Определение размеров статора

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

7. Внешний диаметр статора

D_a=k _Д D = (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 2 р = 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 a ₁=6, что кратно 2 р =12, при этом

I _нф ∙ u _п/ a ₁ = 1510∙6/6 = 1510 ≤ 3000А (величина u _п – из п. 20)

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

t _1min=0,031 м, t _1max=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/(ma ₁)=90/(3∙6)=5; q ₁= Z _l/(2 pm)=90/(2∙3∙6)=2,5, причем b =2, c =1, d =2, 2 р /(a ₁ d) =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 _l u _п I _нф/(π a ₁ D) = =90∙6∙1510/(π∙6∙0,9) = 481∙10² А/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	Zs=Z 1/ S ст	q 1	a 1	u п	t 1, м	А, А/м
	90=2∙3∙3∙5		0,205		2,5			0,0314	481∙10^2
	90=2∙3∙3∙5		0,404		2,5			0,0314	481∙10^2
	90=2∙3∙3∙5		0,59		2,5			0,0314	481∙10^2

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 J ₁ = AJ ₁/A=2150∙10⁸/481∙10²=4,47∙10⁶ А/м².

AJ ₁ 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:
a ₁ × b ₁ = 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 = 0,05 n _ш=0,05∙2 мм.

26. Высота паза (уточненная)

где δ_рв =0,05 u _п n _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; t ₁=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;

l ₁. = 0,342 м; А= 4,68∙10⁴ А/м; J ₁= 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 = mq ₁=3 q ₁=3∙2,5=7,5.

Принимаем шаг обмотки y ₁=6 (из первого в седьмой паз), тогда β= y ₁/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 q ₁ дробное, то в формулу вместо q ₁ 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

39. Находим длину полюсной дуги. Примем α = 0,7, тогда

40. Радиус дуги полюсного наконечника

41. Высота полюсного наконечника при τ = 0,242 м по

табл. 5.1

h = 0,035 м.

42. Длина сердечника полюса и полюсного наконечника

l_m = l_р = l ₁ =0,342 м.

43. Находим расчётную длину сердечника полюса. Принимаем l _f =0,02 м, тогда

44. Предварительная высота полюсного сердечника

45. Определяем коэффициент рассеяния полюсов. Из

табл. 5.2 имеем k ≈ 7,0, тогда

46. Рассчитаем ширину полюсного сердечника, задавшись

B_m = 1,45 Тл; k _cp = 0,95 (полюсы выполнены из стали Ст3 толщиной 1 мм):

Так как v _р= π Dn _н/60=π·0,925·500/60=24,2 м/с<30 м/с, то используем способ крепления полюсов к ободу шпильками.

47. Длина ярма (обода) ротора

где Δ l _c= 0,1 м.

48. Минимальная высота ярма ротора

где B_j =1,17 Тл.

Округляем с точностью до 1 мм и принимаем h_j =0,05 м.

Расчёт демпферной обмотки

49. Выбираем число стержней демпферной обмотки на полюс N_с = 6.

50. Поперечное сечение стержня

51. Диаметр медного стержня

Округляем d _с =10,5·10^{-3 м, тогда} q _c=86,6·10^{-6 м2}.

52. Определяем зубцовый шаг ротора. Принимаем

Z =3·10^{-3 м}, тогда

53. Проверяем условия

t₂ =0,0307<t₁=0,0323;

t₂=0,0307>0,8∙t₁=0,8·0,0323=0,0258.

Условия выполняются.

54. Пазы ротора выбираем круглые полузакрытые.

Диаметр паза d_s = d _c+ 0,1=10,5+0,1=10,6 мм.

Раскрытие паза b_s = 3 мм, высота шлица h_s = 2 мм.

55. Длина стержня

l _c =l_p +(0,2–0,4)τ=0,342+0,34·0,242=0,424 м.

56. Сечение короткозамыкающего сегмента

q _кз= b _кс h _кс=1,15·0,5 N _c q _c=1,15·0,5·6·86,6·10^-6 = 299·10^-6 м².

По табл. 6.1 выбираем прямоугольную медь 7×45 мм

(сечение q _кз=314 мм²), причем b _кс ≥2 d _c /3=2·10,5·10^-3/3=7·10^{-3 м =}

=7 мм.

Эскизы активных частей генератора представлены на рис. 3.

Рис. 3. Синхронный генератор. Продольный (верхний рисунок) и поперечный (нижний рисунок) разрезы активных частей генератора

Дата добавления: 2014-10-15