Определим основные размеры трапецеидальных  пазов:

- высота спинки  статора h_c1= =12,11 мм

- высота паза  h_п1= =21,03 мм

- большая ширина  паза b₁= =8,3 мм

Предварительное значение ширины шлицы: ≈3,45 мм

Высота шлица  h_ш1=0,5 мм

Среднее значение односторонней толщины корпусной  изоляции при h=132 мм – b_и1=0,25 мм

- меньшая ширина  паза 

     b₂= =6,07 мм 

Проверим правильность определения b₁ и b₂, исходя из требования b_z1=const

Определим площадь  поперечного сечения паза в штампе:

=138,1 мм² 

Определим площадь  поперечного сечения паза в свету:

=

=136,88 мм² 

Площадь поперечного  сечения корпусной изоляции:

     S_и=b_п1(2h_п1+b₁+b₂)=0,25(2·21,03+8,3+6,07)=14,11 мм² 

Площадь поперечного  сечения прокладок между верхней  и нижней катушками в пазу, на дне паза и под клином: S_пр=0,5b₁+0,75b₂=0,5·8,3+0,75·6,07=10,97 мм² 

Площадь поперечного  сечения паза, занимаемого обмоткой:

=111,8 мм² 

Для обмотки  статора применяем провода марки  ПЭТВ (класс нагревостойкости В). При  механизации обмоточных работ используем провода с механически более  прочной изоляцией ПЭТВМ. Диаметр  провода выбираем таким, чтобы коэффициент  заполнения паза k_п не превышал 0,72, при машинной намотке на статорообмоточных станках.

     k_п= ,

где с – количество элементарных проводников в эффективном;

      d’ – диаметр элементарного изолированного провода.

Выбор выполняется  с условием, что при машинной укладке диаметр провода с изоляцией не должен превышать: d’ < 1,33 мм

Пусть с=2, тогда диаметр элементарного изолированного провода:

      =1,12 мм

Согласно приложению № 1 [1] «Диаметры и площади поперечного сечения круглых медных проводов», выбираем провод марки ПЭТВ номинальным диаметром неизолированного провода d=1,04 мм.

Площадь поперечного  сечения неизолированного провода: S=0,849 мм² 

Уточним значение коэффициента заполнения паза:

     К_п= =0,619

Уточним ширину шлица: =2,02

Так как  , принимаем, что =3,45 мм.

Найдём плотность  тока в обмотке статора:

      =4,2 А/мм²

Определим уровень  удельной тепловой нагрузки статора  от потерь в обмотке. Для этого определим:

     A₁·J=242,9·4,2=1020,18 А/см·мм² 

Размеры элементов обмотки 

- среднее зубцовое  деление статора:

     t_ср1= =10,5 мм

- средняя ширина  катушки обмотки статора:

     b_ср1=t_ср1·y_п1=10,5·9=94,5 мм 

- средняя длина  одной лобовой части катушки:

     l_л1=(1,16 +0,14р)·b_ср1+15=(1,16+0,14·3)·94,5+15=164,31 мм 

- средняя длина витка обмотки:

     l_ср1=2(l₁+ l_л1)=2(200+164,31)=728,6 мм 

- длина вылета  лобовой части обмотки при  h≤132 мм:

     l_в1=(0,19+0,1р)·b_ср1+10=(0,19+0,1·3)·94,5+10=56,31 мм 

Конструкция изоляции обмотки статора

 
 
 
 
 
 
 

Марка плёнкостеклопласта – «Изофлекс»

(для класса  нагревостойкости В) 

Ротор

1. Сердечник ротора

 

Сердечник ротора набирают из отдельных отштампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Марка стали и изоляционные покрытия такие же, как в статоре.

По таблице 9-9 [1] выбираем среднее значение воздушного зазора δ при h=132 мм, 2р=6.

Из таблицы  выбираем δ=0,35 мм 

- наружный диаметр  сердечника ротора:

     D_н2=D₁-2δ=159,72-2·0,35=159,02 мм

- внутренний диаметр листов ротора при h≥71 мм:

     D₂=0,23·D_н1=0,23·226=51,98 мм

- при h≤250 мм аксиальные каналы отсутствуют:

     d_кz=0

- длина сердечника  ротора при h≤250 мм:

     l₂=l₁=200 мм

В двигателях с  h≤132 мм пазы обычно выполняют полузакрытыми.

Примерные значения высот пазов короткозамкнутого ротора h_п2 определяем из диаграммы [1] по D_н1=226 мм и 2р=6.

Принимаем h_п2≈29 мм.

Чем больше принимаемое  значение h_п2, тем меньше высота спинки ротора h_с2 и больше магнитная индукция в спинке В_с2. 

