 2р приведены в табл. 9.16.
Таблица 9.16. Средние значения ширины шлица полузакрытых
пазов статоров асинхронных двигателей с обмоткой из круглого
провода bш , мм
А, мм |
Число полюсов двигателя 2р |
||||
2 |
4 |
6-8 |
10 |
12 |
|
50-63 |
1,8 |
1,8 |
1,8 |
- |
- |
71 |
2 |
2 |
2 |
- |
- |
80-90 |
3 |
3 |
2,7 |
- |
- |
100,112 |
3,5 |
3,5 |
3 |
- |
- |
132 |
4 |
3,5 |
3,5 |
- |
- |
160-250 |
4 |
3,7 |
3,7 |
- |
- |
280-315 |
- |
- |
- |
4 |
4 |
В клиновой части паза располагают пазовые крышки (в машинах с h ≤ 160 мм), а в более крупных машинах — пазовые клинья. Поэтому при расчете площади поперечного сечения паза, используемой для размещения обмотки, эти участки не учитывают. Размеры паза, при которых обеспечивается параллельность боковых граней зубцов, могут быть определены также графоаналитическим методом. Его удобно применять, если конфигурация пазов отличается от рассмотренной трапецеидальной, для которой приведены аналитические выражения (9.38)—(9.41). Графоаналитический расчет выполняют в следующей последовательности.
Вначале строят равнобедренную трапецию (рис. 9.30, а), верхнее основание которой равно в выбранном масштабе пазовому делению tz1, нижнее основание t'z1 = tz1 Da/ D, а высота h = (Da - D)/ 2. Такая трапеция представляет собой как бы вырезанный из листа статора сектор пазового деления, в котором должны разместиться паз (ось паза совпадает с осью трапеции), прилегающие к нему с обеих сторон половины сечений зубцов и участок ярма статора. По допустимым индукциям Bz1 и Вa определяют ширину зубца по (9.37) и высоту ярма по (9.28). На построенной трапеции линиями, параллельными ее боковым граням, отсекают участки шириной 0,5bz1 и линией, параллельной ее основаниям, — участок шириной ha (рис. 9.30, б). В оставшуюся часть трапеции (рис. 9.30, б — не заштрихована) вписывают контур паза выбранной конфигурации (рис. 9.30, в). Его основные размеры b1, b2 и hп обеспечивают параллельность боковых граней зубцов при наименьших возможных, с точки зрения допустимой индукции, размерах зубцов и ярма.