Подготовка данных обмера магнитопровода

2 Подготовка данных обмера магнитопровода

Подготовка данных обмера магнитопровода проводится для удобства выполнения последующих расчётов и включает в себя расчёт:

а) площади полюса в воздушном зазоре (Q_d),

б) площади полюса в зубцовой зоне статора (Q_z),

в) площади поперечного сечения спинки статора (Q_c),

г) площади паза в свету (Q_п), мм².

Первые три площади необходимы для расчёта магнитных нагрузок, последняя для расчёта сечения обмоточного провода.

1. Площадь полюса в воздушном зазоре.

В воздушном зазоре сопротивление магнитному потоку по всей площади равномерное:

 (м²)

где l_p – расчётная длина магнитопровода, м

t - полюсное деление

 (м)

 (м)

 где n_к – число каналов охлаждения

l_к – длина канала охлаждения

р – количество пар полюсов

 (шт)

;

;

м²

2. Площадь полюса в зубцовой зоне.

В зубцовой зоне статора магнитный поток протекает по листам электротехнической стали, следовательно, площадь полюса будет равна произведению активной площади зубца на их количество в полюсе:

 (м²)

где N_z – количество зубцов на один полюс, шт

Q_1z – площадь одного зуба, м²

 (шт)

 (м²)

где l_a – активная длина зуба

b_z – средняя ширина зуба

м

 (м)

где Кз – коэффициент заполнения стали, зависит от толщины листа электротехнической стали и рода изоляции

b’_z – меньший размер зуба

b’’_z – больший размер зуба

 ширина зуба в узком месте

 (м)

 (м)

м

м

; м²; м²

3. Площадь магнитопровода в спинке статора.

Площадь спинки статора, перпендикулярная магнитному потоку, равна произведению её высоты на активную длину магнитопровода:

 (м²)

где h_с – высота спинки статора

 (м²)

м; м²

4. Площадь паза в свету.

Площадь паза в свету требуется для расчёта сечения обмоточного провода. Для определения площади паза его сечение разбивается осевыми линиями на простые фигуры:

 (мм²)

где Qb, Qb’ – площади полуокружностей с диаметрами, соответственно b и b’

Q_Т – где основания b и b’, а высота:

(мм)

 (мм²);  (мм²); (мм²)

мм²; мм²; мм²

мм²

  3 Выбор типа обмотки

Выбор делается исходя из:

-            технические возможности выполнения обмотки в данных условиях;

-            минимального расхода обмоточного провода;

-            номинальных мощности и напряжения;

-            типа паза;

-            достоинств и недостатков обмоток;

-            экономической целесообразности.

Схема статорных обмоток трёхфазных электрических машин разделяют:

-            по числу активных сторон секций в пазу на однослойные (у которых активная сторона одной катушки занимает весь паз) и двухслойные (активная сторона занимает половину паза),

-            по размеру шага на обмотки с полным шагом (при y=y’) и с укороченным шагом (при y<y’),

-            по частоте вращения магнитного поля статора на односкоростные и многоскоростные,

-            по числу секций в катушечных группах (фазных катушек) на обмотки с одинаковым числом секций в группе (q равно целому числу) и равным (q равно дробному числу).

По способу выполнения обмоток их ещё разделяют на:

-            шаблонно рассыпные (или всыпные), они же называются обмотками с мягкими секциями. У таких обмоток секции укладываются по одному проводнику через прорезь (шлиц) полузакрытого паза. Применяется для машин малой мощности, напряжением до 500 В;

-            протяжные, выполняются протяжкой провода через пазы, используются для машин напряжением до 10000 В при закрытых или полузакрытых пазах. Способ укладки обмоток трудоёмок. В настоящее время используются в основном при частичном ремонте обмоток.

-            обмотки с жёсткими секциями, готовые, изолированные секции, несущие на активных частях пазовую изоляцию, укладываются в открытые пазы. Используются для машин средней и большой мощности с напряжением до 5000 – 10000 В и более.

По способу размещения секций катушечных групп в расточке статора, а так же размещения лобовых частей подразделяются на:

концентрические, с размещением катушек (секций) одна внутри другой и расположением лобовых частей в двух или трёх плоскостях, такие обмотки выполняются вразвалку;

шаблонные, с одинаковыми секциями катушечных групп. Они могут выполняться и простыми и вразвалку. Если в шаблонной однослойной обмотке развалку выполнить не по полугруппам, а по отдельным катушкам получим схему цепной обмотки.

Однослойные обмотки главным образом выполняются простыми шаблонами, шаблонными в «развалку», цепными, концентрическими.

Основные достоинства однослойной обмотки:

1.         Отсутствие межслоевой изоляции, что повышает коэффициент заполнения паза, а следовательно, ток и мощность двигателя.

2.         Простота изготовления.

3.         Большая возможность применения автоматизации при укладке обмоток.

Недостатки:

1.         Повышенный расход проводникового материала.

2.         Сложность укорочения шага, а следовательно, компенсации высших гармоник магнитного потока.

3.         Ограничение возможности построения обмоток дробным числом пазов на полюс и фазу.

4.         Более трудоёмкое изготовление и монтаж катушек для крупных электродвигателей высокого напряжения.

Двухслойные обмотки в основном выполняются с одинаковыми секциями: петлевые и цепные, реже принимают концентрические.

Основные достоинства двухслойной обмотки по сравнению с однослойной:

1.         Возможность любого укорочения шага, что позволяет:

а) снизить расход обмоточного провода за счет уменьшения длины лобовой части секции;

б) уменьшить высшие гармонические составляющие магнитного потока, то есть снизить потери в магнитопроводе двигателя.

2.         Простота технологического процесса изготовления катушек (многие операции можно механизировать).

3.         Возможность выполнения обмотки почти с любой дробностью q, что обеспечивает изготовление обмотки при ремонте асинхронных двигателей с изменением частоты вращения ротора. Кроме того, это является одним из способов приближения формы поля к синусоиде.

4.         Возможность образования большего числа параллельных ветвей.

К недостаткам двухслойных обмоток следует отнести:

1.         Меньший коэффициент заполнения паза (вследствие наличия межслоевой изоляции).

2.         Некоторая сложность при укладке последних секций обмотки.

3.         необходимость поднимать целый шаг обмотки при повреждении нижней стороны секции.

По приведенным соображениям, в настоящее время, в ремонтной практике машин переменного тока двухслойные обмотки получили наибольшее применение. Следовательно выбираем двухслойную петлевую обмотку.