Определение размеров статора

6. По рис. 1.1 для кВ∙А при 2р = 12 предварительно находим внутренний диаметр статора D = 0,92 м.

7. Внешний диаметр статора

D_a=k_ДD = (1,28–1,33)∙0,92 = (1,17–1,22) м.

По табл. 1.1 k_Д = 1,28–1,33.

По табл. 1.2 ближайший нормализованный внешний диаметр статора D_a = 1180 мм = 1,18 м (16-й габарит).

Высота оси вращения h = 0,63 м.

Уточняем внутренний диаметр статора

8. Полюсное деление

9. Расчетная длина статора.

По рис. 1.3 и 1.4 для τ = 0,236 м при 2р = 12 находим:

А=440∙10² А/м; В_δн = 0,89 Тл.

Задаемся: α_δ=0,66; k_В=1,15; k_об1= 0,92; α_δ∙k_В=0,66∙1,15=0,76, тогда

м.

10. Находим λ

По рис. 1.5 устанавливаем, что найденное значение λ лежит в пределах, ограниченных кривыми при р = 6.

11. Действительная длина статора

12. Число вентиляционных каналов при b_К= 0,01м и

l_пак= (0,04–0,05) м

Принимаем n_К=6.

13. Длина пакета

м.

Округляем до целого мм: l_пак=0,045 м.

14. Суммарная длина пакетов сердечника

Расчёт зубцовой зоны статора. Сегментировка

15. Число параллельных ветвей обмотки статора.

Так как I_нф = 1510 А > 200 А, то

Выбираем a₁=6, что кратно 2р=12, при этом

I_нф ∙u_п/ a₁= 1510∙6/6 = 1510 ≤ 3000А (величина u_п – из п. 20)

16. Из рис. 2.1 (кривые 2) для τ =0,236 м находим:

t₁_min=0,031 м, t₁_max=0,035 м.

17. Максимальное число пазов (зубцов) магнитопровода статора

18. Минимальное число пазов (зубцов) магнитопровода статора

19. Число пазов магнитопровода статора.

Так как D_a=1180 м> 990 мм, то статор выполняется сегментированным. В диапазоне Z_lmax – Z_lmin требованиям пп. 2.1–2.5 удовлетворяет число пазов Z_l = 90; Z_l/(ma₁)=90/(3∙6)=5; q₁=Z_l/(2pm)=90/(2∙3∙6)=2,5, причем b=2, c=1, d=2, 2р/(a₁d)=2∙6/(2∙6)=1, Z_l=90=2∙3∙3∙5.

Тогда

20. Число проводников в пазу (предварительно)

Так как u_п должно быть четным числом, принимаем u_п=6.

Уточняем:

п. 9 – ;

п. 11 – ;

п. 13 – , где n_к=6 –число каналов (п. 12). Принимаем l_пак= 0,041м;

п. 14 – l_ст1=l_пак(n_к+1)=0,041∙7=0,287 м;

A=Z_lu_пI_нф/(πa₁D) = =90∙6∙1510/(π∙6∙0,9) = 481∙10²А/м.

Длина хорды

Расчёт числа проводников в пазу u_п, числа сегментов S_ст, хорды Н и линейной нагрузки А сводим в табл. 1.

Таблица 1

Вариант	Z_l	S_ст	Н, м	Z_s=Z₁/S_ст	q₁	a₁	u_п	t₁, м	А, А/м
	90=2∙3∙3∙5		0,205		2,5			0,0314	481∙10²
	90=2∙3∙3∙5		0,404		2,5			0,0314	481∙10²
	90=2∙3∙3∙5		0,59		2,5			0,0314	481∙10²

Наилучший результат дает 3-й вариант, который обеспечивает минимальные отходы при штамповке из стандартного листа размером 600×1500 мм.

Расчёт пазов и обмотки статора

21. Для предварительного определения ширины паза зададимся максимальной индукцией в зубце (рекомендуемый диапазон 1,6–2,0 Тл), тогда

м.

22. Поперечное сечение эффективного проводника обмотки статора (предварительно)

Плотность тока J₁= AJ₁/A=2150∙10⁸/481∙10²=4,47∙10⁶ А/м².

AJ₁ определено по рис. 4.1 (кривая 2).

23. Возможная ширина изолированных проводников в пазу

мм.

Выбираем изоляцию катушек класса нагревостойкости В по табл. 4.1. Предварительно двусторонняя толщина изоляции δ_ип при напряжении U_H ≤ 660 В принята равной 1,8 мм.

