Расчёт генератора (стр. 2 из 6)

к_р1=

;

где α=60/q_1.

3.3 Укорочение шага (§ 9.3)

β'₁=0,8.

3.4 Шаг обмотки (9.11)

у_п1=β₁z₁/(2p)=0,8∙72/(2∙3)=9,6;

Принимаем у_п1=10.

3.5 Укорочение шага обмотки статора по пазам (11.37)

β₁=2ру_п1/z₁=2∙3∙10/72=0,833.

3.6 Коэффициент укорочения (9.12)

к_у1=sin(β₁∙90˚)=sin(0,833∙90)=0,966.

3.7 Обмоточный коэффициент (9.13)

к_об1=к_р1∙к_у1=0,96∙0,966=0,93.

3.8 Предварительное количество витков в обмотке фазы (9.15)

w'₁=

.

3.9 Количество параллельных ветвей обмотки статора (§ 9.3)

а₁=3.

3.10 Предварительное количество эффективных проводников в пазу (9.16)

N'_п1=

;

Принимаем N'_п1=8.

3.11 Уточненное количество витков (9.17)

.

3.12 Количество эффективных проводников в пазу (§ 11.4)

N_д=1.

3.13 Количество параллельных ветвей фазы дополнительной обмотки

а_д=2.

3.14 Количество витков дополнительной обмотки статора (11.38)

.

3.15 Уточненное значение магнитного потока (9.18)

Ф=Ф'(w'₁/w₁)= 40,9∙10^-3 (29,4/32)= 38,3∙10^-3 Вб.

3.16 Уточненное значение индукции в воздушном зазоре (9.19)

В_б=В'_б(w'₁/w₁)=0,83∙(29,4/32)=0,74 Тл.

3.17 Предварительное значение номинального фазного тока (9.20)

А.

3.18 Уточненная линейная нагрузка статора (9.21)

.

Полученное значение А1 не отличается от предварительно принятого А'₁=425 А/см более чем на 10%.

3.19 Среднее значение магнитной индукции в спинке статора (т. 9.13)

В_с1=1,65 Тл.

3.20 Обмотка статора с прямоугольными полуоткрытыми пазами (таблица 9.16)

В'_з1max=1,9∙0,95=1,8 Тл.

3.21 Зубцовое деление статора в наиболее узком месте (9.46)

t_1min=

мм.

3.22 Предельная ширина зубца в наиболее узком месте (9.47)

b'_з1min=

мм.

3.23 Предварительная ширина полуокрытого паза в штампе (9.48)

b'_п1=t_1min-b'_з1min=22,99–9,95=13,04 мм.

3.24 Высота спинки статора (9.24)

h_c1=

мм.

3.25 Высота паза (9.25)

h_n1=(D_н1-D₁)/2-h_c1=(660–518,2)/2–40,7=30,2 мм.

3.26 Изоляция обмотки статора (приложение 28)

h_и=4,5 мм.

3.27 Двусторонняя толщина корпусной изоляции (§ 9.4)

2b_и=2,2 мм.

3.28 Высота шлица (§ 9.4)

h_ш=1 мм.

3.29 Высота клина (§ 9.4)

h_к=3,5 мм.

3.30 Припуск на сборку сердечника по ширине (§ 9.4)

b_c=0,3 мм.

3.31 Припуск на сборку сердечника по высоте (§ 9.4)

h_c=0,3 мм.

3.32 Количество эффективных проводников по ширине паза (§ 9.4)

N_ш=2.

3.33 Допустимая ширина эффективного проводника с витковой изоляцией (9.50)

b'_эф=(b'_n1-2b_и1-b_c)/N_ш=(13,01–2,2–0,3)/2=5,27 мм.

3.34 Количество эффективных проводников по высоте паза (9.52)

N_в=N_п1/N_ш=8/2=5.

3.35 Допустимая высота эффективного проводника (11.49)

а'_эф=(с₀h_n1-h_и-h_k-h_ш-h_с)/N_в=(0,85∙30,2–4,5–3,5–1–0,3)/4=4,09 мм.

3.36 Площадь эффективного проводника (9.53)

S'_эф=а'_эф∙b'_эф=4,09∙5,27=21,55 мм².

3.37 Количество элементарных проводов в эффективном (§ 9.4)

с=4.

3.38 Меньший размер неизолированного элементарного провода (9.54)

а'=(а'_эф/с_а)-Δ_и=4,09/2–0,15=1,9 мм,

где Δ_и=0,15 мм – двухсторонняя толщина изоляции провода (приложение 3).

3.39 Больший размер неизолированного элементарного провода (9.55)

b'=(b'_эф/с_b)-Δ_и=5,27/2–0,15=2,49 мм.

3.40 Размеры провода (приложение 2)

а х b=1,8 х 2,8;

S=4,677 мм².

3.41 Размер по ширине паза в штампе (9.57)

b_n1=N_шс_b(b+Δ_и)+2b_и+b_с=2∙2 (2,8+0,15)+2,2+0,3=14,3 мм.

3.42 Уточненная ширина зубца в наиболее узкой части (9.85)

b_з1min=t_1min –b_n1=22,99–14,3=8,69 мм.

3.43 Уточненная магнитная индукция в узкой части зубца статора (9.59)

В_з1max=t₁B_б/(b_з1mink_c)=22,6∙0,839/(8,69∙0,95)=2,3 Тл.

3.44 Размер основной обмотки статора (11.50)

h_п.о=N_в.ос_о.в(а+Δ_и.а)+h_и.о=4∙2 (1,8+0,15)+4,5=20,1 мм,

где с_о.в=2 – количество элементарных проводников основной обмотки в одном эффективном по высоте пазе.

