Ротор короткозамкнутого асинхронного двигателя Советский патент 1993 года по МПК H02K1/22 

hZH2Z2, (1)

где И. 12 - токи клинообразного и овального стержней. А;

Д

(SXi)2 ,

Z2 + (S-Xz)2 - их полные сопротивления, Ом;

, Ri, R2 активные сопротивления стержней, Ом; -.

Xi.Xa- индуктивные сопротивления, соответствующие полям пазового рассеяния, Ом;

S - скольжение, о.е.

Активные сопротивления стержней определяются площадями их сечений Si и S2

и R2 p--gr,(2)

где р- удельное сопротивление материала стержней, Ом м;

I - длина стержней, м.

Выражая падения напряжения на стержнях по (1) через плотности тока, получим

AT

R2

):

Xl

lT7-

(3)

12

St

и 2 - - плотности тока в

Ь2

стержнях клинообразной и овальной форм, А/м2.

В режиме пуска соответствующем скольжению пусковые значения сопротивлений клинообразного стержня

Rin KR -Ri , Хщ КХ -Xv

где KR, Kx - коэффициенты учитывающие эффект вытеснения тока, о.е.

Сопротивления овального стержня практически не меняются, так как его высота выбирается для медных стержней

tl2 « 11 ММ,

для алюминиевых стержней

П2 15 ММ,

что исключает влияние вытеснения тока.

Величины KR, Кх зависят от высоты клинообразного стержня, его материала и ко- эффициекта

л - bs

0 БГИх средние значения

KR« 6, Кх« 0,45

определяют среднее соотношение плотностей токов в.стержнях при пуске

«

12

Т-ьШ

R1

+ (

0,45 .

Я1

)

(-tV

i

В связи с тем, что И 2, значительная доля пускового тока замыкается через верхнюю часть клинообразного паза. Высокое активное и малое индуктивное сопротивление последней приводят к повышению активного и снижению индуктивного сопротивления всей пусковой обмотки и, следовательно, к дополнительному (по сравнению с прототи- пом) повышению пускового момента и снижению пускового тока. Такой характер процессов при неподвижном роторе отличает предлагаемый ротор от прототипа. В последнем пусковой момент создается в основном за счет овальных стержней, а ток верхних частей бутылочных стержней, вследствие высокой индуктивности последних, имеет реактивный характер и способствует общему повышению пускового тока. Таким образом за счет лучшего использования пусковой обмотки в асинхронных двигателях с предлагаемой конструкцией ротора достигается улучшение пусковых характеристик.

В номинальном режиме необходимо иметь равные плотности токов в стержнях, так как перегрузка хотя бы одного из них током приведет к общему повышению электрических потерь в роторе.

Равенство плотностей токов, согласно

(3), достигается при

45

Х2 21/л

Ж-7Г- (4)

Полагая

Х2 Я2

хг 7Г

где AI ;Аг- удельные магнитные проводимости пазового рассеяния клинообразных и овальных пазов, о.е., с учетом (2) вместо (4) запишем

51 Я2

52 1Г

Площадь, любого стержня удобно определить относительно площади описанного прямоугольника с шириной, равной максимальной ширине стержня, и высотой, равной высоте стержня. Относительные площади стержней клинообразной и овальной форм

Si 01 hi

Ksi

(5)

KS2

S2

D2 h 2

(6)

После этого условие равенства плотностей токов в стержнях приобретает вид

KS2 J2

Ksi Ai

(7)

Отметим, что правая часть (7) зависит только от формы (относительных размеров) пазов и может быть вычислена до определения их абсолютных размеров.

По (5).(6) для относительной площади клинообразных стержней

Ksi-J41+/) a bs.

где / -т-- овальных стержней

bi

ж

Ks2 1 -(1 --j-)a«1 -0,21 a

где a

.k. h2

Удельная магнитная проводимость клинообразного паза

hi

hs

.66 +

1 -а 3 -а

+

hs

bs

hi

3 bi

vtfH-g(8)

Выбор размеров клинообразного и овального пазов по (8) снижает электрические потери в стержнях до минимального уровня. Малая (по сравнению с бутылочным пазом) удельная магнитная проводимость клинообразного паза определяет повышенный коэффициент мощности двигателя.

Таким образом применение чередующихся клинообразных и овальных пазов при выборе их размеров по (8) обеспечивает улучшение энергетических характеристик двигателя.

Применение для роторов с чередующимися стержней клинообразной формы расширяет технологические возможности изготовления таких роторов, так как включает в их число обмотки в виде сварных корот- козамкнутых конструкций из медных или латунных стержней.

Ф о рмула изобретения

Ротор короткозамкнутого асинхронного двигателя, содержащий чередующиеся по окружности стержни двух видов, одни из которых выполнены овальными, отличающийся тем, что, с целью улучшения пусковых и энергетических характеристик двигателя, остальные стержни выполнены клинообразными, обращенными широкой стороной к оси ротора, со следующим соотношением между размерами пазов:

blhl. 2-1 ° 21 a

Ь2 h2

1 +JT

где коэффициент у(#) определен по формуле У (/)Ј( 1,664 -1.038/)+0.375 . Удельная магнитная проводимость овального паза с учетом принятых обозначений

. hs

3 -a

bs

После этого соотношение (7), определяющее размеры пазов и обеспечивающее равные плотности токов в стержнях, приобретают окончательный вид

bi -hi 2

Ь2 П2

1 -0.210:

1+0

0.66 +3 -a

а + hs

bs

hi

45

3 bi

y(V)+-i|

где hi-- высота стержней клинообразной формы;

h2 - высота стержней овальной формы;

bi максимальная ширина стержней клинообразной формы;

Ьг - максимальная ширина стержней овальной формы;

hs - высота шлица:

bs - ширина шлица:

«-Јh2

д-Jbs. Р- bi

y(/J) - функция отношения bs

bi