Развернутая схема обмотки статора двигателя АВЕ - 071 - 4С с описанием технологии выполнения

 

Методика перемотки статора электродвигателя:

Перед перемоткой двигателя необходимо извлечь из статора старую обмотку. Для этого разбирают двигатель и срезают лобовую часть обмотки, затем статор помещают в печь для расплавления лака в пазах. По истечению нескольких часов статор вынимают из печи и при помощи крючка извлекают старую обмотку. После удаления старой обмотки пазы очищают от пазовой изоляции, и равняют магнитопровод который в результате извлечения обмотки может быть немного сдвинут. Далее на намоточном станке наматывают 4 катушечных группы по 3 катушки в соответствии с обмоточными данными электродвигателя. Далее пазы статора гильзуют гильзами из электрокартона. После гильзовки в пазы статора вкладывают намотанные катушки и делают выводы от них, накладывают бандаж на лобовые части обмотки и пропитывают лаком. После пропитки статор сушат. После сушки проверяют обмотки статора на наличие цепи и проверяют сопротивление изоляции обмотки. Далее электродвигатель собирают и проверяют его работоспособность, потребляемый ток и мощность.

 

Рисунок 1.2 - Развернутая схема обмотки статора электродвигателя АВЕ - 071 - 4С

1.9 Поверочный расчет двигателя типа АВЕ - 071 - 4С [3]

 

Данные для расчета:

· Полезная мощность на валу Р₂, 180 Вт

·   Напряжение питания U₁, 220 В

·   Частота сети f₁, 50 Гц

·   Потребляемый ток I₁, 1.4 А

·   Синхронная частота вращения n₁, 1500 ^мин-1

·   Скорость вращения ротора n₂, 1350 мин^-1

·   Число пазов ротора Z₂, 18

·   Число полюсов статора Z₁, 24

·   Диаметр расточки статора Да, 7 см

·   Внешний диаметр пакета статора Дн, 11.6 см

·   Расчетная длинна статора l₀, 3.8 см

Основные размеры двигателя

Расчетная мощность двигателя:

 

    (1.1)

 

где Р₂ - по условию

h = 60% - коэффициент полезного действия

cosj = 0.9 - коэффициент полезного действия

 

 

Расчетная длинна пакета статора:

 

 (1.2)

 

где К₁ - отношение расчетной длинны статора к диаметру его расточки. Берется в пределах 0.5¸1.4

Да - диаметр расточки статора по данным

 

 (1.3)

 

Число пар полюсов:

 

 (1.4)

 

где n_1, f - по данным

Полюсный шаг:

 

 (1.5)

 

где Да - из формулы (1.2)

Обмотки статора

Шаг обмотки по пазам:

 

 (1.6)

 

где Z₁ - по данным

Отношение мощности, потребляемой пусковой обмоткой к мощности, потребляемой рабочей обмоткой:

 

 (1.7)

 

где Р₃ - мощность, потребляемая пусковой обмоткой

Р₁ - мощность, потребляемая рабочей обмоткой

У конденсаторных двигателей это соотношение имеет значение:

g₁₃ = 0.3 ¸ 1

g₁₃ = 1

g₁₃ можно выбрать равным:

 

 

где W₃ - число витков пусковой обмотки по данным

q₃ - сечение провода пусковой обмотки, взятый с обмоточных данных двигателя

W₁, q₁ - число витков и сечение провода рабочей обмотки, определяем из справочных данных.

