Open Library - открытая библиотека учебной информации

Открытая библиотека для школьников и студентов. Лекции, конспекты и учебные материалы по всем научным направлениям.

Категории

Электротехника Выбор типа обмотки и расчёт зубцового слоя якоря
просмотров - 333

Предварительное значение ЭДС якоря в номинальном режиме –

. (14)

Расчётный ток якоря –

. (15)

Простая волновая обмотка ( ) предпочтительнее, поскольку не требует уравните-лей первого рода. Рекомендуемый фрагмент условий её выполнения представлен следую-щими соотношениями: при р = 2 число коллекторных делœений на паз u должно составлять 3 или 5, а число пазов – при любом целом x; для число u должно составлять 4 или 5, а . При этом, с ростом мощности машины расчёт этой обмотки на уровне кур-сового проектирования становится всё более затруднительным с точки зрения выполнения других рекомендаций. В случае возникновения таких затруднений следует предпочесть простую петлевую обмотку ( ). При номинальном напряжении 220 В целœесо-образность применения петлевого варианта обмотки начинается ориентировочно с 45 кВт, а при более высоких напряжениях область применения волновых обмоток может быть продвинута до 55 – 65 кВт. Чёткой границы здесь не существует. По этой причине обмотка рассчи-тывается методом последовательных приближений. По мере совершенствования результатов следует заполнять свободные строки в таблице главных размеров и электромагнитных нагру-зок и в таблице параметров зубцового слоя якоря.

Расчётный ток параллельной ветви обмотки якоря –

. (16)

Предварительное полное число эффективных проводников двухслойной обмотки якоря

(округляется до ближайшего целого чётного)

. (17)

Учитывая зависимость отдиаметра якоря рекомендуются следующие диапазоны размеров зуб-цовых делœений: см при D ≤ 30 см и см при D > 30 см.

Предварительное значение зубцового делœения якоря –

. (18)

Предварительное число пазов якоря (округляется до целого)

. (19)

Уточнённое зубцовое делœение –

. (20)

Предварительное число эффективных проводников на паз (округляется до чётного)

(21)

Число витков в секции якорной обмотки (предпочтительнее секции одновитковые, но в случае крайне важности можно принимать и двухвитковое исполнение) –

. (22)

Число коллекторных делœений на паз (рекомендуется 3…5)

. (23)

Полное число коллекторных делœений (предварительно) –

. (24)

Шаг по коллектору для простой волновой обмотки (при чётном p полное число коллек-торных делœений K должно быть нечётным и наоборот)

. (25)

Методом последовательных приближений следует добиться согласования совокупности условий (16)-(26). Затем крайне важно снова уточнить Z и , добиваясь наименьшего откло-нения N от принятого предварительно.

К дальнейшему расчёту приняты:

, , , , . (26)

Первый частичный шаг обмотки якоря (укорочение ε выбирается таким образом, чтобы шаг измерялся целым числом и обмотка не была ступенчатой)

. (27)

Уточнённое значение линœейной нагрузки якоря (не должно выходить за пределы, огра-ниченные на рис. 3 красными линиями)

. (28)

Принятые для дальнейших расчётов уточнённые параметры следует свести в соответствующие таблицы.

Очертания зубцового слоя якоря и заполнение пазов проводниками обмотки со стандар-тизованной изоляцией также проектируются методом последовательных приближений.

Предварительное значение ширины паза с параллельными стенками –

. (29)

Предварительное значение глубины паза якоря –

. (30)

Предварительное значение ширины зубца якоря у основания –

. (31)

Коэффициент заполнения шихтованного сердечника якоря электротехнической сталью толщиной 0,5 мм –

. (32)

Предварительное значение индукции в основании зубца якоря (должно находиться в пределах 2…2,2 Тл)

. (33)

Размеры паза и очертания зубцового делœения якоря определяются на основе следующего ряда рекомендаций.

Предварительное значение плотности тока в эффективном проводнике обмотки (вычисляется из фактора нагрева, который выбирается по рис. 5)

. (34)

Рис. 5

Предварительное значение площади поперечного сечения эффективного проводника –

. (35)

Для открытых прямоугольных пазов с изоляцией класса В применяется провод прямо-угольного сечения марки ПСД с двухсторонней толщиной изоляции Размеры ширины и высоты > неизолированного провода, исходя из расчётного зна-чения , можно выбрать в любых сочетаниях из ряда чисел, представленных в таблице 2.

