Ротор короткозамкнутого асинхронного двигателя
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (s»s Н 02 К 1/22
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ йЬ= пг (21) 4844110/07 (22) 01.07.90 (46) 28.02.93, Бюл. N. 8. (71) Смоленский филиал Московского энергетического института (72) С,ll.Êóðèëèí, А.Е.Малиновский, В,Ф.Мартынов и Л.Н.Макаров (56) Цыбулевский Ф.И. и др, Расчет установившегося режима асинхронного короткозамкнутого двигателя с чередующимися пазами на роторе, — Известия вузов. Электромеханика, 1989, N-З,,с. 44-50.
Авторское свидетельство СССР
N. 807449, кл, Н 02 К 1/22, 1978.
Изобретение относится к электрическим асинхронным машинам и предназначено для двигателей; работающих в напряженном тепловом режиме.
Цель изобретения — улучшение пусковых и энергетических характеристик двигателя путем повышения использования обмотки ротора за счет равномерного распределения токов по чередующимся стержням.
На чертеже показаны чередующиеся пазы ротора клинообразной и овальной форм, обозначены основные размеры. Высота h Обмотка работает следующим образом. При пуске двигателя ток в клинообразном стержне вытесняется в его верхнюю часть, имеющую высоту „„59„„1798857 А1 2 (54) РОТОР КОРОТКОЗАМКНУТОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ (57) Сущность изобретения: ротор содержит чередующиеся по окружности стержни двух видов — овальные и клинообразные, обращенные широкой стороной к оси ротора. Приведено математическое выражение, определяющее соотношение между размерами пазов. Изобретение улучшает пусковые и энергетические характеристики. 1 ил. что обеспечивается соответствующим выбором размера йг. Часть обмотки ротора, состоящая из стержней овальной формы и верхних частей клинообразных стержней представляет собою пусковую обмотку двигателя. Значительное активное и небольшое индуктивное сопротивления пусковой обмотки обеспечивают двигателю высокие пусковые показатели. В номинальном режиме совместно с Q овальным работает весь клинообразный 00 стержень. Совокупность овальных и клино- (. ф образных стержней образует рабочую об- (Л мотку двигателя. Соответствующий подбор с размеров пазов рабочей обмотки обеспечивает одинаковую плотность тока в стержнях и минимальные для данной мощности электрические потери в них. Пренебрегая на этапе выбора размеров пазов малыми сопротивлениями короткозамыкающих колец и дифференциального рассеяния, считаем стержни обмотки ротора включенными параллельно, Для падения напряжения на стержнях справедливо 1798857 KR= 6, Кх= 0,45 11Z1=12Z2, (1) где 11, 12 — токи клинообразного и овального стержней, А; Z1 = R3+(SХ1) 22 = ПЯ + (SX2) — их полные сопротивления, Ом; R1, R2 — активные сопротивления стержней, Ом; Х1, X2 —.индуктивные сопротивления, со ответствующие полям пазового рассеяния Ом; S — скольжение, о.е. Активные сопротивления стержней on ределяются площадями их сечений S1 и S2 В1=р 5 и R2 =p (2) I I где р- удельное сопротивление материал стержней, Ом м; 1 — длина стержней, м. Выражая. падения напряжения на стер жнях по (1) через плотности тока, получим г Х1 ) ь г Л1 X2)2 > 11 l2 В связи с тем, что 11>! 2, значительная доля ° пускового тока замыкается через верхнюю часть клинообразного паза. Высокое актив15 ное и малое индуктивное сопротивление последней приводят к повышению активного и снижению индуктивного сопротивления всей пусковой обмотки и, следовательно, к дополнительному(по сравнению с прототиа 20 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 25 основном за счет овальных стержней, э ток верхних частей бутылочных стержней, вследствие высокой индуктивности последних, имеет реактивный характер и способствует общему повышению пускового тока. 30 Таким образом за счет лучшего использования пусковой обмотки в асинхронных двигателях с предлагаемой конструкцией ротора достигается улучшение пусковых характеристик. 35 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. 40 Равенство плотностей токов, согласно (3), достигается при R2) (3) 1+(S. Х1 )г .где 11 = и 12 = — — плотности тока в 11 12 S1 S2 стержнях клинообразной и овальной форм, А/м . В режиме пуска соответствующем скольжению S-1 пусковые значения сопротивлений клинообразного стержня 11 1г где KR, Кх — коэффициенты учитывающие аффект вытеснения тока, о,е. Сопротивления овального стержня практически не меняются, так как его высота выбирается для медных стержней Хг г 2 Б (4) Полагая h2 =11 мм, X24 Х1 " К h2 = 15мм, 1 что исключает влияние вытеснения тока. Величины KR, Кх зависят от высоты клинообразного стержня, его материала и козффициента З Лг 5 Ч1 р bg Их средние значения 1 1п = KR R1, Xin = Кх X1 для алюминиевых стержней определяют среднее соотношение плотностей токов в,стержнях при пуске 5 где h; i(2- удельные магнитные проводимости пазового рассеяния клинообразных и овальных пазов. о.е„с учетом (2) вместо (4) запишем Площадь любого стержня удобно определить относительно площади описанного прямоугольника с шириной, равной макси1798857 066+ +— 1 — а 3..а bs h1 "2 3 Ь () b2 Ks1 Ь, h (5) >2 Ьг hz (6) b1h1 Ksz z bzhz К51 Х! КЯ1 = — 2(1 +Ð) 25 ЗЬ1 у() Ьз 066+ +— З.а Ьз х b1 h1 1 — 021а ь ь2 2 1+р мэльной ширине стержня. и высотой, равной высоте стержня, Относительные площади стержней клинообразной и овальной форм После этого условие равенства плотностей токов в стержнях приобретает вид 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 Ьз где P = овальных стержней Ksz =1 — (1 — — )а=1 — 0,21 а Л где а= Ьг Удельная магнитная проводимость клинообразного паза где коэффициент уИ) определен по формуле у (P) =P(1,664 — 1.038 3) +0,375 . Удельная магнитная проводимость овального паза с учетом принятых обозна- 45 чений Az =066+ + Ьз После этого соотношение (7), определяющее размеры пазов и обеспечивающее равные плотности токов в стержнях, приобретают окончательный вид 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 короткозамкнутых конструкций из медных или латунных стержней. Формула изобретения Ротор короткозамкнутого асинхронного двигателя, содержащий чередующиеся по окружности стержни двух видов, одни из которых выполнены овальными, о т л и ч эю шийся тем, что, с целью улучшения пусковых и энергетических характеристик двигателя, остальные стержни выполнены клинообразными, обращенными широкой стороной к оси ротора, са следующим соотношением между размерами пазов: где h1 — высота стержней клинообразной формы; hz — высота стержней овальной формы; b1 — максимальная ширина стержней клинообразной формы; bz — максимальная ширина стержней овальной формы; hs — высота шлица: bs — ширина шлица: а=; ф.= Ьг b1 bs у(ф) —. функция отношения — —, b1 1798857 Составитель Н,Полякова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М,щаро и Заказ 776 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж-35. Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101