Асинхронные двигатели

      Действующее значение отличается от максимального  на :

      

      Т.к. обмотка рассредоточенная, то часть  магнитного потока Ф рассеивается, что учитывается коэффициентом распределения К_р:

      

      Практически все двухслойные обмотки выполняются  с укороченным шагом. Это приводит к тому, что на границах полюсов  в секциях разных фаз, лежащих  в одном пазу, направление токов будет встречное, что уменьшает общий магнитный поток Ф. Это явление учитывается коэффициентом укорочения К_у:

       .

      Обмоточный  коэффициент К_об : .

      Тогда, окончательно, ЭДС одного витка равна:

      Е_1в=4,44f Ф К_об, и .

      В полученном выражении U_ф и f заданы заказчиком, нужно знать для расчёта только Ф. Он под полюсом распределяется неравномерно (рис. 5), однако при равенстве площадей прямоугольника со стороной (В_ср) и полуокружности с радиусом В_d величина магнитного поля под полюсом будет одинаковой. Отсюда:

       , где  – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения магнитного потока под полюсом;

 В_ср – среднее значение магнитной индукции в воздушном зазоре, Тл;

 В_d – максимальное значение магнитной индукции в воздушном зазоре, Тл. 

                          

                                                   Рис. 5. 

      Из  таблицы «нормированных электромагнитных нагрузок асинхронных двигателей» для мощности машин от 1 до 10 кВт. В_d принимаем равным: В_d=0,6 Тл. Отсюда значение магнитного потока

   

 Bб,

 шт. 
 

   Условие равносекционности  и выбор оптимального числа витков в  обмотке одной фазы.

При делении  числа витков фазной обмотки по секциям, необходимо распределить их равномерно, так, чтобы число витков во всех секциях обмотки W_сек было одинаковым. Такая обмотка называется равносекционной. Условие равносекционности выполняется исходя из выражения числа активных проводников в пазу: ,

      где а – число параллельных ветвей; 2 – виток из двух активных проводников.

      Число активных проводников в пазу определяем при двухслойной обмотке до целого и чётного значения.

        шт.

      Округляем до N_п=26 шт.

      Уточняем  число витков в фазе:

        шт. 

   Уточняем  магнитный поток, т. к. он зависит  от числа витков в фазе:

   

 Вб.

     Определяем значения магнитных  индукций  , , и сравниваем с табличными ( нормированными):

        Тл.

        Тл. 
 

Нагрузка  магнитной цепи при данных W_ф. 

 

   Таким образом, по результатам расчётов, из таблицы  видно, что наиболее оптимальный вариант 2, при котором рассчитываемый двигатель будет отдавать максимальную для его магнитной системы мощность. Индукции и находятся в приделах нормы, индукция ниже нормы, т.е. участок недогружен, в этом случае будет недоиспользована сталь магнитопровода АД, занижена её мощность. Однако варианты 1и 3 неприемлемы

так как  индукция   превышает допустимые нормы этот участок  перегружен в следствии чего двигатель будет перегревается, этот вариант принимать нельзя.

  

   Число витков в секции. 

   При двухслойной обмотке в одном  пазу лежат проводники двух секций, следовательно, число витков в секции двухслойной обмотки ( ) равно половине числа проводников в пазу: 

                                       . 

         Выбор изоляции паза и лобовых  частей обмотки. 

Рис. 6 Изоляция паза. 

      Целью этой изоляции является обеспечение  требуемой электрической прочности между обмотками и магнитопроводом (корпусом) АД. Кроме того она должна отвечать требованиям нагревостойкости, химической стойкости, выносливости и др.

      Изоляция  паза (рис. 6.) состоит из пазовой коробки 1,межслоевой прокладки 2 (если обмотка двухслойная), прокладки под клин 3 и пазового клина 4. Также устанавливаются межфазовые прокладки в лобовых частях секций или катушечных групп, изоляции внутримашинных соединений, а также под бандаж в пазовых и лобовых частях обмоток.

      Электроизоляционные материалы выбираются в зависимости от номинального напряжения машины, класса нагревостойкости, условий работы АД, наличия диэлектрических материалов и по экономическим соображениям.

