ной нагрузки Ai минимально отличается от предварительно принятого значения А (не более чем на 5 %). Если же сердечник статора сегментирован (габариты 16-й и более), то для каждого значения Zi следует определить хорду сегмента Не (8.9), а принятое для дальнейшего расчета значение Zj должно удовлетворять еще и условию минимальных отходов при раскрое сегментов из стандартного листа электротехнической стали (ширина листов 475, 600, 750 или 1000 мм). Другими словами, хорда сегмента Не должна быть немногим меньше ширины стандартного листа. Номинальный ток статора. А,

/хном= . . (8.12)

Ток в параллельной ветви обмотки статора не должен превышать 150-200 А, Откуда следует, что необходимое число параллельных ветвей обмотки статора равно

fli =/ihom/150200. (8.13)

Число эффективных проводников в пазу статора

п=>г10-/Л ом- (8.14)

Полученное значение Ып округляют до четного числа и уточняют значение линейной нагрузки, А/м:

1 = и 2i /iHOM 10/ai JiDi. (8.15)

Затем рассчитывают площадь поперечного сечения эффективного проводника обмотки статора, мм,

4is<b-hnoJai[- - (8.16)

Предварительное значение плотности тока д! машин защищенного исполнения (IP23) при системе изоляции класса нагревостойкости В и напряжении сети C/i om6000 В принимают в зависимости от габарита машины:

Габарит машины...... 12-14 16-17 18-21

А/мм2

5,5-5,8

5,0-5,5

4,8-5.0

Здесь меньшие значения плотности тока относятся к многополюсным машинам. При изоляции класса нагревостойкости F приведенные значения плотности тока следует умножить на 1,12. При напряжении сети 10 кВ д! необходимо умножить на 0,85. Пи выборе предвдрительного значения плотности тока следует помнить, что с увеличением Ai уменьшается расход обмоточной меди, но при этом растут потери в обмотке статора и ее рабочая температура. С уменьшением Ai растет КПД машины, повышается ее надежность, но ухудшается использование активных материалов.

Затем выбирают стандартное сечение обмоточного провода. При проводах прямоугольного сечения одновременно с выбором стандартного сечения элементарного провода шл определяют и его размеры а и & (см. приложение П.1).

Количество элементарных проводов Пэл в одном эффективном выбирают так, чтобы сечение провода не превышало 18 мм с размером по высоте о<3,0-3,5 мм. По ширине паза обычно укладывают не более двух проводов ( плашмя ), а по высоте -не более четырех (обмотка двухслойная).

Общее число элементарных проводников в пазу

п = П8л п- (8-17)

Уточненное значение плотности тока в обмотке статора

Ai =/1ном/Пэл9эл (8.18)

не должно намного отличаться от предварительно принятого значения Ai.

При выборе конструкции системы изоляции обмотки статора машин до 1000 В следует руководствоваться табл. 5.12-5.14. Конструкция системы изоляции обмотки статора при напряжении 6 и 10 кВ представлена в табл. 8.6.

Используя данные указанной таблицы, определяют двустороннюю толщину изоляции по ширине Сь и по высоте Сн паза.

Для обмоток статоров высоковольтных синхронных машин при напряжении 10 кВ применяют провода марки ПСД с дополнительной изолировкой провода стеклослюдинитовой лентой толщиной 0,09 мм в один слой вполнахлеста. При напряжении от 3 до 6 кВ применяют обмоточный провод марки ПЭТВСД с эмалево-волок-нистой изоляцией, (см. табл. П. 1.4). Такой провод не требует наложения дополнительной изоляции. При напряжении C/ihom660B применяют обмоточные провода марок ПСД и ПЭТВП.

Размеры паза статора в свету, необходимые для размещения в нем требуемого количества элементарных проводов, определяются следующим образом:

ширина паза, мм.

Ьп1 = эль из + +

РЬ>

(8.19)

высота паза, мм.

hzl = ЭЛЛ Оиз + -f -f /1к.

(8.20)

Здесь пэль и Пзлл - количество элементарных проводов по ширине и высоте паза; брь и 6ph -припуски на разбухание изоляции по ширине и высоте паза:

= 0,05/гзль; бр;. = 0,05/гзлл. (8.21)

Высота части паза под клин принимается равной /гк=4-5 мм.

Полученные размеры паза округляют до десятых долей миллиметра.

Окончательно размеры паза принимают после расчетов максимальной магнитной индукции в зубце статора, Тл,

(8.22) 189

Таблица 8.6. Изоляция катушек обмоток статора иашия переменного тока на напряжение до 10 кВ (класс нагревостойкости В)

Часть обмотии

Материал

Наименование

Число слоев

Толщина изоляции, мм

Пазовая часть обмотки

3 4, 5

Корпусная изоляция

Стеклослюдинитовая лента ЛС при и=\0 кВ

U=Q кВ

Леита стеклянная ЛЭС Толщина изолиции катушечной стороны прн =10 кВ а=6 кВ

Прокладки в паау

Стеклотекстолит СТ-1 То же

Общая толщина изоляции на паз при

г;=10кВ а=6 кВ

-5 7

Лобовая часть обмотки

Стеклослюдинитовая лента ЛС при и=10 кВ

:/=6 кВ

Лента стеклянная ЛЭС Неплотности и неровности

Общая толщина изоляции лобовой части при

и=10 кВ и=6 кВ

И магнитной индукции в спинке статора, Тл,

где Ас1 - высота спинки статора, мм:

ftci = 0.5(DiH-D0-ft,i.