Значение магнитной индукции в воздушном зазоре

Амплитуда магнитной индукции, образованная рабочей обмоткой может быть:

Вб₁ = 0.4 ¸ 0.86 Тл

Амплитуда индукции в воздушном зазоре, образованная м. д. с. пусковой обмотки статора может быть:

В₁б = 0.3 ¸ 0.5 Тл

Значение полезных магнитных потоков в воздушном зазоре двигателя

Магнитный поток образованный м. д. с. рабочей обмотки:

 

 (1.8)

 

где a = 0.64 - отношение средней индукции к ее амплитуде

t - из формулы (1.4)

l₀ - из формулы (1.2)

Вб₁ - берется в пределах 0.4¸0.86

Магнитный поток, образованный м. д. с. пусковой обмотки:

 

 (1.9)

 

где В₁б - находится в пределах 0.3 ¸ 0.5

Число витков рабочей обмотки

 (1.10)

 

где К - берется в пределах 0.8 ¸ 0.94

kw - обмоточный коэффициент, берется в предеах 0.80 ¸ 0.96

f - по данным

Ф₁ - из формулы (1.8)

Число витков пусковой обмотки:

 

 (1.11)

 

где Ф₃   - из формулы (1.9)

Ток, потребляемый рабочей обмоткой

При номинальной нагрузке двигателя:

 

 (1.12)

 

где Да = 7 см - по данным

AS - линенйная нагрузка статора, выбирается в пределах 100 ¸ 240 А/см

g₁₃ - из формулы (1.6)

W₁ - из формулы (1.10)

Действительная линейная нагрузка статора от пусковой обмотки:

 

 (1.13)

 

где Вб₁ - амплитуда магнитной индукции, образованная рабочей обмоткой в воздушном зазоре статора

В₁б - амплитуда индукции в воздушном зазоре статора, образованная м. д. с. пусковой обмотки статора

Значение тока, потребляемого пусковой обмоткой, при номинальной нагрузке статора:

 

 (1.14)

 

где AS_1q - из формулы (1.12)

W₃ - из формулы (1.11)

Сечение и диаметр провода обмотки статора

Сечение и диаметр рабочей обмотки

 

 (1.15)

 

где j₁ - плотность тока в рабочей обмотке, принимается в пределах 4 ¸ 8 А/мм²

I₁ - из формулы (1.12)

Выбираем стандартное значение q₁ = 0.22 мм², поэтому d₁/d_1из = 0.53/0.60

Сечение и диаметр пусковой обмотки:

 

 (1.16)

где j₃ - плотность тока в пусковой обмотке, выбирается в пределах 4 ¸ 8 А/мм²

Выбираем стандартное значение q₃ = 0.113 мм², поэтому d₃/d_3из = 0.38/0.44.

Средняя длина проводника обмотки статора:

 

 (1.17)

 

где l₀ - по формуле (1.2)

t - по формуле (1.4)

К = 1.4 ¸ 1.6

тивное сопротивление обмоток статора при температуре

Сопротивление рабочей обмотки:

 

 (1.18)

 

где l₀ - из формулы (1.17)

q₁ - по формуле (1.15)

W₁ - по формуле (1.10)

Сопротивление пусковой обмотки:

 

 (1.19)

где l_a3» l_a1 - из формулы (1.17)

q₃ - из формулы (1.16)

W₃ - из формулы (1.11)

Сопротивление обмоток статора в нагретом состоянии при температуре 75⁰С

 

 (1.20)

 

где R_1.20 - из формулы (1.18)

 

 (1.21)

 

где R_3.20 - из формулы (1.19)

Площадь сечения паза:

 

 (1.22)

 

Где

 

 

где d_1из - из формулы (1.15)

К_з - коэффициент заполнения статора изолированным проводом 0.35 ¸ 0.43

Высота сердечника статора:

 

 (1.23)

 

где Ф₁ - из формулы (1.8)

l₀ = 3.8 из данных;

В_е - магнитная индукция в стали статора В_е = 1 ¸ 1.4 Тл

- коэффициент, который учитывает покрытие стали лаком;

Высота паза статора:

 

 (1.24)

 

где h_e1 - из формулы (1.23)

Вырез паза статора:

 

 (1.25)

 

где d_1из - из формулы (1.15)

Зубчатый шаг вокруг расточки статора:

 

 (1.26)

