2.4. Расчет ротора.

Правильный выбор воздушного зазора δ во многом определяет энергетические показатели асинхронного двигателя. В современных асинхронных двигателях зазор выбирают, исходя из минимума суммарных потерь. Так как при увеличении зазора потери в меди возрастают, а поверхностные пульсационные уменьшаются, то существует оптимальное соотношение между параметрами, при котором сумма потерь будет наименьшей.

Зависимость воздушного зазора от внутреннего диаметра статора у двигателей серии 4А приведена в табл. 30.

2.4.1. Воздушный зазор и число пазов ротора.

Исследования, проведенные для изучения влияния соотношений числа зубцов на статоре и роторе на кривую момента, а также шумы и вибрации, позволили определить наилучшие сочетания Z₁ и Z₂ для короткозамкнутых двигателей с различными числами 2p. В двигателях малой мощности выполняют Z₂ < Z₁. Это объясняется рядом причин технологического характера, а так же тем, что с увеличением Z₂ ток в стержнях ротора уменьшается и в двигателях малой мощности их сечения становятся очень малыми.

Рекомендации по выбору Z₂ при известных Z₁ и 2p сведены в табл. 32:

	δ, м	Z2
Расчет	0,22·10-3	46

2. Внешний диаметр D₂.

D₂=D-2·δ;

	D2, м	D, м	δ, м
Расчет	0,107	0,108	0,22·10-3

2. Конструктивная длина сердечника ротора.

В машинах с h<0,25 м берут равной длине сердечника статора,

т.е. l₂= l_δ:

	lδ, м	l2, м
Расчет	0,104	0,104

2. Зубцовое деление t₂:

;

	lδ, м	t2, м	D2, м	Z2
Расчет	0,104	0,007	0,107	46

2. Bнутренний диаметр сердечника ротора D_j.

При непосредственной посадке на вал равен диаметру вала и может быть определен:

;

(значение коэффициента k_в приведены в табл. 33)

	Dj, м	kв	Da, м
Расчет	0,039	0,23	0,168

2. Коэффициент приведения токов.

Рассчитываем с учетом принятых для короткозамкнутой обмотки числа фаз и витков в фазе:

;

	vi	m	ω1	kоб1	Z2
Расчет	26,296	3	210	0,963	46

2.4.7. Предварительное значение тока в стержне ротора:

;

где k_i - коэффициент, учитывающий влияние тока намагничивания и сопротивления обмоток на отношение I_1н/I₂, его приближенное значение может быть взято из таблицы 34:

	I2, А	ki	I1н, А	vi
Расчет	151,732	0,864	6,679	26,296

8. Площадь поперечного сечения стержня q_c:

;

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

	qc, м2	I2, А	J2, А/м2
Расчет	4,34·10-5	151,732	3,5·106

2.4.9. Размеры шлица и высота перемычки над пазом.

В асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором серии 4А с высотой оси вращения h 0,25 м выполняют грушевидные пазы и литую обмотку на роторе . В двигателях с h<0,16м пазы имеют узкую прорезь со следующими размерами: b_ш2=1·10^-3 м и h_ш2=0,5·10^-3 м при высоте оси вращения h<0,1 м; b_ш2=1,5·10^-3 м и h_ш2=0,75·10^-3 м при высоте вращения h=0,112 - 0,132 м.

Принимаем:

	bш2, м	hш2, м	h´ш2, м
Расчет	1,5·10-3	0,75·10-3	0,3·10-3

2.4.10. Допустимая ширина зуба.

Ширина зубцов ротора определяется по допустимой индукции B_z2 (см. табл. 35):

;

	Bz2, Тл	Вδ, Тл	t2, м	lδ, м	lст2, м	kc	bz2, м
Расчет	1,8	0,846	0,007	0,104	0,104	0,97	3,542·10-3

2.4.11. Размеры паза b_1p, b_2p и h_1p.

Рассчитывают, исходя из сечения стержня q_c и из условия постоянства ширины зубцов ротора:

;

	b1p, м	D2, м	hш2, м	h´ш2, м	Z2	bz2, м
Расчет	3,395·10-3	0,107	0,75·10-3	0,3·10-3	46	3,542·10-3

;

	b2p, м	b1p, м	Z2	qc, м2
Расчет	1,016·10-3	3,395·10-3	46	4,34·10-5

;

	b2p, м	b1p, м	Z2	h1p, м
Расчет	1,016·10-3	3,395·10-3	46	0,0174

После расчета размеры паза следует округлить до десятых долей миллиметра.

	b1p, м	b2p, м	h1p, м
Расчет	3,395·10-3	1,016·10-3	0,0174

2.4.12. Полная высота паза h_п2:

;

	hп2, м	h´ш2, м	hш2, м	b1p, м	b2p, м	h1p, м
Расчет	0,0207	0,3·10-3	0,75·10-3	3,4·10-3	1·10-3	0,0174

13. Уточняем площадь сечения стержня q_c:

;

	qc, м2	b1p, м	b2p, м	h1p, м
Расчет	4,335·10-5	3,4·10-3	1·10-3	0,0174

13. Плотность тока в стержне J₂:

;

	J2, А/м2	I2, А	qc, м2
Расчет	3,5·106	151,734	4,335·10-5

13. Определение тока в замыкающих кольцах I_кл короткозамкнутых роторов.

Короткозамыкающие кольца литой обмотки обычно выполняются с поперечным сечением в виде неправильной трапеции, прилегающей одним из оснований к торцу сердечника ротора (см. рис. 10):

;

где: .

	Δ	p	Z2	Iкл, А	I2, А
Расчет	0,272	2	46	557,163	151,734

2.4.16. Плотность тока в замыкающих кольцах J_кл.

Выбирается в среднем на 15-20 % меньше, чем в стержнях. Это объясняется двумя причинами. Во-первых, замыкающие кольца, имея лучшие условия охлаждения по сравнению со стержнями, являются своего рода радиаторами, которые отводят тепло стержней, усиливая их охлаждение. Во-вторых, в машинах, в которых для улучшения пусковых характеристик используют эффект вытеснения тока, большое сопротивление короткозамыкающих колец снижает кратность увеличения общего сопротивления обмотки ротора при пуске.

;

	Jкл, А/м2	J2, А/м2
Расчет	2,975·106	3,5·106

17. Площадь поперечного сечения замыкающих колец q_кл:

;

	qкл, м2	Iкл, А	Jкл, А/м2
Расчет	1,873·10-4	557,163	2,975·106

17. Размеры замыкающих колец.

Выбирают таким образом, чтобы: b_кл=(1,1 - 1,25)·h_п2 (рис. 10):

b_кл=1,25·h_п2;

	bкл, м	hп2, м
Расчет	0,026	0,021

Расчетное сечение замыкающих колец литой обмотки, м², принимают

q_кл=а_кл^. b_кл

следовательно:

;

	акл, м	qкл, м2	bкл, м
Расчет	0,007	1,873·10-4	0,026

17. Средний диаметр замыкающих колец:

D_кл.ср=D₂-b_кл;

	Dкл.ср, м	D2, м	bкл, м
Расчет	0,0812	0,107	0,026