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 МДС магнитной цепи всей машины. Поэтому уменьшение зазора приводит к соот­ветственному уменьшению МДС магнитной цепи и намагничиваю­щего тока двигателя, благодаря чему возрастает его cos φ и умень­шаются потери в меди обмотки статора. Но чрезмерное уменьшение приводит к возрастанию амплитуды пульсаций индукции в воздуш­ном зазоре и, как следствие, к увеличению поверхностных и пульсационных потерь. Поэтому КПД двигателей с очень малыми зазорами не улучшается, а часто даже становится меньше.

В современных асинхронных двигателях зазор выбирают, исходя из минимума суммарных потерь. Так как при увеличении зазора по­тери в меди возрастают, а поверхностные и пульсационные умень­шаются, то существует оптимальное соотношение между параметра­ми, при котором сумма потерь будет наименьшей. Такие расчеты проводят на ЭВМ по оптимизационным программам. При учебном проектировании воздушный зазор следует выбирать, руководству­ясь данными выпускаемых двигателей (рис. 9) либо следующими приближенными формулами.

Для двигателей мощностью менее 20 кВт воздушный зазор, м:

– при 2р = 2 δ ≈ (0,3 + 1,5D) ∙ 10^–3;

– при 2р > 4 δ ≈ (0,25 + D) ∙ 10^–3.

Для двигателей средней и бо­льшой мощности

Либо выбор воздушного зазора производится по рис. 9. Окончательно принимаем величину воздушного зазора δ.

Рис. 9. К выбору воздушного зазора асинхронных двигателей

21. Расчет ротора.

Рекомендации по выбору Z₂ при известных Z₁ и 2p сведены в табл. 4.

Таблица 4

Рекомендуемые числа пазов роторов асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

2р	Число пазов статора	Число пазов ротора
		без скоса пазов	со скосом пазов
2	12	9*, 15*	–
	18	11*, 12*, 15*, 21*, 22	14*, (18), 19*, 22*, 26, 28*, (30), 31, 33, 34, 35
	24	15* (16)*, 17*, 19, 32	18, 20, 26, 31, 33, 34, 35
	30	22, 38	(18), 20, 21,23, 24, 37, 39, 40 25, 27, 29, 43
	36	26, 28, 44, 46	25, 27, 29, 43, 45, 47
	42	32, 33, 34, 50, 52	–
	48	38, 40, 56, 58	37, 39, 41, 55, 57, 59

Окончание табл. 4

2р	Число пазов статора	Число пазов ротора
		без скоса пазов	со скосом пазов
4	12	9*	15*
	18	10*, 14*	18*, 22*
	24	15*, 16*, 17, (32)	16, 18, (20), 30, 33, 34, 35, 36
	36	26, 44, 46	(24), 27, 28, 30, (32), 34, 45, 48
	42	(34), (50), 52, 54	(33), 34, (38), (51), 53
	48	34, 38, 56, 58, 62, 64	(36), (38), (39), 40, (44), 57, 59
	60	50, 52, 68, 70, 74	48, 49, 51, 56, 64, 69, 71
	72	62, 64, 80, 82, 86	61, 63, 68, 76, 81, 83
6	36	26, 46, (48)	28*, 33, 47, 49, 50
	54	44, 50, 64, 66, 68	42, 43, 51, 65, 67
	72	56, 58, 62, 82, 84, 86, 88	57, 59, 60, 61, 83, 85, 87, 90
	90	74, 76, 78, 80, 100, 102, 104	75, 77, 79, 101, 103, 105
8	48	(34), 36, 44, 62, 64	35, 44, 61, 63, 65
	72	56, 58, 86, 88, 90	56, 57, 59, 85, 87, 89
	84	66, (68), 70, 98, 100, 102, 104	(68), (69), (71), (97), (99), (101)
	96	78, 82, 110, 112, 114	79, 80, 81, 83, 109, 111, 113
10	60	44, 46, 74, 76	57, 69, 77, 78, 79
	90	68, 72, 74, 76, 104, 106, 108, 110, 112, 114	70, 71, 73, 87, 93, 107, 109
	120	86, 88, 92, 94, 96, 98, 102, 104, 106, 134, 136, 138, 140, 142, 146	99, 101, 103, 117, 123, 137, 139
12	72	56, 64, 80, 88	69, 75, 80, 89, 91, 92
	90	68, 70, 74, 88, 98, 106, 108, 110	(71), (73), 86, 87, 93, 94, (107), (109)
	108	86, 88, 92, 100, 116, 124, 128, 130, 132	84, 89, 91, 104, 105, 111, 112, 125, 127
	144	124, 128, 136, 152, 160, 164, 166, 168, 170, 172	125, 127, 141, 147, 161, 163