где Z₁ = 24 - по данным

t₁ - должно быть ³ 0.4 см

Наименьшая допустимая толщина статора:

 

 (1.27)

 

где Вб₁ - амплитуда магнитной индукции, которая создается рабочей обмоткой в воздушном зазоре Вб₁ = 0.4 ¸ 0.86 Тл

t₁ - из формулы (1.26)

Вз.с - максимальная индукция в зубцах статора асинхронных двигателей общего использования и продолжительного режима работы при промышленной частоте потребительной сети. Вз.с = 1.2 ¸ 1.4 Тл

Внешний диаметр пакета статора:

 

 (1.28)

 

где h_n1 - из формулы (1.24)

h_e1 - из формулы (1.23)

Ротор с беличьей клеткой:

Воздушный зазор асинхронного двигателя:

Диаметр ротора асинхронного двигателя:

 

 (1.29)

где Да = 7 - по данным;

Ток стержня и короткозамкнутых колец ротора:

 

 (1.30)

 

где К = 0.3 ¸ 0.5

kw - обмоточный коэффициент. kw = 0.80 ¸ 0.96

W - из формулы (1.10)

Z₂ = 18 - по данным

I₁ - из формулы (1.12)

 

 (1.31)

 

где р - число полюсов, из формулы (1.3)

 

Сечение стержня обмотки ротора:

 

 (1.32)

 

где I_ст - из формулы (1.30)

j_ст = 4 ¸12 А/мм² - плотность тока стержня

Сечение короткозамкнутого кольца:

 

 (1.33)

 

где I_к - из формулы (1.31)

j_к =12 ¸ 15 А/мм²

Сопротивление стержня ротора:

 (1.34)

 

где r = 0.035 Ом*мм²/м

l₀ - из формулы (1.2)

q_ст - из формулы (1.32)

Активное сопротивление части короткозамкнутого кольца стержня ротора при температуре 75⁰С:

 (1.35)

 

где Дк = Др - диаметр кольца, из формулы (1.29)

q_к - из формулы (1.33)

Z₂ - по данным

Сопротивление ротора:

 

 (1.36)

 

где R_ст - из формулы (1.34)

R_к - из формулы (1.35)

Р - число пар полюсов, из формулы (1.3)

Приведенное сопротивление обмотки ротора:

 

 (1.37)

 

где W₁ - из формулы (1.10)

Определение М.Д.С. двигателя.

Коэффициент воздушного зазора:

 

 (1.38)

 

где t₁ - из формулы (1.26)

d - воздушный зазор асинхронного двигателя, d = 0.01 ¸ 0.03, см

a_n1 - из формулы (1.25)

Магнитодвижущая сила для воздушного зазора:

 

 (1.39)

 

где Вd₁ - из формулы (1.27)

К_d - из формулы (1.38)

М.Д.С. для зубцов статора:

 

 (1.40)

 

где в_з.1 - из формулы (1.27)

t₁ - из формулы (1.26)

 

 (1.41)

 

где аw_з.с = 0.8

h_n1 - из формулы (1.24)

М.Д.С. для стали сердечника статора.

Индукция в сердечнике статора:

 

 (1.42)

где Ф₁ - из формулы (1.8)

l₀ - из формулы (1.2)

h_c1 - из формулы (1.23)

Средняя длинна пути магнитного потока в сердечнике статора:

 

 (1.43)

 

где р - из формулы (1.3)

h_c1 - из формулы (1.23)

М.Д.С. для сердечника статора:

 

 (1.44)

 

где aw_c.c = 0.8

l₀ - из формулы (1.2)

М.Д.С. холостого хода рабочей обмотки:

 

 (1.45)

 

где С - коэффициент который учитывает М.Д.С. для ротора, С=1.02 ¸ 1.05

F_d - из формулы (1.39)

F_з.с - из формулы (1.41)

F_c.c - из формулы (1.44)

реактивная составляющая тока холостого хода двигателя:

 

 (1.46)

 

где р - число пар полюсов, из формулы (1.3)

m1 = 2

kw - из формулы (1.30)

W₁ - из формулы (1.10)

F₀ - из формулы (1.45)

Потери и К.П.Д. двигателя.

