4.Выбор величины воздушного зазора для ам, влияние на характеристики.

Правильный выбор воздушного зазора во многом определяет энергетические показатели АД.

С уменьшением , происходит уменьшение магнитного сопротивления и магнитного напряжения, которые составляют основную часть суммарной МДС магнитной цепи всей машины. Поэтому уменьшение  привод к уменьшению МДС магнитной цепи и намагничивающего тока двигателя, благодаря чему возрастает cos и  потери в меди. Чрезмерное   приводит к  амплитуды пульсаций индукции в  и в следствии этого приводит к  поверхностных и пульсационных потерь. Поэтому  с очень маленьким  не улучшается а чаще становится меньше. В современных АМ  выбирают исходя из минимума суммарных потерь. Так как при  потери в медиа, поверхностные и пульсационные, то выбирают исходя из минимальной суммы потерь.

Если Р20кВт то при 2р=2, =(0,31,5D)10^-3, при 2р=4, =(0,25+D) 10^-3; Если Р20кВт, то =(D/1,2)(1+9/2p)10^-3.

Если 0,5 то его округляют до ближайшего 0,5мм.

Поверхностные и пульсационные потери зависят не только от амплитуды пульсаций индукции в ВЗ, но и от их частоты. В быстроходных двигателях частота пульсаций большая, поэтому в них ВЗ делают большим, что уменьшает амплитуду пульсаций. В статорах высоковольтных машин применяют только открытые пазы, что при малых зазорах приводит к увеличению пульсаций, поэтому в этих машинах =1,5-2 мм.

5 . Форма паза ротора ам. Влияние формы и открытия паза на пусковые характеристики.

Короткозамкнутые обмотки роторов асинхронных машин выполняют двух типов: сварные и литые. В сварных конструкциях стержни обмоток устанавливаются в пазы, после чего с торцов ротора к ним приваривают замыкающее кольцо. при литых конструкциях одновременно заливают как одно целое и стержни и замыкающие кольца. На замыкающих кольцах отливают так же вентиляционные лопатки. КЗ обмотки не имеют определённого числа фаз и числа полюсов. Один и тот же ротор может работать в машинах статоры которых выполнены на различное число полюсов. обычно принято считать что 1 стержень это 1 фаза на роторе. Обмоточный коэффициент такой обмотки равен 1. при проектировании внимание следует уделять выпору числа пазов, так как в воздушном зазоре присутствует целый спектр высших гармоник, каждая из которых наводит ЭДС в обмотке ротора.

Плотность тока в стержнях закрытого обдуваемого исполнения при заливке алюминием (2,5-3,5)*10⁶ А/м², для меди (4,0-8,0). Плотность тока в замыкающих кольцах выбирается на 15-20% ниже чем в стержнях. Так как они имеют лучшие условиям охлаждения и являются своего рода радиатором охлаждающие стержни. Для улучшения пусковых характеристик, за счёт увеличенного сопротивления колец

Форма паза и конструкция обмотки короткозамкнутого ротора определяются требованиями к пусковым характеристикам двигате­ля и его мощностью. В асинхронных двигателях мощностью до50...60 кВт обычно выполняют грушевидные пазы и литую обмотку из алюминия (А). Размеры паза выбирают такими, чтобы зубцы ротора имели параллельные грани. Роторы более крупных машин с прямоугольными пазами выпол­няют со вставными медными стержнями или с литой алюминиевой обмоткой (В,Г). Прямоугольные открытые пазы встреча­ются в короткозамкнутых роторах многополюсных асинхронных двигателей. Стержни обмотки, выполненные из алюминиевых шин прямоугольного сечения (Д), устанавливают в открытые пазы ротора и закрепляют, расчеканивая их верхнюю часть.

Для увеличения пусковых моментов двигателей прямоугольные пазы делают узкими и глубокими, так как эффект вытеснения тока в них возрастает с увеличением высоты стержня. Роторы с такими па­зами называют глубокопазными.

В асинхронных двигателях при небольшом числе полюсов часто не удается получить требуемый пусковой момент даже при глубоко-пазных роторах, поэтому переходят к роторам с фигурными пазами. Применяют различные конфигурации фигурных пазов (Е-И). Все они имеют характерную особенность — уменьшенную ширину верхней части паза по сравнению с нижней, что позволяет в большей степени использовать эффект вытеснения тока при боль­ших скольжениях.

Обмотки со стержнями более сложной формы, например, ло­паточные стержни (З), выполняют заливкой алюминием или его сплавами. Колбообразные пазы с круглой нижней частью (И) в настоящее время почти не применяют из-за менее удачного, чем при лопаточных пазах, использования стали зубцовой зоны.

Асинхронные двигатели, предназначенные для приводов меха­низмов с тяжелыми условиями пуска, часто выполняют с двухкле-точными роторами (К,Л), в которых на каждом зубцовом делении размещены один над другим два стержня. Каждая система стержней образует свою обмотку: верхние стержни, лежащие ближе к зазору, — пусковую, а нижние — рабочую.

