При выполнении обмоточных работ часто требуется подсчитать требуемое число витков и сечение обмотки.

Число витков обмотки определяется ее рабочим напряжением и тем напряжением (точнее, э. д. с), которое

создается в одном витке. Разделив рабочее напряжение U * обмотки на напряжение одного витка и_в, получим число последовательно включенных витков w, которое должно быть в обмотке

(Если в обмотке есть параллельные цепи, то это число витков должно быть в каждой из них).

Таким образом, для определения числа витков нужно узнать напряжение одного витка

Это напряжение создается в витке вследствие того, что через виток, заложенный в паз статора или ротора, проходит переменный по величине магнитный поток, наводящий, как говорят, индуцирующий в витке определенное напряжение.

Оно зависит от величины магнитного потока Ф, проходящего через виток, и выражается формулой

й_в = 4,44/Ф-10-^|!,

где f — частота переменного тока. Для 50 гц «_В = 2,22ФХ Х10-⁶ в.

Таким образом, для определения и_в необходимо вычислить, какой магнитный поток проходит через виток.

Здесь следует напомнить, что электротехническая сталь, применяемая в электрических машинах в качестве маг-нитопровода, обладает определенными свойствами, ограничивающими величину магнитного потока, приходящегося на 1 см² площади, через которую этот поток проходит. Величина магнитного потока, приходящегося на 1 см² площади, называется магнитной индукцией и выражается в гауссах (гс).

Указанные выше ограничения связаны с тем обстоятельством, что по мере увеличения индукции возрастает необходимая для возбуждения магнитного потока намагничивающая сила (ампервитки), а следовательно, ток холостого хода и рабочий ток двигателя. Кроме того, увеличиваются потери в стали и нагрев.

Для различных частей магнитопровода допускаются следующие индукции.

* Для трехфазной машины расчет числа витков обмотки одной фазы ведется по фазному напряжению (см § 3-8).

Таблица 3-2 Допускаемая индукция В

В условиях ремонта обычно ставится задача определения числа витков обмотки для имеющегося (необмо-танного) статора или ротора. Подсчитать магнитный поток, проходящий через виток, проще всего следующим образом.

Площадь полюсного деления S_p равна произведению чХ'ст> где /_ст — осевая длина стали, см; х — полюсное

nD „

деление, см; z=zj~, где D — диаметр ротора.

Умножив эту площадь на допускаемую индукцию в воздухе В_в, взятую по табл. 3-2, и на коэффициент 0,637, получим магнитный поток Ф одного полюса машины

Коэффициент 0,637 вводится в связи с тем, что индукция не имеет постоянной величины вдоль полюсного деления, а распределяется по закону синуса ', поэтому берется среднее значение индукции, равное 0,637 В_в.

Допустимость выбранной величины индукции в воздушном зазоре и магнитного потока должна быть проверена подсчетом индукции в других частях магнитопрово-да: зубцах, опижке.

Проверка индукции в спинке статора и ротора в особенности необходима, если машина перематывается на меньшее число полюсов.

В этом случае индукция в спинке может оказаться выше допускаемых величин, указанных в табл. 3-2, и для ее снижения придется уменьшить индукцию в воздушном зазоре и магнитный поток машины.

¹ Лишь в одной точке в середине полюсного деления достигается максимальная величина индукции, равная В$, в остальных точках индукции ниже.

Действительно, поскольку при уменьшении числа полюсов увеличивается площадь полюсного деления и магнитный поток на полюс, через спинку необходимо пропустить этот увеличенный магнитный поток.

Индукция в спинке находится по формуле

где h_c — высота спинки, см, равная расстоянию от дна паза до наружного диаметра (для статора) или до внутреннего (для ротора).

Коэффициент 0,95 вводится для учета того, что часть длины (5%) занимает изоляционный слой на листах стали.

Индукция в зубцах (статора и ротора) находится по формуле

2 — число зубцов (статора, ротора); b_z мин — наименьшая толщина зубца (статора, ротора).

Следует отметить, что приведенные в табл. 3-2 наибольшие допустимые значения индукции в зубцах относятся к трапецеидальным или грушевидным пазам, при которых толщина зубца на большей его части одинакова. Для пазов с параллельными стенками, при которых толщина зубца изменяется по высоте, максимальная индукция, определенная по формуле, может иметь значения до 21000 (статор) и 22 000 гс (ротор).

Таким образом, проверив величины индукций в спинках и зубцах, можно установить допустимую величину магнитного потока двигателя (на полюс) Ф. Полученную на основании изложенных выше соображений величину потока Ф подставляют в формулу, определяющую н_в.

Разделив рабочее напряжение на полученную величину «_в, получают необходимое число последовательно включенных витков обмотки.

Примечание. Приведенный метод подсчета является приближенным, так как не учитывает падения напряжения в обмогке

(существенно для машин мощностью менее 1 кет), уменьшения напряжения витка вследствие укорочения шага (существенно для больших укорочейий шага) и уменьшения напряжения обмотки вследствие распределения витков в нескольких пазах (существенно для однофазных обмоток).

Последние два обстоятельства при точном расчете учитываются введением так называемых «обмоточных коэффициентов» (см. [Л. 3, 4] или Жерве Г. К «Расчет асинхронных двигателей при перемотке», Госэнергоиздат, 1959).

Сечение провода обмотки S [мм²] выбирают по допустимой плотности тока Д [а/мм²], т. е. по току, приходящемуся на 1 мм² сечения провода

где /ф — ток фазы; а — число параллельных цепей (см. приложение 13); п — число параллельных проводов в цепи, /ф определяем из формулы на стр. 279 по известным

Р, U, К. П. Д. И COS ф.

Допустимую плотность тока Д выбирают в пределах 4—6,5 а/мм² для вентилируемых машин, 3—4,5 а/мм² для закрытых обдуваемых.

Выбранное число витков и сечение провода должны быть проверены путем укладки в паз пробной секции.