Вес активной стали двигателя.

вес зубца статора:

 

 (1.47)

 

где Z₁ - число пар полюсов Z₁ = 24

в_з.с - из формулы (1.27)

h_n1 - из формулы (1.24)

l₀ - из формулы (1.2)

вес сердечника статора:

 

 (1.48)

где Дн - из формулы (1.29)

 

 

l₀ - из формулы (1.2)

Магнитные потери в статоре.

в зубцах статора:

 

 (1.49)

 

где r_с - удельные потери в стали

f₁ = 50 по данным

G_з.с - из формулы (1.47)

потери в сердечнике статора:

 

 (1.50)

 

где В_с.с - из формулы (1.42)

G_с.с - из формулы (1.48)

Общие потери в стали статора:

 

 (1.51)

 

где Р_з.с - из формулы (1.49)

Р_с.с - из формулы (1.50)

Потери в меди обмоток статора.

потери в меди рабочей обмотки статора:

 

 (1.52)

 

где I₀ - из формулы (1.46)

R₁ - из формулы (1.18)

потери в меди пусковой обмотки статора:

 

 (1.53)

 

где I₀ - из формулы (1.46)

R₃ - из формулы (1.19)

общие потери в обмотках статора в холостом режиме работы двигателя:

 

 (1.54)

 

где Р_м10 - из формулы (1.52)

Р_м30 - из формулы (1.53)

Потери на трение в шарикоподшипниках:

 

 (1.55)

 

где К_т - коэффициент трения, К_т = 1 ¸ 3

G_p - вес ротора

 

 (1.56)

 

где g₀ = 8 Г/см²

Др - из формулы (1.29)

l₀ - из формулы (1.2)

n₂ = 1350 по данным

Общие потери холостого хода электродвигателя:

 

 (1.57)

 

где Р_мо - из формулы (1.54)

Р_с - из формулы (1.51)

Р_тр.п - из формулы (1.55)

Активная составляющая тока холостого хода:

 

 (1.58)

 

где U₁ - по данным

Р_о - из формулы (1.57)

Потери при работе машины.

Потери в меди обмоток статора.

в рабочей обмотке статора при номинальном режиме работы:

 

 (1.60)

 

где I₁ - из формулы (1.12)

R₁ - из формулы (1.20)

в пусковой обмотке при номинальной нагрузке:

 

 (1.61)

 

где I₃ - из формулы (1.14)

R₃ - из формулы (1.21)

 

 

Общие потери в меди обмоток статора при номинальной нагрузке:

 

 (1.62)

 

где Р_м1 - из формулы (1.60)

Р_м3 - из формулы (1.61)

Потери в обмотках ротора:

 

 (1.63)

где К₂ = 1 ¸ 1.14

I₁ - из формулы (1.12)

R₂ - из формулы (1.36)

Общие потери в двигателе при номинальной нагрузке двигателя:

 

 (1.64)

 

где К_ч = 1.7 ¸ 1.9, К_ч - коэффициент, который учитывает дополнительные потери

Р_м1 - из формулы (1.60)

Р_м2 - из формулы (1.63)

Р_с - из формулы (1.51)

Р_тр.п - из формулы (1.55)

Потребляемая двигателем мощность:

 

 (1.65)

 

где Р₂ = 180, из задания.

åР - из формулы (1.64)

К.П.Д. электродвигателя:

 

 (1.66)

 

где Р₁ - из формулы (1.65)

Р₂ - по данным

Коэффициент мощности двигателя:

 

 (1.67)

 

где Р₁ - из формулы (1.65)

U₁ = 220 В, по заданию

I₁ - из формулы (1.12)

g₁₃ - из формулы (1.6)

Технологическая часть