4. Расчёт короткозамкнутого ротора

Короткозамкнутая обмотка ротора в виде беличьей клетки представляет собой замкнутую многофазную обмотку. Принято считать, что каждый стержень образует одну фазу короткозамкнутой обмотки, поэтому число её фаз равно числу пазов (m₂= Z₂), и обмотка каждой фазы имеет 0,5 витка, т.к. к каждой фазе относится один стержень с двумя прилегающими участками замыкающих колец, расположенных с разных торцов ротора. Обмоточный коэффициент такой обмотки равен единице.

В двигателях малой мощности обычно выполняют Z₂ < Z₁ по соображениям технологического и конструктивного характера. В более крупных двигателях иногда выполняют Z₂ > Z₁, чтобы ограничить чрезмерно большой ток в стержнях ротора и увеличить равномерность распределения проводников обмотки по окружности ротора.

4.1. Число пазов ротора Z₂ определяется по табл.4.1.

В двигателях при h ≥ 160 мм пазы ротора выполняет без скоса.

Таблица 4.1

Рекомендуемые числа пазов Z₂ короткозамкнутых роторов

Z1	2р
	2	4	6	8
24	15, 16, 17,19, 32	15, 16, 17,19, 32
30	22, 38
36	26,28,44,46	26, 46, 48	26, 46, 48
42	32, 33, 34, 50, 52
48	38, 40, 56, 58	34, 38, 56, 58, 62, 64		34, 36, 44, 62, 64
54			44, 64, 66, 68
60		50, 52, 68, 70,74
72		62, 64, 80, 82, 86	56, 58, 62, 82, 84, 86, 88	56, 58, 86, 88, 90
90			74, 76, 78, 80, 100, 102, 104
96				78, 82, 110, 112, 114

4.2. Внешний D₂ и внутренний D_j диаметры сердечника ротора

(рис.4.1), мм

D₂=D - 2; D_j  0,23 D_a.

Внутренний диаметр равен диаметру вала, так как сердечник ротора насаживают непосредственно на вал. Значение D_j округляют до целого числа миллиметров.

4.3. Длина сердечника ротора при h ≤ 250мм принимается равной длине сердечника статора, мм

.

4.4. Зубцовое деление ротора, мм

.

4.5. Ток (А) и площадь поперечного сечения стержня (мм² ) ротора

; .

Здесь: K_i - коэффициент, учитывающий влияние намагничивающего тока и сопротивление обмоток, определяемый по рис.4.2;

v _i - коэффициент приведения тока ротора к обмотке статора

.

Пазы короткозамкнутого ротора двигателей серии 4А заливают алюминием. Плотность тока в стержне ротора при закрытом обдуваемом исполнении IР44 двигателя выбирают в пределах J₂ = 2,5…3,5 А/мм², а при защищенном исполнении IP23 – на 10…15 % выше. При этом для машин больших мощностей (ближе к 100 кВт) следует брать меньшие значения плотности тока в указанных пределах.

4.6. В двигателях при высотах оси вращения h = 160…250 мм выполняют на роторе закрытые грушевидные пазы и зубцы с параллельными гранями (см. рис.4.3). При 2p≥4 принимают размеры шлица h_ш2 = 0,7 мм, b_ш2 = 1,5 мм и высоту перемычки над пазом h^’_ш2 = 0,3 мм. В двухполюсных двигателях выбирают h^’_ш2 = 0,85…1,5 мм и шлиц не выполняют.

4.7. Ширина зубца ротора, мм

,

где B_Z2 - допустимая индукция в зубце ротора по табл.3.1.

Листы ротора выполняются так же как статора из стали марки 2013 толщиной 0,5 мм и не изолируются; при этом K_C = 0,97.

4.8. Основные размеры паза ротора (см. рис.4.3 а), мм

;

;

.

Для высококачественной заливки пазов ротора алюминием необходимо, чтобы b_1p ≥ 3 мм. Если не выполняется это условие, рекомендуется при выбранном значении Z₂ увеличить B_Z2 в п. 4.7 или (и) увеличить J₂ в п. 4.5 в допустимых пределах. Если и эти варианты не дадут результата, следует выбрать другое число пазов ротора по табл.4.1.

Короткозамыкающее кольцо

Стержень

h1p

Рис.4.3. Фрагмент ротора с закрытыми грушевидными пазами и зубцами с параллельными гранями

и короткозамыкающим кольцом с вентиляционными лопатками

Размеры паза и зубца ротора округляют до десятых долей миллиметра.

4.9. Окончательные значения сечения стержня (мм²) и плотности тока (А/мм²)

;

.

Полученное значение плотности тока должно быть близким к значению в п.4.5. В противном случае допущена арифметическая ошибка в расчётах п.4.8.

4.10. Полная высота паза и расчетная высота зубца ротора, мм

,

.

4.11. Ток в короткозамыкающем кольце ротора, А

, где .

4.12. Короткозамыкающие кольца ротора (см. рис.4.3) имеют сечение в виде трапеции с площадью поперечного сечения, мм²

.

Плотность тока в кольцах J_кл выбирают в среднем на 15..20% меньше, чем в стержнях.

4.13. Средняя высота кольца выбирается из условия

.

Расчетное сечение колец литой обмотки ротора принимают равным , не учитывая утолщения в местах примыкания вентиляционных лопаток. Поэтому толщину кольца (мм ) рассчитывают по формуле:

.

14. Средний диаметр короткозамыкающего кольца

.