Ротор короткозамкнутого асинхронного двигателя

Ротор короткозамкнутого асинхронного двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s»s Н 02 К 1/22

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ йЬ= пг (21) 4844110/07 (22) 01.07.90 (46) 28.02.93, Бюл. N. 8. (71) Смоленский филиал Московского энергетического института (72) С,ll.Êóðèëèí, А.Е.Малиновский, В,Ф.Мартынов и Л.Н.Макаров (56) Цыбулевский Ф.И. и др, Расчет установившегося режима асинхронного короткозамкнутого двигателя с чередующимися пазами на роторе, — Известия вузов. Электромеханика, 1989, N-З,,с. 44-50.

Авторское свидетельство СССР

N. 807449, кл, Н 02 К 1/22, 1978.

Изобретение относится к электрическим асинхронным машинам и предназначено для двигателей; работающих в напряженном тепловом режиме.

Цель изобретения — улучшение пусковых и энергетических характеристик двигателя путем повышения использования обмотки ротора за счет равномерного распределения токов по чередующимся стержням.

На чертеже показаны чередующиеся пазы ротора клинообразной и овальной форм, обозначены основные размеры. Высота h

Обмотка работает следующим образом.

При пуске двигателя ток в клинообразном стержне вытесняется в его верхнюю часть, имеющую высоту

„„59„„1798857 А1

2 (54) РОТОР КОРОТКОЗАМКНУТОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ (57) Сущность изобретения: ротор содержит чередующиеся по окружности стержни двух видов — овальные и клинообразные, обращенные широкой стороной к оси ротора.

Приведено математическое выражение, определяющее соотношение между размерами пазов. Изобретение улучшает пусковые и энергетические характеристики. 1 ил. что обеспечивается соответствующим выбором размера йг. Часть обмотки ротора, состоящая из стержней овальной формы и верхних частей клинообразных стержней представляет собою пусковую обмотку двигателя. Значительное активное и небольшое индуктивное сопротивления пусковой обмотки обеспечивают двигателю высокие пусковые показатели.

В номинальном режиме совместно с Q овальным работает весь клинообразный 00 стержень. Совокупность овальных и клино- (. ф образных стержней образует рабочую об- (Л мотку двигателя. Соответствующий подбор с размеров пазов рабочей обмотки обеспечивает одинаковую плотность тока в стержнях и минимальные для данной мощности электрические потери в них.

Пренебрегая на этапе выбора размеров пазов малыми сопротивлениями короткозамыкающих колец и дифференциального рассеяния, считаем стержни обмотки ротора включенными параллельно, Для падения напряжения на стержнях справедливо

1798857

KR= 6, Кх= 0,45

11Z1=12Z2, (1) где 11, 12 — токи клинообразного и овального стержней, А;

Z1 = R3+(SХ1)

22 = ПЯ + (SX2) — их полные сопротивления, Ом;

R1, R2 — активные сопротивления стержней, Ом;

Х1, X2 —.индуктивные сопротивления, со ответствующие полям пазового рассеяния

Ом;

S — скольжение, о.е.

Активные сопротивления стержней on ределяются площадями их сечений S1 и S2

В1=р 5 и R2 =p (2)

I I где р- удельное сопротивление материал стержней, Ом м;

1 — длина стержней, м.

Выражая. падения напряжения на стер жнях по (1) через плотности тока, получим г

Х1 ) ь г

Л1

X2)2 >

11 l2

В связи с тем, что 11>! 2, значительная доля

° пускового тока замыкается через верхнюю часть клинообразного паза. Высокое актив15 ное и малое индуктивное сопротивление последней приводят к повышению активного и снижению индуктивного сопротивления всей пусковой обмотки и, следовательно, к дополнительному(по сравнению с прототиа 20 пом) повышению пускового момента и снижению пускового тока. Такой характер процессов при неподвижном роторе отличает предлагаемый ротор от прототипа. В последнем пусковой момент создается в

25 основном за счет овальных стержней, э ток верхних частей бутылочных стержней, вследствие высокой индуктивности последних, имеет реактивный характер и способствует общему повышению пускового тока.

