Розрахунок активного шару статора

При проведенні розрахунку активного шару статора, потрібно прийняти до уваги дві обставини.

1. Умови розташування обмотки якоря на статорі більш сприятливі, ніж на роторі. Бажання поглибити струмовий шар на роторі приводить до звуження пазів зубців. При цьому збільшуються втрати в зубцях і магнітне навантаження зубцевого шару. На статорі поглиблення струмового шару, навпаки, приводить до зменшення розрахункової індукції зубців, зменшує втрати і напруження зубцевого шару.

2. Для АТД, який живиться інвертором струму, бажано мати по можливості меншу індуктивність статорної обмотки від потоків розсіювання, тому що ця індуктивність входить в контур комутації силових тиристорів інвертора, що вимагає збільшення маси комутуючих конденсаторів. Ці вимоги не пред’являються до АТД, який живиться від інвертора напруги. Збільшений індуктивний опір в цьому випадку приводить лише до часткового зниження коефіцієнта потужності тягового двигуна. Для обох випадків живлення АТД вимоги, що пред’являються до нього за значенням провідність від потоку розсіювання, менш жорсткі, ніж у тягових двигунів постійного току, де ця провідність визначає значення реактивної е.р.с і комутаційною напруженістю машини.

Ці приведені обставини, а також можливість кращого тепловідведення дозволяє у АТД трохи розвити активний шар статора і збільшити лінійне навантаження.

Розрахунок фазного струму статора. Фазний струм розраховується з виразу для заданої потужності на валу тягового двигуна при відомому фазному навантаженні [7]

(3.13)

Коефіцієнт потужності для першої гармоніки приймається при і при .

К.к.д. можна прийняти рівним для АТД електропоїзда.

Вибір числа пазів статора. Так як число пазів статора (тут – число фаз обмотки, то варіювати можна при виборі числа , тільки числом пазів на полюс і фазу при раніше вибраному числі . Із збільшенням зменшується індуктивний опір статорної обмотки, що є позитивно. Але збільшення числа пазів приводить до погіршення заповнення пазу.

Рекомендується намітити число пазів до значення найменшого пазового тиску мм, розрахувавши його як і подальшому відкоригувати його з урахуванням виразу вибравши число цілим. За звичай значення .

Вибір типу обмотки статора і розрахунок її параметрів. Для всіх асинхронних тягових двигунів треба приймати двох шарову обмотку з дротом прямокутного розрізу, які вкладають в прямокутні пази. Число провідників в пазу із-за двох шарової обмотки повинні бути парними.

Розрахуємо спочатку загальне число провідників обмотки статора в припускаючи, що провідники обтікають повним фазним струмом, так як паралельне з’єднання в обмотці відсутнє.

При відомому діаметрі , активній довжині і вибраній індукції в повітряному зазорі магнітний потік можна визначити із виразу [7]

(3.14)

Можна прийняти Тл і .

По визначеному магнітному потоці потрібно визначити число послідовно з’єднаних витків в фазі обмотки із виразу . Можна прийняти коефіцієнти і .

Е.р.с. як уже вказувалося, потрібно прийняти рівною .

Число провідників в пазу можна визначити із виразу [7]

, (3.15)

де - загальне число провідників статорної обмотки.

Число провідників в пазу повинно бути парним. Для досягнення цього необхідно скоригувати значення деяким змінам індукції , або відкоригувати число пазів шляхом зміни числа пазів на полюс і фазу .

Кінцево встановивши значення і , можна знайти обмоточний коефіцієнт для першої гармоніки поля за виразом [7]

, (3.16)

де - коефіцієнт розподілення: ;

- коефіцієнт укорочення: .

Укорочення в пазових діленнях і складає за звичай 0, 8 - 0, 83.Число пазів в полюсному діленні ; - шаг обмотки в пазових діленнях.

При проектуванні АТД можуть знадобиться значення обмоточного коефіцієнта для вищих просторових гармонік поля.

Для цього випадку із виразу можна знайти [7]

. (3.17)

Для всіх вищих часових гармонік напруги обмоточний коефіцієнт дорівнює обмоточному коефіцієнту першої просторової гармоніки.

Для АТД паз необхідно приймати прямокутним. Для намітки розмірів пазу рекомендується виконувати ескіз його на ділянці пазового ділення, користуючись наступним. В масштабі 1: 1 креслять зону магнітопровода статора, яку займає пазове ділення . Затим відкладують ширину паза і наносять границі паза так, щоб висота його (тут - ширина паза). Це тільки попередня намітка розмірів паза, але вона корисна для подальших розрахунків.

Після визначення лінійного навантаження можна визначити щільність струму , а потім площа перерізу провідника . Затим слідує вибрати ширину провідника (тут - товщина корпусної ізоляції на одну сторону) і його висоту .

Дальше потрібно рішити питання про розділення провідника по висоті і виборі паралельних з’єднань обмотки. Як уже відмічалося, висота провідника не повинна бути більше 2 – 3 мм.

Виконавши розділення провідника, уточнюють його розміри і (відповідно висота і ширина розділеного провідника) в відповідності зі стандартним рядом по ГОСТ 434 – 78.