22. Внешний диаметр ротора, м,

D₂ = D – 2δ.

23. Длина магнитопровода ротора, м,

l₂ = l₁.

24. Зубцовое деление ротора, мм,

t_z2 = πD₂/Z₂.

25. Внутренний диаметр ротора равен диаметру вала, так как сердечник ротора непосредственно насаживается на вал;

D_j = D_B = k_BD_a, мм, коэффициент k_B определяется по табл. 5.

Таблица 5

Значения коэффициента k_B

h, мм	50...63		71. ..250	280...355		400.. .500
2p	2...6	2...8		2	4...12	4	6	8...12
kB	0,19	0,23		0,22	0,23	0,2	0,23	0,25

26. Ток в обмотке ротора, А,

I₂ = k_iI₁v_i,

где k_i = 0,2 + 0,8 cos φ;

(пазы ротора выполняем без скоса – k_ск = 1).

27. Площадь поперечного сечения стержня (предварительно), мм²,

q_п =

(плотность тока в стержне литой клетки принимаем J₂ = 2,5·10⁶ А/м²).

28. Паз ротора определяем по рис. 10. Принимаем b_ш, мм; h_ш, мм; h'_ш, мм.

а б

Рис. 10. Трапецеидальные пазы короткозамкнутого ротора:

а – полузакрытые; б – закрытые

Принимаем b_ш = 1,5 мм, h_ш = 0,7 мм, h'_ш = 0,3 мм.

Допустимая ширина зубца, мм,

(принимаем В_z2 = 1,8 Тл по табл. 3)

Размеры паза, мм (см. рис. 10):

;

;

.

29. Уточняем ширину зубцов ротора по формулам табл. 6.

Т аблица 6

Размеры зубцов фазных и короткозамкнутых одноклеточных роторов с прямоугольными и трапецеидальными пазами

Размер	Форма пазов ротора
	Фазный ротор			Короткозамкнутый ротор
	9,32а*	9,32б*		10 (а, б); 9,40*	9,41*
bzmax				–
bzmin				–
bz1/3				–
hz	–		–	hп – 0,1b2	hп – 0,1b2
b'z	–		–		–
b''z	–		–		–

^* Проектирование электрических машин / под ред. И.П. Копылова. М.: Высшая школа, 2002.

30. По допустимой индукции В_z2 (см. табл. 3) определяют ширину зубца ротора (см. рис. 10)

после чего рассчитывают размеры паза

b₁= ,

,

.

Полная высота паза, мм,

.

31. Площадь поперечного сечения стержня

.

Плотность тока в стержне, А/м,

J₂ =

32. Короткозамыкающие кольца (рис. 11, б). Площадь поперечного сечения кольца

а б

Рис. 11. Размеры замыкающих колец короткозамкнутого ротора:

а – со сварной обмоткой; б – с литой обмоткой

33. Основные размеры кольца.

Площадь поперечного сечения кольца, мм²

где

J_кл = 0,85J₂.

Размеры короткозамыкающих колец:

h_кл = 1,25h_п2;

b_кл =

D_к.ср = D₂ – h_кл.