(8.24)

Коэффициент заполнения пакета сталью при лакировке листов feci=0,95.

Для низковольтных машин полученные значения Bzimax и Sol

не должны превышать значений, приведенных в табл. 5.9. При напряжениях 6 и 10 кВ эти значения индукций не должны превышать 1,6--2,2 Тл и Вс1 = 1,2-=-1,5 Тл. Если же полученные по (8.22) и (8.23) значения магнитных индукций превышают допустимые пределы, то следует пересчитать размеры паза статора и сечение проводов.

Число последовательных витков в обмотке фазы статора

Обмоточный коэффициент обмотки статора

Об1 ~ Р1 у1>

где kpi - коэффициент распределения:

*pi = 0,5/<7isin(3079i);

kyi - коэффициент укорочения:

ki = sin (Р90°).

(8.25) (8.26) (8.27) (8.27а)

При дробном числе пазов на полюс и фазу qi=b-{-c/d в (8.27) вместо qi подставляют bd-{-c.

Относительный шаг обмотки статора р при 2р4 предварительно принимают р=0,80-ь0,86. Тогда шаг обмотки статора по пазам

у, = Р Z,l2p. (8.28)

Полученное значение j/i округляют до целого числа, а затем уточняют значение р

Р = 2pt/i/Zi (8.29) и определяют коэффициент укорочения по (8.27а).

8.4. ВОЗДУШНЫЙ ЗАЗОР СИНХРОННОЙ ЯВНОПОЛЮСНОЙ МАШИНЫ

Зазор б между сердечником статора и полюсными наконечниками ротора является одним из важнейших параметров синхронной машины, во многом определяющим ее технико-экономические показатели.

Так же как и у асинхронных двигателей, уменьшение зазора б способствует уменьшению потерь, а следовательно, повышению КПД, но при этом удорожается изготовление машины и снижается ее надежность из-за возникновения опасности задевания полюсами ротора сердечника статора. При увеличении зазора возрастают размеры полюсов ротора и полюсных катушек, увеличиваются потери в обмотке возбужения. Необходимо учитывать также влияние значения зазора на индуктивное сопротивление якоря (ста-

тора) по продольной оси Xd*. Этот параметр в значительной сте-пени определяет перегрузочную способность (статическую перегружаем ость) синхронной машины Мтах*=Мтах1Миош- ВоСПОЛЬЗОВЗВ-

шись рис. 8.12, можно по заданной перегрузочной способности определить соответствующее относительное значение индуктивного сопротивления AJd*, а затем из выражения

6 )fe.-10-6ji-

(8.30)

Рис. 8.12. Зависимость ха*

от MmaxIMmow для синхрон-

иых машин общего назначения

определить требуемое значение воздушного зазора б, мм. Коэффициент kx в (8.30) принимают равным feж=0,27- -=-0,33, причем меньшие значения kx соответствуют большему значению Xd*.

Согласно ГОСТ 183-74 для синхронных двигателей общего назначения Мтох/Мном1,65. Например, синхронные двигатели серии СД2 имеют перегрузочную способность 1,7-1,8, а синхронные двигатели серий СДН2 и СДН32 16-го габарита имеют Мтах/Мном = 1,7- 4-1,9, а 17-го габарита - Мп1ожАном= = 1,8-2,5.

При неравномерном воздушном зазоре и отношении бтах/б = 1,5, которое обычно принимают в синхронных явнопо-

люсных машинах, среднее значение воздушного зазора, мм,

6,р = б + (б , - б)/3 0,78б . (8.31)

8.5. РАСЧЕТ ПОЛЮСОВ РОТОРА И ПУСКОВОЙ ОБМОТКИ

Полюсы ротора обычно шихтуют из листов, выштампованных заодно с полюсным наконечником. Для полюсов чаще применяют конструкционную листовую сталь марки СтЗ толщиной 1,0 или 1,5 мм. Листы обычно не лакируют, так как имеющаяся на их поверхности тонкая оксидная пленка является достаточной изоляцией для ограничения вихревых токов в полюсных наконечниках, обусловленных пульсацией магнитной индукции в зазоре из-за зубчатости статора.

На рйс. 8.13 показана конструкция полюса ротора синхронной машины, где сердечник полюса 3, выполненный заодно с полюсным наконечником, крепится на шихтованном ободе 2 посредством Т-образного хвостовика. Этот хвостовик запирается в отверстии обода двумя парами стальных клиньев (шпонок) 8. Обод посажен на вал 1. Для предотвращения распушения сердечника полюса с двух сторон предусматривают стальные щеки 4, стянутые шпильками. Щеки имеют заплечики, удерживающие полюсную катушку 5. В пазах полюсного наконечника расположены стержни 6 пусковой

(успокоительной) клетки, соединенные с двух сторон короткозамыкающими сегментами 7.

Ширину сердечника полюса Ьт, мм, определяют по предварительному допустимому значению магнитной индукции в основании сердечника полюса Вт =1,4--1,6 Тл:

(8.32)

где fecm-коэффициент заполнения сердечника полюса сталью: при толщине листов 1,0 мм fecm=0,95, а при толщине 1,5 мм feom=

Рис. 8.13. Полюс ротора синхронной машины

= 0,97; Im - расчетная длина полюса, мм; ст =Фт/Ф-предварительное значение коэффициента рассеяния полюсов:

(8.33)

где бор и т - в мм.

Значение коэффициента ka зависит от высоты полюсного наконечника /ip:

Лр, мм........ 30 40 50 60 70

.......... 7 8,5 10 11 12

Высоту hp принимают по рис. 8.14. 13-782