Выбор воздушного зазора

Правильный выбор воздушного зазора во многом определяет энергетические показатели асинхронного двигателя. Чем меньше воздушный зазор, тем меньше его магнитное сопротивление и магнитное напряжение, составляющее основную часть суммарной МДС магнитной цепи всей машины. Поэтому уменьшение зазора приводит к соответственному уменьшению МДС магнитной цепи и намагничивающего тока двигателя, благодаря чему возрастает его и уменьшается потери в меди обмотки статора. Но чрезмерное уменьшение приводит к возрастанию амплитуд пульсации индукции в воздушном зазоре и, как следствие этого, к увеличению поверхностных и пульсационных потерь. Поэтому КПД двигателей с очень малым зазором не улучшается, а часто даже становиться меньше.

В современных АД зазор выбирается исходя из минимума суммарных потерь.

Для двигателей средней и большой мощности серии 4А, величина воздушного зазора может определятся из графика зависимости воздушного зазора от внутреннего диаметра статора [1, с. 181, рис. 6-21] или приближенно по формуле:

0,6 мм.

Расчет ротора

Короткозамкнутые обмотки роторов в отличии от всех других существующих обмоток не имеют определенного числа фаз и числа полюсов. Один и тот же ротор может работать в машинах, статоры которых выполнены на различные числа полюсов. Это, в частности, определило возможность использование короткозамкнутых роторов в двигателях с регулированием частоты вращения путем переключения числа пар полюсов обмотки статора.

Принято считать, что каждый стержень обмотки образует одну фазу короткозамкнутой обмотки. Тогда число ее фаз равно числу пазов (m₂ = Z₂) и обмотка каждой из фаз имеет ½ витка, т.е. ½.

1. Принимаем число пазов ротора по [1, с. 185, т. 6-15] пазы без скоса Z₂ = 62.

2. Внешний диаметр ротора, м.

0,277 м.

3. Длинна,

4. Зубцовое деление, мм.

14,0 мм.

5. Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, т.к. сердечник непосредственно насажен на вал.

,

где k_В – коэффициент для расчета диаметра вала, выбирается в зависимости от h = 225 мм. и 2p = 6, по [1, c. 191 т. 6-16] k_В = 0,23.

= 0,090=90 мм.

6. Ток в стержне ротора, А.

где k_i – коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания и сопротивление обмоток на отношение I₁/I₂. Его приближенное значение берется из кривой [1, с.183, рис. 6-22] в зависимости от cos = 0,90, k_i = 0,92

v_i – коэффициент приведения токов, для двигателей с короткозамкнутым ротором

6,675

А.

30. Площадь поперечного сечения стержня, мм²,

где J₂ – плотность тока в стержнях ротора машины закрытого обдуваемого исполнения при заливке пазов алюминием выбирается в пределах J₂ = (2,5 – 3,5)∙10⁶ А/м².

173,9∙10^-6 м² ≈ 173,9 мм².

31. В соответствии с требованиями [1, с. 188, рис 6-27] В асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором серии 4А, при высоте оси вращения h = 160 – 250 мм выполняют грушевидные закрытые пазы с размерами шлица b_ш = 1,5 мм и h_ш = 0,7 мм. Высота перемычки над пазом в данном случае при 2p = 6 h ^/_ш = 0,3 мм.

Допустимая ширина зубца, мм.

,

где - допустимое значение индукции в зубцах ротора при постоянном сечении (грушевидные пазы) = 1,8 принимается по [1, c. 174, т. 6-10].

6,3 мм.

Размеры паза b₁, b₂ и h₁ (рис. 2) рассчитываются, исходя из сечения стержня q_c и из условия постоянства ширины зубцов ротора:

;

;

.

7,29 мм.

4,9 мм.

23,64 мм.

Принимаем (см. рис. 2 б.) b₁ = 7,2 мм; b₂ = 4,8 мм; h₁ = 23,6 мм;

Тогда полная высота паза

30,7 мм.

Сечение стержня

173,9 мм.

Условия высококачественной заливки пазов алюминием требуют, чтобы диаметр закругления нижней части паза в двигателях с h ≥ 160 мм. был не менее 2,5 – 3 мм.

32. Плотность тока в стержне, А/м²,

2,5 А/мм² ≈ 2,5∙10⁶ А/м².

33. Площадь поперечного сечения замыкающих колец, м²,

,

где I_кл – токи в замыкающих кольцах короткозамкнутого ротора ,

J_кл – плотность тока в замыкающих кольцах, выбирается в среднем на 15 – 20% меньше, чем в стержнях J₂.

А/м²;

;

А;

мм².

Размеры замыкающих колец. Замыкающие кольца литой обмотки выполняются с поперечными сечениями в виде неправильной трапеции, прилегающей одним из оснований к торцу сердечника ротора (рис. 3).

Средняя высота кольца выбирается из условия

мм.

мм.

Расчетное сечение замыкающего конца литой обмотки, м², не учитывая утолщения в местах примыкания вентиляционных лопаток принимают

мм².

мм.