30 Таким образом за счет лучшего использования пусковой обмотки в асинхронных двигателях с предлагаемой конструкцией ротора достигается улучшение пусковых характеристик.

35 В номинальном режиме необходимо иметь равные плотности токов в стержнях, так как перегрузка хотя бы одного из них током приведет к общему повышению электрических потерь в роторе.

40 Равенство плотностей токов, согласно (3), достигается при

R2) (3)

1+(S. Х1 )г .где 11 = и 12 = — — плотности тока в

11 12

S1 S2 стержнях клинообразной и овальной форм, А/м .

В режиме пуска соответствующем скольжению S-1 пусковые значения сопротивлений клинообразного стержня

11

1г где KR, Кх — коэффициенты учитывающие аффект вытеснения тока, о,е.

Сопротивления овального стержня практически не меняются, так как его высота выбирается для медных стержней

Хг г 2 Б (4) Полагая

h2 =11 мм, X24

Х1 " К

h2 = 15мм, 1 что исключает влияние вытеснения тока.

Величины KR, Кх зависят от высоты клинообразного стержня, его материала и козффициента

З Лг

5 Ч1 р bg

Их средние значения

1 1п = KR R1, Xin = Кх X1 для алюминиевых стержней определяют среднее соотношение плотностей токов в,стержнях при пуске

5 где h; i(2- удельные магнитные проводимости пазового рассеяния клинообразных и овальных пазов. о.е„с учетом (2) вместо (4) запишем

Площадь любого стержня удобно определить относительно площади описанного прямоугольника с шириной, равной макси1798857

066+ +—

1 — а

3..а bs

h1 "2

3 Ь () b2

Ks1 Ь, h (5) >2

Ьг hz (6) b1h1 Ksz z

bzhz К51 Х!

КЯ1 = — 2(1 +Ð) 25

ЗЬ1 у() Ьз

066+ +—

З.а Ьз х

b1 h1 1 — 021а ь ь2 2 1+р мэльной ширине стержня. и высотой, равной высоте стержня, Относительные площади стержней клинообразной и овальной форм

После этого условие равенства плотностей токов в стержнях приобретает вид

Отметим, что правая часть (7) зависит только от формы (относительных размеров) пазов и может быть вычислена до определения их абсолютных.размеров.

По (5).(6) для относительной площади клинообразных стержней

Ьз где P = овальных стержней

Ksz =1 — (1 — — )а=1 — 0,21 а

Л где а=

Ьг

Удельная магнитная проводимость клинообразного паза где коэффициент уИ) определен по формуле у (P) =P(1,664 — 1.038 3) +0,375 .

Удельная магнитная проводимость овального паза с учетом принятых обозна- 45 чений

Az =066+ +

Ьз

После этого соотношение (7), определяющее размеры пазов и обеспечивающее равные плотности токов в стержнях, приобретают окончательный вид Выбор размеров клинообразного и овального пазов по (8) снижает электрические потери в стержнях до минимального уровня. Малая (по сравнению с бутылочным пазом) удельная магнитная проводимость клинообразного паза определяет повышенный коэффициент мощности двигателя.

Таким образом применение чередующихся клинообразных и овальных пазов при выборе их размеров по (8) обеспечивает улучшение энергетических характеристик двигателя.

Применение для роторов с чередующимися стержней клинообразной формы расширяет технологические возможности изготовления таких роторов, так как включает в их число обмотки в виде сварных короткозамкнутых конструкций из медных или латунных стержней.

Формула изобретения

Ротор короткозамкнутого асинхронного двигателя, содержащий чередующиеся по окружности стержни двух видов, одни из которых выполнены овальными, о т л и ч эю шийся тем, что, с целью улучшения пусковых и энергетических характеристик двигателя, остальные стержни выполнены клинообразными, обращенными широкой стороной к оси ротора, са следующим соотношением между размерами пазов: где h1 — высота стержней клинообразной формы;

hz — высота стержней овальной формы;

b1 — максимальная ширина стержней клинообразной формы;

bz — максимальная ширина стержней овальной формы;

hs — высота шлица:

bs — ширина шлица: а=; ф.=

Ьг b1

bs у(ф) —. функция отношения — —, b1

1798857

Составитель Н,Полякова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М,щаро и

Заказ 776 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101