Таблица 2

Отрезок ряда размеров сторон неизолированного провода (мм)

1,00 1,08 1,16 1,25 1,35 1,45 1,56 1,68 1,81 1,95 2,1 2,26 2,44 2,63 2,83 3,05 3,28 3,53 3,8 4,1 4,4 4,7 5,1 5,5 5,9 6,4 6,9 7,4 8,0 8,6 9,3

 
 

Рис. 6

На рис. 6 представлен пример заполнения паза для варианта Здесь красным цветом обозначена изоляция проводников, зелёным – изоляция катушек, синим – корпусная изоляция, жёлтым – изоляционные прокладки. Тот же вид имеет поперечное сечение паза и при w = 1, но с разделœением каждого эффективного проводника на два элементарных с целью снижения потерь на вихревые токи. Разделœение эффективного проводника на элементарные с

той же суммарной площадью поперечного сечения становится необходимым, если высота выбираемого эффективного проводника превышает критическое для частоты значение (см. таблицу 3).

Таблица 3

Предельно допустимые значения высоты эффективных проводников обмотки якоря

[Гц]
h [мм] 5,9 6,4 7,4 9,3

Изоляция обмоток якорей стандартизована в зависимости от класса нагревостойкости и допустимого напряжения. На уровне курсового проектирования можно принять следующие значения её толщины:

1) изоляция катушек двухсторонняя – = 2×0,75 мм;

2) корпусная изоляция – = 2×0,25 мм по ширинœе паза и

= 3×0,25 мм – по высоте;

3) изоляционная прокладка – Δ = 0,5 мм.

Толщина изоляционного пазового клина с фасками, образующими прямой угол, требует расчёта на прочность, но на уровне курсового проектирования может быть принята равной 4…5 мм.

Принятая толщина клина –

. (36)

Ширина эффективного проводника в первом приближении –

. (37)

Высота эффективного проводника в первом приближении (после сопоставления с дан-ными таблицы 6 в случае крайне важности эффективный проводник собирают из двух элемен-тарных с такой же суммарной высотой)

. (38)

Размеры эффективного проводника, принятые по сортаменту обмоточных проводов прямоугольного сечения –

(39)

Плотность тока в принятом поперечном сечении эффективного проводника –

. (40)

Ширина паза для выбранных поперечных размеров эффективного проводника –

. (41)

Глубина паза для выбранных поперечных размеров эффективного проводника (на при-мере рис. 6)

. (42)

(для одновитковых секций с массивными эффективными проводниками глубина паза на меньше).

Зубцовое делœение на глубинœе паза –

. (43)

Ширина зубца у основания –

. (44)

Расчётная индукция в основании зубца при выбранных размерах эффективного проводника –

. (45)

Очертания зубцового делœения можно признать рациональными, если ; ; Тл. В случае отклонения от этих рекомендаций следует повто-рить расчёт зубцового слоя. В простейшем случае можно изменить соотношение размеров проводника, сохраяя в допустимых пределах уточнённое значение плотности тока. В случае если этого недостаточно, то можно варьировать сочетание u, w, и Z таким образом, чтобы новое значение N оставляло в допустимых пределах . Получив новое значение А, крайне важно снова уточнить В. Окончательные результаты расчёта зубцового слоя якоря следует свести в таблицу и использовать для дальнейших построений.

Параметры зубцового слоя якоря

  j A B
- - - - А/мм2 см см см А/см Тл Тл
                     
                     
                     

Чертёж принятого зубцового делœения с заполненным пазом, подобный эскизу на рис. 6, следует в масштабе 4:1 или 5:1 представить на отдельной странице расчётно-пояснительной записки как рис.1 с соответствующим названием.

Магнитный поток пары полюсов в воздушном зазоре в номинальном режиме –

. (46)

В случае если оказалось, что , то следует скорректировать , уточнить , и новые значения использовать в дальнейших расчётах.

Окончательное расчётное значение длины сердечника якоря –

. (47)