Двойную клетку выполняют в двух вариантах: с общими замы­кающими кольцами ,когда каждое кольцо замыкает од­новременно стержни и пусковой, и рабочей клеток, либо с раздель­ными замыкающими кольцами. В последнем случае с каждого торца ротора располагают по два кольца, одно из которых замыкает только стержни пусковой, а другое — стержни рабочей клетки.

При любой конфи­гурации паза уменьшение ширины верхней части стержней и уве­личение их высоты приводят к увеличению пускового момента, но одновременно увеличивается коэффициент магнитной прово­димости паза и растет индуктивное сопротивление обмотки рото­ра. Это в некоторых случаях может играть положительную роль — как фактор, ограничивающий пусковые токи, но в то же время увеличение индуктивного сопротивления ротора приводит к ухудшению коэффициента мощности при номинальном режиме работы и к снижению М_max.

Характерно для двигателей с двухклеточными роторами, имеющими большие пусковые моменты, но низкие коэффициенты мощности при номинальном режиме, так как поток пазового рассе­яния в перемычке между стержнями рабочей и пусковой клеток до­стигает больших значений. Поэтому для обеспечения высоких энер­гетических показателей номинального режима следует прежде всего ориентироваться на пазы ротора с широкой верхней частью — гру­шевидные (А). Пазы других форм (прямоугольные, фи­гурные) или двойную клетку применяют только в том случае, когда пусковые характеристики двигателя с ротором, имеющим грушевидшые пазы не удовлетворяют данным требованиям.

6. Зависимость М=f(s) для АД, характерные точки s_п, s_кр, s_ном .

Способы увеличения пускового момента.

Зависимость М=f(s) называется механической характеристикой асинхронного двигателя. s_п=1.Этому скольжению соответствует пусковой момент М_п, характеризует начальный момент, развиваемый двигателем непосредственно при включении его в сеть при неподвижном роторе.

- критическое скольжение.

С₁,r₂^/,r₁,х₁,х₂^/- берутся из Г-образной схемы замещения АД. Для АД единой серии можно считать, что r₁=0, тогда .

С₁≈1,02-1,06, тогда принимая С₁=1 и х_к=х₁+х₂^/ можно получить . Критическому скольжению соответствует М_max, характеризующий перегрузочную способность АД. Обычно s_кр не превышает 0,1-0,15. При скольжениях больше критического двигатель в нормальных условиях работать не может.

s_ном – номинальное скольжение, соответствует номинальному рабочему моменту двигателя. s_ном=0,01-0,04.

Установившееся значение пускового момента соответствует s=1.

. Пусковой момент пропорционален квадрату напряжения и зависит от r₂^/ . Смещая М_max за счет увеличения активного сопротивления цепи ротора, можно получить М_max= М_П.

r₂¹ < r₂² < r₂³

Улучшенные пусковые характеристики получаются за счет применения пазов специального профиля, в которых происходит нелинейное изменение r₂^/ при вытеснении тока в пазах (двойная «беличья клетка»).

7,8.Расчёт магнитной цепи АД. Особенность в расчёте МДС (при В_Z1(2)<1,8 Тл; В_Z1(2)>1,8 Тл). Оценка качества расчёта.

Задача расчета магнитной цепи заключается в нахождении МДС, необходимой для создания заданного потока. Расчёт проводят с учётом насыщения стали зубцов статора и ротора, которое приводит к уплощению формы кривой индукции в воздушном зазоре.

– или следует выбирать напряжённость по специальным таблицам для зубцов.

В основу расчёта магнитной цепи положен закон полного тока .

Делается допущение, что участки МЦ выбираются таким образом, что в пределах каждого из них напряженность магнитного поля распределялась равномерно, поэтому закон полного тока:

F_ц=F_ +F_z1 +F_z2 +F_a +F_j

1)

К_ – коэффициент, учитывающий зубчатость статора и ротора (при закрытых пазах ротора К_2=1).

К_ =К_1 К_2

2)МДС зубцов статора и ротора.

F_z1=2·h_z1·H_z1,

F_z2=2·h_z2·H_z2,

h_z-высота зубца. H_z-напряженность зубцовой зоны,

Если индукция <1.8 Тл, то напряжённость определяется по таблицам.

Если индукция в одном или нескольких сечениях зубца окажется >1,8 Тл, то необходимо учесть ответвление части потока зубцового деления в паз, при котором действительная индукция в зубце уменьшается по сравнению с расчётной.

Для учёта этого условия вводится коэффициент Кпх- коэф. вытеснения силовых линий.

В этом случае напряженность определяется по специальным кривым.

3) Магнитное напряжение ярма статора и ротора F_a=L_a·H_a, F_j=L_j·H_j.

Оценка качества расчёта:

Коэффициент насыщения зубцовой зоны:

Коэффициент насыщения магнитной цепи .

Намагничивающий ток

Относительное значение намагничивающего тока .