4. Выбор воздушного зазора и расчет ротора

Величина воздушного зазора во многом определяет энергетические показатели асинхронного двигателя. Увеличениеприводит: к возрастанию намагничивающего тока и снижению; к увеличению электрических потерь в обмотке статора и, как следствие этого, к снижению(КПД) двигателя. Однако чрезмерное уменьшениеприводит к такому возрастанию амплитуды пульсаций индукции в воздушном зазоре, что увеличение поверхностных и пульсационных потерь преобладает над уменьшением электрических потерь. Поэтомудвигателей с очень малымине улучшается, а часто даже становится меньше.

1. Величину можно определить по формуле 9.50 [с. 367]. Выбранный следует округлять до 0,05 мм при.

2. Выбор пазов ротора особо важен, т.к. в поле воздушного зазора машины кроме основной присутствует целый спектр гармоник более высокого порядка, каждая из которых наводит ЭДС в обмотке ротора, поэтому ток в стержнях обмотки имеет сложный гармонический состав. В зависимости от соотношения в той или иной степени проявляются синхронные или асинхронные моменты от высших гармоник. Их влияние на момент от первой гармонической приводит к появлению пиков и провалов в результирующей кривой момента. В поле зазора присутствуют также высшие гармоники, порядок которых определенным образом связан с числами пазов и полюсов машины. Эти зубцовые гармоники вызывают шум и вибрацию при работе двигателя в номинальном режиме. Их влияние особо заметно при малых воздушных зазорах. Наилучшие сочетаниясведены таблицу 9.18 [с. 373374]. В двигателях малой мощности обычно выполняют. Это связано с технологией изготовления, а также тем, что с увеличениемток в стержнях ротора уменьшается и в двигателях небольшой мощности их сечения становятся очень малыми. Так как в техническом задании нет требований по виброаккустическим характеристикам, принимаем пазы ротора без скоса. Это значительно упростит технологию изготовления и соответственно стоимость двигателя.

По таблице 9.18 принимаем , при этом условие:выполняется.

3. В сердечниках, длина которых не превышает 0,25÷0,3 м, радиальные вентиляционные каналы не делают. Сердечники шихтуются в один пакет. Для такой конструкции . Для нашего двигателя:, тогда принимаем:.

4. Конструктивную длину сердечника ротора в двигателях с <250 мм берут равной конструктивной длине сердечника статора, т. е..

5. По формуле 22 [с. 477] определяем внешний диаметр ротора:

. Сердечники роторов примм выполняют с непосредственной посадкой на вал. Если высота оси вращения250 мм, то применяют посадку сердечников на гладкий вал без шпонки.

6. Внутренний диаметр сердечника ротора при непосредственной посадке на вал равен диаметру валаи определяется по формуле 9.102 [с. 385]. Значения коэффициентаданы в таблице 9.19

[ с. 385] в виде .

По таблице 9.19 принимаем . Тогда внутренний диаметр сердечника ротора:.

7. Предварительное значение тока в стержне короткозамкнутой обмотки ротора рассчитывается по формуле 9.57 [с. 370], как произведение предварительного значения номинального тока фазы обмотки статора на коэффициентыи.

Приближенное значение коэффициента , учитывающего влияние тока намагничивания на отношение, определяется по формуле 9.58 [с. 370] с учетом предварительного значения номинальногодвигателя.

Коэффициент приведения токов определяется по формуле 9.66 [с.374], учитывает принятые для короткозамкнутой обмотки числа фаз и витков в фазе, влияние коэффициента скоса пазовсердечника ротора.

Коэффициент скоса принимаем равным =1, так как пазы сердечника ротора выполняются без скоса.

Тогда предварительное значение тока в стержне короткозамкнутой обмотки ротора: .

8. Зубцовое деление ротора рассчитывается по формуле 24 [с. 477]:

.

9. Плотность тока в стержнях при заливке пазов алюминием для исполнения двигателя по степени защитыIP44 выбирается в пределах 2,5÷3,5. Примем .

4.10 Предварительное значение площади поперечного сечения стержня обмотки ротора рассчитывается по формуле 9.68 [с. 375].

11. В двигателях с <160 мм применяют пазы грушевидные полузакрытые, имеют узкую прорезь. Форма паза и конструкция обмотки короткозамкнутого ротора определяются требованиями к пусковым и рабочим характеристикам двигателя и его мощностью. В асинхронных двигателях мощностью до 50 - 60 кВт обычно выполняют грушевидные пазы и литую обмотку из алюминия. Размеры паза выбирают такими, чтобы зубцы ротора имели параллельные грани.

Рис.7.Полузакрытый паз короткозамкнутого ротора.

11. Размеры шлица и высоты перемычки над пазом стандартизированы [с. 380].

11. Предварительное значение ширины зубца сердечника ротора рассчитывается по формуле 9.75 [с. 380], используя рекомендации по предельным значениям рекомендуемого и допустимого значений индукции в таблице 9.12 [с. 357].

По таблице 9.12 определяем, что . Принимаем.

По формуле 9.75 рассчитываем предварительное значение ширины зубца сердечника ротора:

11. Размеры паза ротора рассчитываются по формулам 9.769.78 [с.380] и округляются до десятых долей миллиметра. Диаметр закругления нижней части паза должен гарантировать выполнение условия высококачественной заливки пазов алюминием:мм в двигателях смм.

4.15. Так же, как при расчете зубцов сердечника статора, необходимо проверить параллельность граней зубцов сердечника ротора по формулам 9.80-9.81 [с. 381] . При небольшом расхождениии, не более 0,5 мм, в расчете магнитной цепи используется их средняя ширина, а при заметном расхождении - магнитное напряжение зубцов ротора определяется, как для трапецеидальных зубцов.

Расхождений между инет, следовательно, параллельность граней зубцов сердечника ротора обеспечена.

4.16. Полная высота паза определяется по формуле 26 [с. 477] .

4.17. Уточненная площадь сечения стержня равна уточненному сечению паза ротора и рассчитывается по формуле 9.79 [ с. 380] Это позволяет уточнить плотность тока в стержне.

.

Тогда уточненная плотность тока:

4.18 Короткозамыкающие кольца литой обмотки отливают одновременно с заливкой пазов. Поперечное сечение колец – неправильная трапеция, прилегающая плотно своим большим основанием к торцу сердечника.

Предварительная площадь поперечного сечения кольца рассчитывается по формуле 9.72 [с. 376]. Для этого определяют ток в кольце по формуле 9.70 [с. 376], плотность тока выбирают в среднем на 15÷20 % меньше, чем в стержнях.

По формуле 9.71 определяем коэффициент :

, тогда ток в кольце по формуле 9.70

.

По формуле 9.72 определяем предварительную площадь поперечного сечения кольца:

4.19 Размеры короткозамыкающих колец рассчитывают приближенно, исходя из конфигурации их поперечного сечения. Высоту сечения кольца выбирают . Примем, что

Ширину кольца рассчитывают по предварительной площади поперечного сечения и выбранной по формуле 9.73 [с. 377].

4.20 Средний диаметр колец рассчитывают по формуле 9.74 [с. 377].

Рис.8.Размеры замыкающих колец короткозамкнутого ротора .