3.4. Коэффициент заполнения паза

Зубцовая зона — наиболее напряженный в магнитном отноше­нии участок магнитопровода, поэтому при проектировании машин стремятся выбрать наименьшие размеры пазов, обеспечивающие размещение в них необходимого числа проводников и изоляции. Степень использования объема паза для размещения меди обмотки оценивается коэффициентом заполнения паза медью , представляющим собой отношение суммарной площади поперечного сечении всех проводников в пазу к площади поперечного сечения паза «в свету» :

, (3.1)

где — площадь поперечного сечения элементарного проводника; — число элементарных проводников в одном эффективном;— число эффективных проводников в пазу.

Коэффициент зависит от общего количества изоляции в пазу, т. е. от толщины корпусной, витковой и проводниковой изоляции и наличия различных изоляционных прокладок. При возрастании толщины изоляции, например, в машинах с более высоким номинальным напряжением или при использовании худших изоляционных материалов, коэффициент заполнения паза медью уменьшается. Это приводит к ухудшению использования пазового пространства, а следовательно, и всей зубцовой зоны машины.

Средние значения для современных электрических машин в зависимости от номинального напряжения и типа обмоток приведены в табл. 3.12.

Таблица 3.12. Средние значения коэффициента заполнения паза медью

Тип обмотки	Коэффициент
Обмотки из круглого провода с эмалевой изоляцией на напряжение до 660 В	0,3
Обмотки из прямоугольного провода на напряжение 3000 В (провод марки ПСД)	0,22…0,37
Обмотки из прямоугольного провода на напряжение 6000 В	0,14…0,25

Для машины с обмотками из прямоугольных проводов можно рассчитать достаточно точно, так как при проектировании заранее определяют местоположение каждого проводника в пазу.

В обмотках из круглого провода положение каждого проводника в пазу заранее определить нельзя. Кроме того, плотность размещения проводников в пазу непостоянна. Она зависит от усилий, прикладываемых обмотчиком при уплотнении проводников по мере укладки их в пазы. Опытом установлено, что при чрезмерно большой плотности укладки круглых проводов трудоемкость обмоточных работ неоправданно возрастает, а надежность обмотки резко ухудшается из-за возникающих при этом механических повреждений проводниковой изоляции.

Плотность укладки проводников в пазы оценивается технологи­ческим коэффициентом заполнения проводниками свободной от изоляции площади поперечного сечения паза:

. (3.2)

Числителем этого выражения является произведение площади квадрата, описанного вокруг изолированного элементарного проводника с диаметром на число всех элементарных проводников в пазу , а знаменателем — площадь поперечного сечения паза, свободная от изоляции т. е. та площадь, в которой располагают­ся проводники обмотки. Коэффициент обычно называют коэффи­циентом заполнения паза. Он характеризует только технологичность укладки обмотки из круглого провода, а не степень использования объема паза для размещения проводников обмотки. Так, при одной и той же плотности укладки обмотки будет одинаков для обмоток машин с разной толщиной пазовой или проводниковой изоляции, при двухслойной или однослойной обмотках и т. п.

В современном электромашиностроении плотность укладки обмотки стремятся выполнить такой, чтобы был в пределах 0,7…0,75, причем меньшие значения — в машинах с числом полюсов, равным двум.

Следует отметить, что увеличение числа элементарных проводников в одном эффективном, т. е. применение обмоточного провода меньшего диаметра при прежней площади эффективного проводника, приводит к некоторому возрастанию коэффициента заполнения, и наоборот. Это объясняется тем, что толщина изоляции обмоточного провода остается постоянной при сравнительно больших изменениях диаметра круглых обмоточных проводов (см. приложение П3).