- расчётная высота  спинки ротора для h≥71 и 2р≥4:

     h_с2= =31,43 мм

Для полузакрытого  паза h_ш2=0,5÷0,75 мм, принимаем – 0,65

h₂=0, b_ш2=1÷1,5 мм,принимаем 1,25 мм 

- магнитная индукция  в спинке ротора:

     В_с2= =0,58 Тл ≤ 1,6 Тл

т.е. высота паза h_п2≈29 мм подобрана верно. 

Расчёт  размеров овальных полузакрытых пазов 

- зубцовое деление  по наружному диаметру ротора:

     t₂= =9.79 мм

- среднее значение магнитной  индукции в зубцах ротора определим  по таблице 9-18 [1].

Для значений h=132 мм и 2р=6 В_з2=1,6÷1,8 Тл

Принимаем В_з2=1,7 Тл 

- ширина зубца:  b_з2= = 3,94 мм

- меньший радиус  паза:

      r₂= =2,82 мм

- больший радиус  паза:

      r₁= =4,14 мм

- расстояние  между центрами радиусов:

     h₁=h_п2-h_ш2-h₂-r₁-r₂=29-0,65-0-2,82-4,14=21,39 мм 

Проверим правильность расчёта r₁ и r₂ (b_з2-const)

     π·h₁-Z₂(r₁-r₂)=3,14·21,39-51·(4,14-2,82)=-0,16≈0

- площадь поперечного  сечения стержня, равная площади  поперечного сечения паза в  штампе:

      S_ст=S_п2= =188,26 мм²

2. Короткозамыкающее кольцо ротора

 

Для рассматриваемого случая обмотка будет получена путём  заливки пазов собранного сердечника алюминием А5 в специальной машине литья под давлением. 

- поперечное  сечение кольца литой клетки:

     S_кл= =640,08 мм²

- высота кольца  литой клетки:

     h_кл=1,15·h_п2=1,15·29=33,35 мм

- длина кольца:

     l_кл= =19,19 мм

- средний диаметр  кольца литой клетки:

     D_кл.ср=D_н2-h_кл=159,02-33,35=125,7 мм

- длина лобовой части стержня:

     l_л2=50 мм

- коэффициент  учёта изгиба стержня:

     К_л=0,9

- вылет лобовой  части обмотки:

     l_в2=К_л·l_л2+l_кл=0,9·50+19,19=64,19 мм

2. Расчёт магнитной цепи

 

Асинхронные двигатели  относятся к электрическим машинам  с симметричной магнитной цепью, поэтому можно ограничиться расчётом МДС на полюс. Магнтная цепь асинхронного двигателя состоит из пяти последовательно соединённых однородных участков:

- воздушный  зазор между ротором и статором;

- зубцы ротора;

- зубцы статора;

- спинка статора;

- спинка ротора.

При расчёте  каждого из участков считается, что  магнитная индукция на участке распределена равномерно.

МДС для воздушного зазора

 

- коэффициент,  учитывающий увеличение магнитного  сопротивления воздушного зазора  вследствие зубчатого строения  статора:

     К_б1= =1,33

- коэффициент,  учитывающий увеличение магнитного  сопротивления воздушного зазора  вследствие зубчатого строения  ротора:

     К_б2= =1,06

Радиальные каналы на статоре и роторе отсутствуют, вследствие этого: К_к=1. 

- общий коэффициент  воздушного зазора:

     К_б=К_б1·К_б2·К_к=1,33·1,06·1=1,41

- МДС для воздушного  зазора:

F_б=0,8·δ·К_б·В_б·10³=0,8·0,35·1,41·0,65·10³=257 А

МДС для зубцов при  трапецеидальных  полузакрытых пазах  статора

- при В_з1≤1,8 Тл напряженность магнитного поля определяем по таблице Приложение 8 [1].

     В_з1≤1,8 Тл

     Н_з1=17,7 А/см

- средняя длина  пути магнитного потока:

     L_з1=h_п1=21,03 мм

- МДС для зубцов:

     F_з1=0,1·Н_з1·L_з1=0,1·17,7·21,03=37,2 А 

МДС для зубцов при  овальных полузакрытых пазах ротора

 

- при В_з2≤1,7 Тл напряженность магнитного поля определяем по таблице Приложение 8 [1].

     В_з2≤1,7 Тл

     Н_з2=11,5 А/см

- средняя длина  пути магнитного потока:

     L_з2=h_п2-0,2·r₂=29-0,2·2,82=28,44 мм

- МДС для зубцов:

     F_з2=0,1·Н_з2·L_з2=0,1·11,5·28,44=32,7 А

МДС для спинки статора

 

- напряженность  магнитного поля при 2р≥4 и В_с1=1,5 Тл определяем из Приложения 11 [1].

      В_с1≤1,5 Тл

     Н_с1=5,20 А/см 

- средняя длина  пути магнитного потока:

     L_с1= =55,97 мм

- МДС для спинки  статора:

     F_с1=0,1·Н_с1·L_с1=0,1·5,2·55,97=29,1 А

МДС для спинки ротора