282 (25)

282    8 Obliczanie wymiarów uzwojeń i obwodu magnetycznego maszyn

klatkowych odlewanych wymiary żłobka w pojedynczym wykroju są większe od wymiarów pręta tylko o naddatek technologiczny — tabl. 4.6. Natomiast w uzwojeniach spawanych z prętów i pierścieni, odpowiednie wymiary żłobka muszą być większe o 0,3 — 0,5 mm od wymiarów pręta, przy czym zwiększenie wymiaru żłobka powinno być tym większe, im dłuższy jest rdzeń wirnika W silnikach o dużym momencie rozruchowym początkowym, pręty uzwojenia klatkowego muszą być niekiedy tak wysokie, że trzeba przemieścić rozwarcie żłobka (rys. 8.5a) lub żłobek odchylić od kierunku promieniowego (rys. 8.5b), aby wysokość jarzma mogła być odpowiednio duża. W takich przypadkach należy obliczyć odległość A^, dna żłobka od zewnętrznej powierzchni rdzenia wirnika.

Rys. 8.5. Żłobek wirnika klatkowego: a) z rozwarciem przemieszczonym, b) pochylony pod kątem względem kierunku promieniowego

Wysokość V jarzma wirnika (rys. 7.15) oblicza się na podstawie skorygowanej w p. 8.1 wartości strumienia <P, w szczelinie oraz założonej maksymalnej

wartości indukcji (ł?„) w jarzmie (tabl. 7.7). Analogicznie do zależności (8.48)

otrzymuje się

Ipcr

(8.61)

Jeżeli w wirniku przewidziano osiowe kanały wentylacyjne oraz jeśli indukcję (&r)m*x przyj#⁰ większą niż ok. 1,7 T, to należy obliczyć zastępczą wysokość jarzma uwzględniając także wnikanie strumienia do wału — punkt 9.5.

Po obliczeniu głębokości żłobka Ag, oraz wysokości jarzma A„ należy sprawdzić czy średnica

d_ri = d_r-2(h_Qr + h_rr)    (8.62)

jest wystarczająco duża ze względu na sztywność i wytrzymałość wału. Jeżeli wartość średnicy d_r, otrzymana z zależności (8.62) jest większa od wynikającej ze wzoru (7.52), to można ją przyjąć do dalszych obliczeń po zaokrągleniu do całkowitej liczby milimetrów; jeżeli natomiast z zależności (7.52) otrzymuje się wartość większą, to należy w kolejności rozpatrzyć;

—    możliwość zmniejszenia wysokości jarzma A„;

—    możliwość zmniejszenia głębokości żłobka Ag, lub wymiaru Ag, wg rysunku 8.5;

— sztywność wału o średnicy wg zależności (8.62) i możliwość jej

pozostawienia;

™ — zwiększenie średnicy d, rdzenia wirnika.

8.5.2. Wirnik maszyny synchronicznej

Średnicę oraz podziałkę żłobkową wirnika walcowego oblicza się odpowiednio ze wzoru (8.50) oraz (8.51) podstawiając doń liczbę podziałek Q„. I obranej w punkcie 8.3.1 liczby żłobków uzwajanych Q, wynika podział obwodu wirnika na strefy: szerokiego zęba oraz małych zębów (rys. 7.20). Indukcja oraz naprężenia mechaniczne w szerokim zębie są zwykle na tyle małe, że w tym etapie projektowania można nie obliczać wymiarów tej części rdzenia. W stanie jałowym maszyny największa indukcja występuje natomiast w małych zębach bezpośrednio sąsiadujących z zębem szerokim. Biorąc pod uwagę rozkład pola magnetycznego w szczelinie maszyny o rozłożonym uzwojeniu wzbudzającym — punkt 9.13 — oraz zakładając maksymalną wartość indukcji w zębie według tabl. 7.7, można wyznaczyć minimalną — ze względu na napięcie magnetyczne — szerokość zęba ze wzoru

(8.63)

Szerokość oraz wysokość żłobka prostokątnego oblicza się ze wzorów (8.59) i (8.60) na podstawie wymaganego pola jego powierzchni — zależności (8.37) oraz obliczonej minimalnej szerokości zęba. Przyjmując gęstość zęba y₄ = 7,85 • 10³ kg/m³ oraz gęstość właściwą średnią uzwojenia w żłobku (przewodów wraz z izolacją) chłodzonego pośrednio: y_wf = 6,3-10³ kg/m³ oraz chłodzonego bezpośrednio: y_wf = 4,7 kg/m³ oblicza się naprężenia rozciągające u nasady zęba wywołane siłami odśrodkowymi [2]. Jeżeli naprężenia przy probierczej prędkości obrotowej przekraczają 300-10⁶ Pa (3000 kG/cm²), to wymiary żłobka należy skorygować tak, żeby zwiększyć szerokość zęba w najwęższym przekroju.

Wysokość h_r jarzma wirnika oblicza się wg zależności (8.61), a następnie sprawdza, czy jest spełniony warunek (rys. 7.20)

(8.64)

d,—2(hg, + h,,)—d_t ^ 0

Jeżeli warunek ten jest spełniony, to wyznaczone wymiary mogą być przyjęte do dalszych obliczeń. Jeżeli zaś warunek nie jest spełniony, to należy rozpatrzyć w kolejności możliwość:

—    zwiększenia indukcji maksymalnej w jarzmie i zmniejszenia wysokości h_r jarzma;

—    zmniejszenia średnicy d,\

—    zmniejszenia głębokości hg, żłobka;

—    zwiększenia średnicy d,.