Глубокопазный ротор модернизированного асинхронного электродвигателя

Глубокопазный ротор модернизированного асинхронного электродвигателя содержит короткозамкнутую паяную или сварную обмотку. Обмотка состоит из стержней прямоугольного профиля увеличенного сечения и размещена в пазах сердечника ротора увеличенного сечения такого же профиля. Стержни обмотки выполнены из материала с увеличенным пропорционально увеличению их сечения удельным электрическим сопротивлением, что улучшает технические характеристики электродвигателя.

Полезная модель относится к электромашиностроению, а именно к асинхронным электродвигателям с короткозамкнутой обмоткой ротора.

Известна конструкция, принятая за прототип, содержащая глубокопазный ротор асинхронного электродвигателя с короткозамкнутой паяной или сварной обмоткой, состоящей из стержней прямоугольного профиля, размещенных в пазах такого же профиля, и колец короткозамыкающих, в которой пазы выполнены открытыми с расширением, верхняя кромка которого расположена на уровне верхней кромки стержня обмотки, каждая сторона расширения, примыкающая к стенке паза, имеет форму неравнобедренного треугольника с углом при вершине 90°, большая сторона треугольника расположена ближе ко дну паза, причем по оси стержней обмотки в верхней их части на длине несколько большей длины сердечника ротора выполнен продольный паз, а после установки стержня в паз сердечника ротора верхней части стержня придана V-образная форма, при этом стенки V-образной части стержня опираются на стенки расширенной части паза сердечника ротора (Патент РФ на полезную модель 54272, Н02К 17/20, 2006).

Недостатком вышеуказанной конструкции является то, что, позволяя произвести ремонт или модернизацию готового глубокопазного ротора асинхронного электродвигателя с возможностью увеличения сечения паза сердечника ротора и размещения в нем стержня обмотки ротора большего сечения, не решен вопрос увеличения или даже сохранения пускового момента.

Задачей предлагаемого технического решения является сохранение и, при необходимости, увеличение пускового момента электродвигателя по сравнению с тем пусковым моментом, который электродвигатель развивал до модернизации, и одновременно при этом, уменьшение градиента температур по высоте стержня при пуске, что обеспечивает уменьшение усталостных деформаций в вершине стержня и, соответственно, увеличение срока службы короткозамкнутой обмотки ротора.

Технический результат достигается тем, что в глубокопазном роторе модернизованного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутой паяной или сварной обмоткой, содержащей стержни прямоугольного профиля увеличенного сечения, размещенные в пазах сердечника ротора увеличенного сечения такого же профиля, и кольца короткозамыкающие, стержни обмотки ротора выполнены из материала с увеличенным пропорционально увеличению их сечения удельным электрическим сопротивлением.

Как известно из теории электрических машин, пусковой момент двигателя пропорционален , где - ток обмотки ротора, - сопротивление обмотки ротора, приведенные к статору.

Из этого соотношения следует, что увеличив сечение стержня обмотки ротора, но применив материал стержня с более высоким удельным сопротивлением, имеется возможность сохранить и даже увеличить пусковой момент.

В глубокопазном роторе при пуске, когда частота тока близка к частоте сети, происходит вытеснение тока ротора к внешней поверхности стержня в сторону воздушного зазора между ротором и статором.

Это вытеснение оценивается так называемой приведенной высотой стержня h_r, которая при прочих равных условиях пропорциональна h_r^0,5, где - удельное сопротивление материала стержня.

Соответственно приведенной (уменьшенной) высоте стержня увеличивается сопротивление этого участка стержня, определяющее величину пускового момента.

При использовании материала с увеличенным происходит увеличение приведенной высоты стержня h _r. Однако, так как возрастает в прямой пропорции к , а величина h_r в степени 0,5, то и в случае глубокопазного ротора пусковой момент возрастает с увеличением р. При этом из-за увеличенной приведенной высоты стержня уменьшается эффект вытеснения тока, уменьшается градиент температур по высоте стержня, уменьшаются термомеханические напряжения в вершине стержня, соответственно, увеличивается ресурс работы короткозамкнутой обмотки до разрушения.

Например, при модернизации двигателя типа АНЗ-4-16-45-8У3, используемого для привода воздуходувки медный стержень сечением был заменен на латунный стержень сечением . При сохранении неизменным пускового момента максимальный нагрев стержней при пуске был снижен примерно в 2,5 раза, что обеспечило безотказную работу электродвигателя, неоднократно выходившего до модернизации из строя из-за разрушения обмотки ротора.

Глубокопазный ротор модернизированного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутой паяной или сварной обмоткой, содержащий стержни прямоугольного профиля увеличенного сечения, размещенные в пазах увеличенного сечения такого же профиля сердечника ротора, и кольца короткозамыкающие, отличающийся тем, что стержни обмотки ротора выполнены из материала с увеличенным пропорционально увеличению их сечения удельным электрическим сопротивлением.