      Изоляция  класса А удовлетворяет условиям эксплуатации электрических машин без перегрузок в сравнительно сухих помещениях (относительная влажность £ 80 % при температуре 25° С), воздух которых не содержит агрессивных химических реагентов. Изоляция класса А находила и продолжает находить применение для электрических машин мощностью до 100 кВт. Всё большее применение в электрических машинах мощностью до 100 кВт и выше получает изоляция класса Е, основанная на новых синтетических материалах. Однако, в последнее время в электродвигателях серии 4А химического, с/х и влагостойкого исполнения в качестве пазовой изоляции применяется полиэтилентерефталантная плёнка типа ПЭТФ толщиной 20-35 мкм, обладающая высокими, как диэлектрическими, так и механическими характеристиками (эл. прочность 70-80 кВ/мм, глянцевая, без складок и заусенцев).

      ПЭТФ  и плёнкоэлектрокартон применяются  для изготовления пазовой коробки  и прокладок. При этом две полоски  плёнкоэлектрокартона складываются плёнкой внутрь.

      Пазовая коробка состоит из трёх слоёв  диэлектриков:

• первый слой, нужна высокая механическая прочность. Применяют электрокартон;
• второй слой, от которого требуется высокая электрическая прочность. Применяют плёнку полиэтилентерефталантнум.
• третий слой, механической прочный диэлектрик – электрокартон.

   Пазовая коробка изготавливается из плёнкосинтокартона ПСКФ, состоящего из плёнки ПЭТФ, оклеенной с двух сторон бумагой из фенилового волокна (электрокартон), толщиной 0,37-0,4 мм, с одним слоем с электрической прочностью 40 кВ/мм.

   Межслойную  прокладку выполняют также из ПКСФ толщиной 0,5 мм одним слоем. Межфазную прокладку в лобовых частях выполняем материалами с повышенным коэффициентом трения, т.е. принимаем плёнкоасбекартон или ПСКФ толщиной 0,37-0,4 мм.

      Изолирование  внутримашинных соединений и выходных концов осуществляем электроизоляционными трубками. Применяем лакированные трубки марки ТЛВ, лакированные масляным лаком, с классом А для нормальных условий работы с толщиной стенок 0,5-0,9 мм, d_вн=0,5-1,0 мм.

      Клин  пазовый – из твёрдого дерева или  стеклопластика СПП-Э, или стеклотекстилита СТЭФ-1. Под клин кладём прокладку из плёнкокартона толщиной 0,5 мм, одним слоем. Увязку и бондажировку в лобовых частях обмотки статора делаем хлапчатобумажным шнур-чулками при классе изоляции А или АСЭЧ(8)-1,0 мм.

      Для механической защиты и закрепления  изоляции применяем хлапчатобумажные ленты или стеклянные ленты ЛЭС 0,1 мм толщиной. Разрывная нагрузка 294-1128 Н. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Выбор марки и расчет сечения обмоточного  провода. 

   Выбор марки провода производится в  зависимости от номинального напряжения, класса нагревостойкости, условий работы АД, исполнения, мощности двигателя и экономических соображений.

   Расчетное сечение провода с изоляцией  определяется по формуле:

   

 мм²,

где – коэффициент   заполнения  паза  принимаем равным        [ табл. 4 лит.1]

   По  сечению провода определяется расчетный диаметр провода с изоляцией:

   

 мм.

   Диаметр изолированного провода должен быть на 1,5....2 мм меньше ширины шлица паза ( b_ш ).

   Из  таблицы  [ приложение 9. Лит.1] выбираем для провода ПЭВ-2 стандартный  диаметр провода:

     мм.

   Диаметр провода ( номинальный ):

    мм.

   Проверим  подходит ли этот провод для нашего магнитопровода:

    .

   Наш провод удовлетворяет заданному  условию.

   Определим стандартное сечение провода:

    мм².

     мм². 

   Фактический коэффициент заполнения паза:

    .

   Обмотка двигателя будем наматывать проводом:

    . 

 

    

   Расчет  размеров секций (длина  витка). 

   Определение длины витка необходимо для установки шаблона при изготовлении секций катушечных групп, а также для последующих расчетов.

   Виток состоит из 2-х активных и 2-х лобовых  частей, следовательно, средняя длина  витка:

    ,

где – пазовая (активная) длина витка, м;

     – длина лобовой части витка, м.

   Длина лобовой части витка обмотки  определяется из формулы:

    ,

где –поправочный коэффициент;

     – средняя ширина секции, м;

     – коэффициент запаса, м.