Розрахунок параметрів обмотки статора

 

Значення допустимого діапазону зміни електромагнітних навантажень для асинхронного двигуна вибирають з табл. 1.1 в залежності від його орієнтовної потужності [2, 3]. На початку розрахунку задаються максимально можливим значенням індукції в повітряному проміжку з метою отримання максимальної потужності двигуна . Це також дає можливість отримати порівняно кращі пускову та перевантажувальну здатність двигуна. Перевірку правильності вибору значення  здійснюють шляхом визначення індукції в зубцях та спинці статора та порівняння їх з допустимими значеннями.

 

Таблиця 1.1 – Допустимі електромагнітні навантаження для асинхронних двигунів

Показник	Орієнтовна потужність двигуна, кВт
	до 1	1–10	10–100
Індукція в повітряному проміжку, Тл	0,4–0,76	0,6–0,7	0,7–0,9
Індукція в спинці статора, Тл	1,2–1,6	1,3–1,7	1,4–1,7
Індукція в зубцях статора, Тл	1,3–1,5	1,4–1,6	1,4–1,8
Індукція в спинці ротора, Тл	0,9–1,1	1,0–1,2	1,2–1,3
Індукція в зубцях ротора, Тл	1,1–1,3	1,3–1,4	1,4–1,6
Густина струму в обмотці статора, А/мм^2	7,0–8,5	6,5–8,0	4,0–6,5
Густина струму в стрижнях короткозамкненого ротора, А/мм^2	8,5–9,0	8,0–8,5	7,0–8,0
Густина струму в кільцях короткозамкненого ротора, А/мм^2	6,5–7,0	5,5–6,0	5,0–5,5
Лінійне навантаження обмотки статора, А/см	100–200	200–300	250–400
Добуток густини струму на лінійне навантаження обмотки статора, А^2/(мм^2·см)	≤1700	≤1700	≤2000

 

Магнітний потік двигуна [1]

 

, Вб.                (1.17)

 

Індукція в спинці статора

, Тл.                          (1.18)

 

Індукція в зубцях статора

 

  , Тл.                    (1.19)

 

Після вибору типу обмотки проводиться розрахунок її параметрів. Для одношарової концентричної обмотки:

- число пазів на полюс та фазу

 

,                                 (1.21)

 

де      m – число фаз двигуна.

- полюсна поділка обмотки (в пазах)

 

;                                     (1.22)

- діаметральний крок

;                                       (1.23)

 

- число котушок в обмотці

 

;                                 (1.24)

- число котушечних груп

 

.                                     (1.25)

- кроки окремих котушок вибирають такими, щоб їх середній крок дорівнював полюсній поділці [3].

Число ефективних витків у фазі статорної обмотки (округляється до більшого)

 

,                          (1.26)

 

де    k_E  – коефіцієнт, що враховує падіння напруги в колі статора, k_E =0,96 [1];

U _ф – фазна напруга двигуна, В;

     k _об – обмоточний коефіцієнт, який для одношарових концентричних обмоток залежить від числа пазів на полюс та фазу q, табл. 1.2 [3].

 

     

  Число ефективних проводів в пазу (округляється до цілого)

                           

.  (1.27)

 

Далі перераховується число ефективних витків у фазі

 

.

 

      

 

Для двигунів малої та середньої потужності, що має місце для заданих варіантів, статорну обмотку намагаються виконати з одним елементарним проводом у ефективному та з однією паралельною віткою у фазі, тобто приймають відповідно а ₁=1 та а ₂=1.

 Число елементарних провідників в пазу статора

 

.                              (1.28)

 

Приблизна площа перерізу паза, яку займає клин та прокладка під клин

 

, мм².              (1.29)

 

Приблизна площа перерізу паза, яку займає пазова ізоляція

 

, мм². (1.30)

 

Вільний переріз паза

 

, мм².             (1.31)

 

Згідно рекомендацій [1], для полегшення закладання проводів обмотки в паз, коефіцієнт заповнення вільного перерізу паза k _з  не повинен перевищувати значення 0,75. Допустимо прийняти k _з =0,75. Переріз паза під ізольовані проводи

 

, мм².                          (1.32)

 

Переріз квадрату, що описує ізольований провід

 

, мм².                                   (1.33)

 

Розрахунковий діаметр ізольованого проводу

 

, мм.                       (1.34)

 

Для обмотки з класом нагрівостійкості Е може бути використано провід марки ПЭТВ (мідний емальований) [4]. За довідковими даними [4], які наведені в табл. Б.1 додатку Б, вибирають найближче до розрахованого стандартизоване значення діаметра ізольованого проводу d _із і відповідне значення неізольованого проводу d ₀. Вибраний провід перевіряють за умовами:

- необхідної гнучкості  мм;

- вільного проходження через шліц паза .

Площа перерізу вибраного проводу

 

, мм².                       (1.35)

 

Номінальний струм двигуна [1]

 

, А,                         (1.36)

 

 де j ₁ – густина струму в обмотці статора, яка приймається середньою з допустимого інтервалу (див. табл. 1.1)

 

 , А/мм².                  (1.37)

 

Лінійне навантаження обмотки статора, яке характеризує нагрівання двигуна під час роботи з навантаженням на валу [1]

 

, А/см.                     (1.38)

 

Розраховане значення порівнюється з максимально допустимим (див. табл. 1.1)

 

                              .

 

добуток густини струму на лінійне навантаження обмотки статора.

.