24. Сечение эффективного проводника обмотки статора

q_эф=56,3 мм² > (18–20) мм², поэтому необходимо принять q_эл=56,3/4=14,1 мм².

Выбираем проводник марки ПЭТВСД с двусторонней толщиной изоляции 0,5 мм, тогда ширина неизолированного проводника

Однако в связи с тем, что проводник с размером одной из сторон ≈4,55 мм и сечением ≈14,1 мм² в табл. 4.2 отсутствует, принимаем По табл. 4.2 окончательно размеры медного проводника принимаем:
a₁× b₁= 2,5 × 4; q_эл= 9,45 мм²; размеры проводника с изоляцией
a_1из× b_1из = 3 × 4,5 мм. Сечение эффективного проводника
q_эф = n_эл q_эл = 6 ∙ 9,45 = 56,7 мм².

25. Ширина паза (уточненная)

где δ_рш = 0,05n_ш=0,05∙2 мм.

26. Высота паза (уточненная)

где δ_рв =0,05u_пn_в=0,05∙6∙3=0,9 мм.

Масштабный эскиз паза приведен на рис. 1, спецификация паза – в табл. 2.

Отношение h'_п1/b'_п1 =66,8/11,3=5,9 находится в допустимых пределах.

27. Плотность тока в проводнике обмотки статора (уточненное значение)

28. Проверка индукции в зубце (приближенно)

29. Проверка индукции в ярме статора (приближенно)

где

Так как значение индукции в ярме статора меньше допустимого (1,2 –
1,45 Тл), увеличиваем внутренний диаметр статора до величины D = 0,925 м при прочих равных условиях. Уточняем следующие параметры:

Рис. 1. Паз статора

b'_п1 × h'_п1= 11,3∙10^-3м × 66,8∙10^{-3 м;}

Таблица 2

Поз.	Наименование	Число слоев	Толщина, мм
по ширине	по высоте	по ширине	по высоте
	Провод ПЭТВСД			2×4,5	6×3×3
	Лента стеклослюдинитовая ЛС 0,13мм	3 вполнахлеста	1,56	3,12
(0,13∙3∙2∙2)	(0,13∙3∙2∙2∙2)
	Лента стеклянная ЛЭС 0,1 мм	1 встык	0,2	0,4
	Стеклотекстолит СТ1 1мм	-		-
	Стеклотекстолит СТ1 0,5мм	-		-
	Клин	-	-	-
	Разбухание изоляции	-	-	0,1	0,9
	Допуск на укладку	-	-	0,2	0,2
	Общая толщина изоляции на паз	-	-	1,76	11,52
	Размеры паза в свету (округленно) b_п1× h_п1	-	-	11,1	66,6
	Размеры паза в штампе b′_п1× h′_п1	-	-	11,3	66,8

30. Перепад температуры в изоляции

31. Градиент температуры в пазовой изоляции

Окончательно принимаем:

D=0,925 м; D_a=1,18 м; τ=0,242 м; t₁=0,0323 м;

b_п1=11,1∙10^-3м; h_п1=66,6∙10^-3м; l_δ=0,326 м; l_ст1=0,287 м;

l₁.= 0,342 м; А= 4,68∙10⁴А/м; J₁= 4,44∙10⁶А/м²; h_а=0,0607 м.

Рис. 2. Схема обмотки

Рис. 2. Продолжение

32. Полное число витков фазы обмотки статора

33. Шаг обмотки

;

τ_п= mq₁=3q₁=3∙2,5=7,5.

Принимаем шаг обмотки y₁=6 (из первого в седьмой паз), тогда β=y₁/τ_п=6/7,5=0,8. Схема обмотки приведена на рис. 2.

34. Коэффициент укорочения шага обмотки статора

35. Коэффициент распределения обмотки статора

Так как обмотка имеет q₁ дробное, то в формулу вместо q₁ подставим bd+с = 2∙2+1=5.

36. Обмоточный коэффициент

Выбор воздушного зазора. Расчёт полюсов ротора

Задавшись перегрузочной способностью генератора М_м/M_н = =2,2, по рис. 5.1 находим x_d_*=1,3.

37. Приближенное значение воздушного зазора

где В_δ0 = 0,95 В_δн = 0,95·0,89=0,846 Тл.

38. Округляем предварительную величину зазора с точностью до 0,1 мм и принимаем воздушный зазор под серединой полюса 0,003м. Зазор под краями полюса
δ_м=1,5·δ=1,5·0,003=0,0045 м.

Среднее значение воздушного зазора