Глава 11 Проектирование машин постоянного тока (Копылов И.П., Клоков Б.К., Морозкин В.П., Токарев Б.Ф. Проектирование электрических машин), страница 5

, (11.12)

где Ф — магнитный поток в воздуш­ном зазоре, Вб; — длина пакета яко­ря, м; d_f — диаметр аксиальных вентиляционных каналов, м, Bj — индукция в спинке якоря.

Обычно магнитопроводы якорей с овальными пазами выполняются без аксиальных каналов, и только в некоторых случаях при высотах оси вращения 200 мм и диаметрах якоря свыше 200 мм выполняется один ряд аксиальных каналов.

При расчете и необходимо вдаться значением внутреннего диаметра листов якоря (см. рис. 11.13).

Рис. 11.13. Размеры полузакрытых пазов овальной формы

Это значение прибли­женно определяют по формуле:

, (11.13)

где D₀ — в см, если в кВт.

Для машин серии 2П внутренний диаметр можно определить по табл. 11.11.

Таблица 11.11. Внутренний диаметр машин серии 2П

При выбранной ширине зубца bz и установленном значении определяют размеры и площадь сечения паза (см. рис. 11.13):

высота шлица 0,5...0,8 мм;

ширина шлица принимается больше суммы максимального диаметра изолированного проводника и двусторонней толщины изоля­ции:

больший радиус

; (11.14)

меньший радиус

; (11.15)

расстояние

; (11.16)

площадь паза в штампе

; (11.17)

площадь сечения пазовой изоляции

; (11.18)

площадь пазового клина и изоляционной прокладки между сло­ями обмотки

; (11.19)

площадь поперечного сечения паза, заполненная обмоткой,

; (11.20)

площадь поперечного сечения обмотки, уложенной в один паз,

, (11.21)

где — диаметр одного изолированного провода; — число элементарных проводников в одном эффективном проводнике; — число витков в секции; — число секционных сторон в пазу; — коэффициент заполнения паза изолированными проводника­ми: = 0,68...0,72; — толщина пазовой изоляции по (11.18).

Если площадь поперечного сечения паза больше площади поперечного сечения обмотки , то необходимо выбрать проводни­ки большего диаметра и снизить плотность тока обмотки якоря.

Если , требуется увеличить плотность тока и выбрать проводники меньшего сечения, чтобы обеспечить коэффициент за­полнения паза не более 0,72.

Средняя длина полувитка секций обмотки якоря с овальными пазами и всыпными обмотками, м,

, (11.22)

где — длина лобовой части, м; — длина якоря, м. Средняя длина лобовой части:

при 2р = 2

; (11.23)

при 2р = 4

. (11.24)

Сопротивление обмотки якоря, Ом,

, (11.25)

где — удельное сопротивление меди при расчетной рабочей темпе­ратуре, q_a — по (11.9).

Масса меди, кг,

. (11.26)

Прямоугольные пазы якоря. При прямоугольной форме паза (рис. 11.14) предварительно задаются высотой паза (см. рис. 11.13). Ширина зубца в минимальном сечении (у основания паза) определяется допустимой индукцией , значения которой можно принять по табл. 11.12.

Таблица 11.12. Значения допустимой индукции

Рис. 11.14. Размеры пазов прямоугольной формы

Рис. 11.15. К расчету и проектированию секций обмоток якоря

Якоря машин постоянного тока общего назначения с прямоуго­льными пазами при диаметрах свыше 200 мм имеют аксиальные вентиляционные каналы. При диаметрах до 300 мм достаточно вы­полнить один ряд каналов диаметром от 15 до 22 мм при числе ка­налов от 18 до 25.

При диаметрах от 300 мм до 500 мм выполняют два ряда кана­лов диаметром от 24 до 34 мм с числом каналов от 24 до 30.

При диаметрах якоря до 500 мм пакет магнитопровода насажи­вают непосредственно на вал. Внутренний диаметр сердечника в этом случае принимают ориентировочно равным или рас­считывают по формуле (11.13).

Размеры паза и и спинки якоря ; уточняют после проверки индукции в спинке якоря , которая не должна превышать предель­ных значений, приведенных в табл. 11.10.

При креплении обмоток в пазах якоря клиньями (рис. 11.14) вы­сота клина принимается равной приблизительно 4 мм, высота шлица = 1 мм.

После выбора размеров паза и зубца определяется максимальная ширина проводника с изоляцией:

. (11.27)

При скосах пазов на одно или половину зубцового деления рас­четную ширину паза в формуле (11.27) необходимо уменьшить на 0,1 мм.

Предельно допустимые значения высоты проводника с изоля­цией равны:

, (11.28)

где — число витков в секции. Для уменьшения эффекта вытеснения тока в проводниках обмотки якоря, вращающегося в магнитном поле, принимается высота элементарного проводника не более 4 мм при 100 Гц, 7 мм при 50 Гц, 10 мм при 25 Гц. В этом случае допускается разделить эффективный проводник по высоте на два эле­ментарных проводника, каждый из которых имеет высоту, не превы­шающую допустимый размер по высоте для данной частоты.

По размерам необходимо выбрать по табл. ПЗ.З стан­дартные размеры и сечение проводника.

Обмотки якорей с прямоугольными пазами выполняют из проводников прямоугольного сечения марки ПЭТВП при классе нагревостойкости изоляции В и ПЭТП-155 при классе нагревостойкости изоляции F.

Все типы двигателей серии 4П выполняют с изоляцией класса нагревостойкости F.

Если провода имеют круглое сечение, то при классах нагрево­стойкости изоляции Вир выбирают марку ПСД, при классе нагре­востойкости Н — ПСДК.

После проверки размещения всех проводников обмотки якоря в пазу с учетом клина, пазовой и витковой изоляций уточняют разме­ры паза, которые округляют до ближайшей большей десятой милли­метра.

По выбранному сечению проводника определяют плотность тока, А/м²,

(11.29)

и произведение AJ_a, А²/м³.

Полученное значение произведения AJ_a необходимо сравнить с рекомендованными (см. рис. 11.11). Если , превышает допусти­мые значения, то необходимо увеличить площадь паза и, повторив расчет зубцовой зоны и размеров проводников, установить оконча­тельные размеры паза.

Размеры секций обмотки якоря (рис. 11.15) определяют по черте­жу пакета якоря и обмоточным данным.

Длины переднего и заднего вылетов секции равны:

;

,

где а — прямолинейный участок секции с учетом радиуса изгиба; в за­висимости от напряжения значение а равно:

— прямолинейный участок концов секции, который при перекру­ченных проводниках секции равен 0,015...0,02 м, при расплющенных концах секции 0,04 м, при выполнении секции без скрутки проводников 0,012...0,015 м; с — прямолинейные участки лобовых частей пе­редней части секции (с учетом радиуса изгиба):

.

Прямолинейные участки лобовых частей передней части секции и задней равны:

. (11.30)

Соответственно вылеты и равны:

; , (11.31)

где

; .

Шаг для предварительных расчетов

. (11.32)

Угол определяют согласно рис. 11.15:

, (11.33)

где — толщина катушки в лобовой части; — расстоя­ние между лобовыми частями двух соседних катушек:

м.

Длина полувитка обмотки якоря, м,

. (11.34)

Сопротивление и массу обмотки определяют соответственно по (11.25), (11.26).