3.8.Выбор формы пазов ротора

Параметры и характеристики АД при пуске в большой степени определяются соотношением высоты паза ротора и условной глубины проникновения электромагнитного поля в ротор :

где - удельное сопротивление материала ротора; - скольжение; =4 Гн/м – магнитная проницаемость вакуума.

При для алюминия мм, для меди – 12 мм. Следовательно, если глубина паза короткозамкнутого ротора при алюминиевой обмотке больше 15 мм, при пуске в таком двигателе проявляется эффект вытеснения тока.

Кратность пускового момента АД определяется выражением:

Если кратность пускового тока задана, при отсутствии вытеснения тока ( ) увеличить пусковой момент можно, увеличивая номинальное скольжение. Однако, при этом увеличиваются электрические потери в роторе и снижается КПД двигателя. Следовательно, для увеличения пускового момента необходимо увеличивать коэффициент вытеснения тока, т.е. увеличивать высоту паза. Высота паза ограничена, с одной стороны, наружным диаметром ротора, с другой стороны, диаметром вала двигателя. Кроме того, увеличение высоты паза увеличивает индуктивное сопротивление обмотки ротора, что приводит к увеличению индуктивного сопротивления короткого замыкания АД. При этом уменьшаются пусковой и максимальный моменты, КПД, коэффициент мощности и пусковой ток двигателя.

В АД мощностью до 4,5 кВт применяются круглые или овальные (грушевидные) пазы. Они могут быть со щлицем или без него, могут над шлицем иметь магнитный мостик. В двигателях большей мощности могут применяться глубокие, двухклеточные или лопаточные (бутылочные) пазы.

Пазы ротора чаще всего выполняют закрытыми, с так называемым мостиком. При этом:

несколько снижаются зубцовые гармоники магнитного поля и, следовательно, обусловленные ими добавочные потери, паразитные моменты, магнитные вибрации и шумы;

упрощается технология механической обработки ротора;

снижаются добавочные потери на поверхности ротора, возникающие при полузакрытых пазах вследствие затирания поверхности ротора алюминием при ее окончательной обработке;

возрастают потоки пазового рассеивания, вследствие чего увеличивается индуктивное сопротивление обмотки ротора.

3.9.Расчет размеров стержней ротора

Действительный ток ротора:

где - коэффициент, учитывающий наличие тока холостого хода.

Сечение стержня определяется принимаемой величиной плотности тока ротора . Обычно она находится в пределах 2,5…3,5 А/мм² для обмоток из алюминия. В машинах небольшой мощности и в АД с водяным охлаждением значение плотности тока ротора может быть заметно выше, в машинах большой мощности закрытого исполнения – несколько выше указанного диапазона. При выполнении обмоток из меди плотность тока увеличивается примерно вдвое. Тогда сечение стержня:

Ток в короткозамыкающем кольце:

Далее расчет размеров пазов ведется в зависимости от принятой формы паза. Размеры паза должны обеспечить необходимую площадь сечения и допустимые значения магнитных индукций на всех участках магнитной цепи.

3.10.Выбор воздушного зазора ад

Величина воздушного зазора оказывает большое влияние на все параметры и характеристики АД. С увеличением воздушного зазора:

увеличивается МДС воздушного зазора, суммарная МДС магнитной цепи и намагничивающий ток двигателя, что приводит к уменьшению коэффициента мощности АД;

повышается эксплуатационная надежность АД;

уменьшаются амплитуды высших гармоник магнитного поля в воздушном зазоре, что снижает добавочные потери, паразитные моменты, магнитные вибрации и шумы;

упрощается технология изготовления.

Относительная невысокая стоимость компенсации реактивной мощности с помощью конденсаторов делает допустимым некоторое снижение коэффициента мощности, связанное с увеличением воздушного зазора. Аналитический учет всех вышеперечисленных факторов чрезвычайно сложен. Поэтому расчет воздушного зазора производится по эмпирическим формулам, учитывающим как параметры самого АД, так и опыт проектирования и эксплуатации подобных машин.

Этим объясняется то, что величина воздушного зазора АД имеет оптимум.