1. Электромагнитный расчет
1.1. Выбор главных размеров
Высота оси вращения h=0,160 м, тогда диаметр расточки Da=0,272 м Внутренний диаметр статора D=kD•Da=0,72•0,272=0,197 м.
Полюсное деление
τ=π•D/(2p)
где 2p=6, число пар полюсов; тогда
τ
Расчетная мощность
где P2 =10 кВт - номинальная мощность на валу, η=0,845 - КПД , cosφ=0.76 - коэффициент мощности, kE=0.965 – отношение ЭДС обмотки статора к номинальному напряжению Uн=220/380 В; тогда получим
кВ*А
Электромагнитные нагрузки предварительно примем A=31∙103 А/м и Bδ=0,79. kоб1=0,92.
Расчетная длинна магнитопровода
где kB=1,11 – коэффициент формы поля, Ω=2∙π∙ƒ/p – синхронная угловая скорость двигателя ƒ=50 Гц - частота питания, тогда Ω=2∙3,14∙50/3=104,7 рад/с.
м;
Критерием правильности выбора главных размеров D и lδ служит λ=lδ/τ.
λ=0,14/ 0,1031=1,35; что удовлетворяет данным пределам.
1.2. Определение Z1, W1 и площади поперечного сечения провода обмотки статора
Z1 - число пазов на статоре, w1 - число витков в фазе. Предельные значения зубцового деления статора tZ1 : tZ1max=0,012 м. и tZ1min=0,01 м. Определим число пазов статора
=51
Принимаем Z1=54, тогда число пазов на одну фазу на полюс равно
где m=3 - число фаз
Определим зубцовое деление статора
м
Число параллельных проводников, а=2, тогда число эффективных проводников в пазу будет равно
где I1н - номинальный ток обмотки статора
А
тогда получим
так как a=2 то uп=а∙u`п=2*14=28; принимаем uп=28.
Уточним значения:
число витков в фазе
витков.
линейная нагрузка
А/м
Обмоточный коэффициент
магнитный поток
Вб
индукция в воздушном зазоре
Тл
Значения А и Вδ находятся в допустимых пределах
Плотность тока в обмотке статора
где AJ1=183∙109 А2/м3
А/м2
Площадь поперечного сечения проводника (предварительно):
м2
принимаем число элементарных проводников nэл=1, тогда cечение проводника
qэл=qэф/ nэл=2/1=2 мм2.
Принимаем провод круглого сечения ПЭТ:
b=7,5 мм; а=1,12 мм; qэл=2 мм2.
А/м2
1.3. Расчет размеров зубцовой зоны статора и воздушного зазора
Берем полуоткрытый паз с параллельными стенками.
Тл и индукцию в спинке статора Ba=1,55 Тл. Тогда минимальную ширину зубца определим как
где lСТ1=lδ - длинна пакета статора,kс1=0,97.
мм
определим высоту спинки ярма
мм
Припуски по ширине и высоте паза: =0,2мм =0,2мм мм
мм
мм
Принимаем:
Воздушный зазор двигателя: мм
Внешний диаметр ротора:
м
М
Обмотку ротора выполняем стержневой волновой:
Число пазов ротора:
мм
Напряжение на контактных кольцах ротора при соединении обмотки ротора в звезду
Где:
в
Предварительное значение тока в обмотке ротора:
А
Коэффициент приведения токов:
;
Сечение эффективных проводников обмотки ротора:
мм
Принимаем:
мм мм
Уточняем:
А/м
Сердечник ротора:
9 аксиальных каналов, расположенных в одном ряду.
Диаметр канала: мм
Диаметр вала:
м
1.5. Расчет магнитной цепи
Магнитопровод из стали 2212 толщиной
Магнитное напряжение воздушного зазора
где kδ- коэффициент воздушного зазора
где
где
А
Магнитное напряжение зубцовой зоны статора с изменяющейся площадью поперечного сечения зубца
А
где hZ1=hП1=0,0198 м – высота зубца статора, HZ1 – напряженность в зубце статора
определяется по формуле:
где определяются по основным кривым намагничивания , и зависят от индукции, которая определяется как
Тл
Тл
Тл;
По кривым, учитывая коэффициент, находим А/м;
Для остальных значений индукции по кривым находим:
А/м А/м
А/м.
Магнитное напряжение зубцовой зоны ротора с изменяющимся поперечным сечением зубца:
А
где высота зубца hZ2=0,002 мм, определим индукцию в зубце ротора для каждого из участков по формуле:
м
м
Тл
Тл
Тл
Принимаем действующую индукцию Тл соответствующая ей напряженность А
1,5=1,6-4*1120
1,5=1,5
А/м
А/м
А/м
А/м
Коэффициент насыщения зубцовой зоны
Магнитное напряжение ярма статора
где La – длина средней магнитной силовой линии в ярме статора
где ha – высота ярма статора
м
м
определим индукцию в ярме статора
где h`a=ha=30 мм, при отсутствии радиальных каналов, тогда
Тл
тогда Ha=279А/м получим
А
Магнитное напряжение ярма ротора
0,045*68=3,06А
где Lj – длинна средней магнитной силовой линии в ярме ротора
= м
где hj – высота ярма ротора
=м
Определим индукцию в ярме ротора
=Тл
где h`j – расчетная высота ярма ротора, которую находим по формуле:
Hj=89 А/м – напряженность в ярме ротора, тогда
Магнитное напряжение на пару полюсов
=563,3+25,3+1,5+36,2+3,06=629,36А
Коэффициент насыщения магнитной цепи
Намагничивающий ток
=А
относительное значение
=
Относительное значение служит определенным критерием правильности произведенного выбора и расчета размеров и обмотки двигателя. Так, если при проектировании двигателя средней мощности расчет показал, что больше 0,2, но меньше 0,3 то в большинстве случаев это свидетельствует о том, что размеры машины выбраны правильно и активные материалы полностью используются. ............