3.45 Изоляция обмотки статора (приложение 30)

h_и.д=0,6+1,1+1=2,7 мм.

3.46 Размер дополнительной обмотки статора (11.51)

h_п.д=N_в.дс_д.в(а+Δ_и.а)+h_и.д=1∙1 (1,8+0,15)+2,7=4,65 мм,

где с_д.в=2 – количество элементарных проводников дополнительной обмотки в одном эффективном по высоте пазе.

3.47 Уточненная высота паза статора в штампе (11.52)

h_п1=h_п.о+h_п.д+h_к+h_ш+h_с=20,1+4,65+3,5+1+0,3=29,55 мм.

3.48 Среднее зубцовое деление статора (9.40)

t_ср1=π(D₁+h_п1)/z₁=3,14 (518,2+30,2)/72=23,92.

3.49 Средняя ширина катушки обмотки статора (9.41)

b_ср1=t_ср1∙у_п1=23,9∙10=239,2.

3.50 Средняя длина одной лобовой части обмотки (9.60)

ℓ_л1=1,3b_ср1+h_п1+50=1,3∙239,2+30,2+50=391,2 мм.

3.51 Средняя длина витка обмотки (9.43)

ℓ_ср1=2 (ℓ₁+ℓ_л1)=2 (300+391,2)=1382,4 мм.

3.52 Длина вылета лобовой части обмотки (9.63)

ℓ_в1=0,4b_ср1+h_п1/2+25=0,4∙239,2+30,2/2+25=135,8 мм.

3.53 Плотность тока в обмотке статора (9.39)

J₁=I₁/(S∙c∙a₁)=360,8/(4,677∙4∙3)=6,44 А/мм².

3.54 Определяем значение А₁J₁ (§ 11.4)

А₁J₁=425,7∙6,44=2742 А²/см∙мм².

3.55 Допустимое значение А₁J₁ (рисунок 11.12)

(А₁J₁) доп=2750 > 2742 А²/см∙мм².

Рисунок 2 – Эскиз статора

4. Демпферная (пусковая) обмотка

Суммарная площадь поперечного сечения меди обмотки статора, приходящейся на одно полюсное деление (11.53)

S_2Σ=0,015τА₁/J₁=0,015∙271,2∙425,7/6,44=269 мм².

Зубцовое деление полюсного наконечника ротора (§ 11.5)

t'₂=20 мм.

Предварительное количество стержней демпферной обмотки на один полюс (11.54)

N'₂=1+(b_н.п-20)/t'₂=1+(190–20)/20=10 шт.

Предварительный диаметр стержня демпферной обмотки (11.55)

d'_с=1,13

мм.

Диаметр и сечение стержня (§ (11.5)

d_с=6 мм; S=26,26 мм².

Определяем отношение (§ 11.5)

h'_н.п/d=15/6=2,5 > 1,7.

Минимальная ширина крайнего зубца полюсного наконечника

b_з2min=5 мм.

Уточненное значение зубцового деления полюсного наконечника (11.56)

t₂=(b_н.п– d_c – 2b_з2min)/(N₂-1)=(190–6–2∙5)/(10–1)=19,3 мм.

Диаметр круглой части паза полюсного наконечника (11.57)

d_п2=d_с+(0,1–0,15)=6+0,1=6,1 мм.

Размеры шлица паза демпферной обмотки (§ 11.5)

b_ш2 х h_ш2=2,5 х 3 мм.

Предварительная длина стержня демпферной обмотки (11.58)

ℓ'_ст=ℓ₁+0,2∙τ=300+0,2∙271,2=355 мм.

Площадь поперечного сечения (11.59)

S'_с=0,5S_2Σ=0,5∙269=135 мм².

Высота короткозамыкающих сегментов (§ 11.5)

h'_с=2∙d_с=2∙6=12 мм.

Ширина короткозамыкающих сегментов (§ 11.5)

ℓ'_с=0,7∙d_с=4,2 мм.

Определяем размеры и сечение короткозамыкающих сегментов.

h_c х ℓ_с=4,25 х 12,5 мм;

S_с=52,27 мм².

5. Расчет магнитной цепи

5.1 Воздушный зазор

Расчетная площадь поперечного сечения воздушного зазора (11.60)

S_б=α'τ(ℓ'₁+2б)=0,66∙271,2 (300+2∙2)=54414 мм².

Уточненное значение магнитной индукции в воздушном зазоре (11.61)

В_б=Ф∙10⁶/S_б=38,3∙10³/54414=0,7 Тл.

Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного зазора, вследствие зубчатого строения статора (9.116)

к_б1=

.

Коэффициент, учитывающий увеличение магнитного зазора, вследствие зубчатого строения ротора (9.117)

к_б2=1+

.

Общий коэффициент воздушного зазора (9.120)

к_б=к_б1∙к_б2=1,187∙1,027=1,219.

МДС для воздушного зазора (9.121)

F_б=0,8бк_бВ_б∙10³=0,8∙2∙1,219∙0,7∙10³=1365 А.

5.2 Зубцы статора

Зубцовое деление на 1/3 высоты зубца (9.122)

t_1(1/3)=π(D₁+(2/3) h_п1)/z₁=3,14 (518,2+(2/3)∙30,2)/72=21,7 мм.

Ширина зубца (9.126)

b_з1(1/3)=t_1(1/3)-b_п1=21,7–14,3=7,4 мм.

Расчетная площадь поперечного сечения зубцов статора (11.64)

S_з1(1/3)=

мм².

Магнитная индукция в зубце статора (11.65)

В_з1(1/3)=Ф∙10⁶/S_з1(1/3)=38,3∙10³/(30,89∙10³)=1,24 Тл.

Напряженность магнитного поля (приложение 9)

Н_з1=14,01 А/см.