Выбор сердечника, формы и числа пазов ротора

 

Конструкция сердечника ротора подобная конструкции статора. В машине без радиальных вентиляционных каналов сердечник ротора выполняется в виде сплошного цилиндра из листов электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм. Только при достаточно большом диаметре ротора его сердечник набирается на ободе из отдельных сегментов. В этом случае в пакете сердечника ротора выполняются и аксиальные каналы для доступа охлаждающего воздуха к радиальным каналам. Рекомендуется для высот оси вращения 250<=h<=355 мм выполнять 12 каналов диаметром d_k=20-30 мм, а при h>355 мм - 9 каналов диаметром d_k2=55-100 мм.

Большие значения d_k2 относятся к двигателям с большим числом пар полюсов.

При непосредственной посадке сердечника на вал ротора внутренний диаметр ротора рассчитывается по формуле

(53)

Короткозамкнутые обмотки роторов могут быть литыми и сварными. В отдельных исключительно редких случаях клетки изолируются от сердечника ротора. Короткозамыкающие кольца и вентиляционные лопатки радиатора отливаются как одно целое со стержнем.

Основные конфигурации пазов ротора современных короткозамкнутых асинхронных двигателей показаны на рис. 17. Та или иная форма пазов определяется мощностью двигателя и требованиями к его пусковым характеристикам. В двигателях с повышенными требованиями к энергетическим показателям η и cosφ мощностью до 50-60 кВт наибольшее распространение получили овальные пазы (см.рис. 17,а) с литой обмоткой из алюминия. Пазы других форм, сужающиеся к верхней части, применяются в более мощных двигателях, а также в двигателях с улучшенными пусковыми характеристиками. Так,пазы по форме рис.17,б делают узкими и глубокими, а двигатели с такими пазами называют глубокопазными. Трапецеидальные (см.рис.17,в,г), лопаточные (см. рис.17,д), бутылочные (см.рис. 17,а), двухклеточные пазы (см.рис.17,ж,з), применяют сравнительно реже.

Современные двигателя мощностью до 200 кВт имеют одноклеточные короткозамкнутые роторы с грушевидными пазами, а более мощные двигатели- глубокопазные роторы.

В качестве материала для заливки короткозамкнутых роторов применяются алюминий и его сплавы (табл.10). Алюминиевые литейные сплавы с повышенным удельным сопротивлением применяют в асинхронных двигателей с повышенным скольжением, с повышенным пусковым моментом, многоскоростных и других специальных исполнений.

Рис.17 Пазы роторов АД

 

Наиболее ответственным этапом в расчете ротора является выбор числа пазов ротора. Связано это с действием на ротор высших гармоник м.д.с., которые образуются как за счет зубчатости ротора и статора, так и за счет их взаимной зубчатости и наводят в роторе ЭДС и токи высших порядков, ухудшающие рабочие и пусковые характеристики двигателей и вызывающие дополнительный шум и вибрации.

Число пазов ротора выбирает обычно и с учетом числа пазов статора, и с учетом числа полюсов. Для того чтобы избежать больших асинхронных паразитных моментов, ухудшающих пусковые свойства двигателей, следует выбирать

Z₂<=1,25Z₁

Для того чтобы избавиться от синхронных моментов при пуске (при неподвижном роторе), необходимо соблюдение следующих условий:

Z₂≠Z₁; Z₂ ≠½ Z_1; Z₂ ≠2pq, Ζ₂≠2Ζ₁;

где q любое положительное число.

Алюминий и алюминиевые сплавы для заливки роторов асинхронных двигателей

 

Табл.10

Марка сплава	Удельное электрическое сопротивление При 20 С х 10-7Ом*м	Основные компоненты	Примеси
Алюминий, технический, чистый	0,031	Al	Si,FeCu
Сплавы АКМ 2-1	0,04	Al,Si,Cu	Fe
АК	/-/	Al,Si	/-/
АК10	0,053	/-/	/-/
АК 4-4	/-/	/-/	/-/
AMr7	/-/	Al,Mq	Fe,Si
AKM 12-4	0,067	Al,Si,Cu	Fe
AKMц 10-2	/-/	Al,Si,Zn	/-/
АКц 11-12	0,083	/-/	/-/
АКМr 1-9	/-/	Al,Si,Mq	/-/

 

 

Чтобы избежать возникновения синхронных моментов при вращении двигателя,должны быть соблюдены неравенства

Z₂ ≠ 6pq+2q; Z2≠ Z1+2p; Z2 ≠ 2Z1+2p; Z2 ≠ ½ Z1+p; Z2 ≠ Z1+p

 

 

Особенно неблагоприятными являются следующие соотношения

Z2=Z1 и Z2=Z1+2p

Их следует избегать в любом случае.

 

В целях некоторого снижения гармоник м.д.с. зубцового порядка необходимо, как отмечалось выше, предусмотреть скос на величину примерно равную одному зубцовому делению статора или половине его что позволяет значительно снизить амплитуды гармоник высоких порядков близких к порядку зубцовых гармоник. При скошенных пазах возможности выбора числа пазов расширяются.

Необходимо иметь в виду, что скос пазов приводит к увеличению индуктивных сопротивлений рассеяния и, следовательно, к понижению максимального вращающего момента и cos φ. Кроме того, скос пазов увеличивает добавочные потери от «поперечных» токов, наведенных высшими гармониками поля и замыкающихся по стали ротора от стержня к стержню. Вследствие этого не рекомендуется скос пазов на роторе и машинах с полуоткрытыми и открытыми пазами на статоре.

В табл.11 приведены наилучшие сочетания Z₁ и Z₂ для короткозамкнутых двигателей при различных значениях 2р. При этом в двигателях малой мощности обычно выполняют Z₂<Z₁, а в более крупных можно допустить Z₂>Z₁, что позволяет ограничить ток в стержнях ротора и увеличить равномерность распределения проводников обмотки.