ГЛАВА 9 Проектирование асинхронных машин (967515), страница 17

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 17)

В большинстве асинхронны; двигателей с короткозамкнутым ротором с высотой оси вращения h ≤ 250 мм выполняют трапецеидальные пазы и литую обмотку на роторе (рис. 9.40). Размерные соотношения пазов b₁, b₂ и h₁ обеспечивают параллельность боковых граней зубцов. В двигателях с h < 160 мм пазы имеют узкую прорезь со следующими размерами: b_ш = 1,0 мм и h_ш = 0,5 мм при высоте оси вращения h < 100 мм; b_ш = 1,5 мм и h_ш = 0,75 мм при высоте вращения А = 112...132 мм. В двигателях с h = 160...250 мм выполняют трапецеидальные закрытые пазы (рис. 9.40, б) с размерами шлица b_ш = 1,5 мм и h_ш = 0,7 мм. Высота перемычки над пазом в двигателях с 2р > 4 выполняется равной h'_ш =0,3 мм, в двухполюсных двигателях h'_ш = 1,0...1,5 мм.

Размеры паза ротора рассчитывают исходя из требуемого сечения стержня q_с, полученного по (9.68), допустимой индукции в зубце и из условия постоянства ширины зубца, т. е. параллельности его граней.

По допустимой индукции (см. табл. 9.12) определяют ширину зубца ротора:

(9.75)

После чего рассчитывают размеры паза (рис. 9.40):

(9.76)

; (9.77)

. (9.78)

После расчета размеры паза следует округлить до десятых долей миллиметра и уточнить площадь сечения, стержня q_c:

q_c = (9.79)

Условия высококачественной заливки пазов алюминием требуют, чтобы диаметр закругления нижней части паза в двигателях c h ≤ 132 мм был не менее 1,5...2 мм, в двигателях с h ≥ 160 мм — не менее 2,5...3 мм.

В связи с округлениями результатов расчета необходимо просчитать ширину зубцов в сечениях b'_Z2 и b'_Z2 по окончательно принятым размерам паза:

(9.80)

(9.81)

При небольшом расхождении размеров b'_Z2 и b"_Z2 в расчете магнитного напряжения зубцов ротора используется средняя ширина зубца b_z2 = (b'_z2 + b"_z2) / 2. При заметных расхождениях расчет прово­дят так же, как для трапецеидальных зубцов ротора (см. ниже).

Расчетная высота зубца принимается равной:

h_z2 = h_п – 0,1 b₂. (9.82)

В двигателях с высотой оси вращения h = 280...355 мм выполня­ют закрытые пазы ротора: при 2р ≥ 4 — трапецеидальные, сужаю­щиеся в верхней части, и при 2р = 2 — лопаточные (рис. 9.41).

Для расчета размеров трапецеидальных сужающихся в верхней части пазов целесообразно использовать графоаналитический метод, аналогичный описанному в § 6.5 для пазов всыпной обмотки статора. Наименьшая допустимая ширина зубца b_zimm находится по В_z2mах (см. табл. 9.12). На построенном в достаточно большом масштабе эскизе зубцового деления ротора, изменяя b₂ и b_п, графически определяют размеры паза по заданной площади сечения стержня q_c, при которых B_z2max остается в допустимых пределах. Высота перемычки над пазом принимается равной h'_ш = 0,5 мм. Диаметр закругления верхней части паза должен быть не менее b₁ ≥ 3,5...4 мм. По­сле построения определяют ширину зубца ротора:

(9.83)

(9.84)

Расчетная высота зубца

h_z2 = h_п - 0,1b₂. (9.85)

Рис. 9.41. Характерные размеры зубцовой зоны короткозамкнутого ротора:

а — с трапецеидальными пазами; б — с лопаточными пазами

В лопаточных пазах (рис. 9.41, б) высоту верхней части паза h_в для получения наибольшего эффекта вытеснения тока во время пуска при литой алюминиевой обмотке выполняют равной 15...16 мм. Размеры нижней части лопаточных стержней рассчитывают, исходя из сечения стержня q_c и постоянства ширины зубцов ротора:

(9.86)

где b_z2н — ширина зубца на нижнем участке, определяемая по допус­тимой индукции в зубцах ротора (см. табл. 9.12); h'_ш — высота перемычки над пазом. Для двигателей с 2р = 2 принимают h' _ш - 1...2 мм.

Ширина верхней части стержня

b_В = (0,5...0,65) b_1н. (9.87)

Требуемое сечение нижней части стержня

q_с.н = q_c – q_{c.в. .} (9.88)

где сечение верхней части стержня

q_с.в. = b_в (h_в – 0,11 b_в). (9.89)

Диаметр закругления нижней части стержня

(9.90)

Наименьший допустимый размер b_2н = 3...4 мм.

Если по (9.90) b_2н < 3 мм, следует или уменьшить сечение стерж­ня (увеличить плотность тока в нем), или несколько увеличить ин­дукцию в зубцах ротора.

Расстояние между центрами закруглений нижней части стержня

h_1н = (b_1н - b_2н) (9.91)

После округления полученных размеров до десятых долей миллиметра уточняют площадь сечения стержня ротора: q_c.в. по (9.89) и

q_c.н = (9.92)

q_c = q_c.в + q_c.н (9.93)

Размеры зубцов в верхних и нижних частях рассчитывают раздельно.

Размеры верхней части зубца:

B_{Zв max} = (9.94)

b_{Zв min} = (9.95)

где h'_в = h_в + h'_ш.

Размеры нижней части зубца:

(9.96)

(9.97)

Расчетная высота участков зубца:

верхнего

h_Zв = h'_в ; (9.98)

нижнего

a_Zн = h_н - 0,1b_2н. (9.99)

В короткозамкнутых роторах с обмоткой из вставных алюминиевых шин выполняют открытые прямоугольные пазы (рис. 9.42). Размеры паза находят исходя из допустимой ширины зубца b_Z2min, определенной по допустимой B_z2max (см. табл. 9.12). Ширина паза

(9.100)

где S_п2 — полная площадь поперечного сечения паза, которую предварительно берут равной:

S_п2 ≈ 1,1 q_с.

Из двух возможных значений b_п, полученных по (9.100), следует выбрать значение, удовлетворяющее требованиям конструкции. Ширина алюминиевой шины должна быть меньше ширины паза в штампе на припуск на сборку сердечника Δb_П (см. табл. 9.14). Размеры паза окончательно определяют после выбора стандартного сечения и размеров алюминиевой шины (табл. П 3.7).

Высота паза

h_П = h_с + Δh_П + h_ш, (9.101)

где Δh_П определяют по табл. 9.14; h_ш — высота шлица, в роторах такой конструкции вы­полняется равной 4 мм;

высота стержня

h_c = q_c / b_c.

Наибольшая и наименьшая ширины зубцов при прямоугольных пазах ротора определяются по (9.61) и (9.63). Расчетная высота зубца принимается равной высоте паза:

h_z = h_п.

9.8.3. Сердечники роторов

Сердечники роторов асинхронных двигателей при D₂ < 990 выполняют с непосредственной посадкой на вал без промежуточной втулки. В двигателях с высотой оси вращения h ≤ 250 мм применяют посадку сердечников на гладкий вал без шпонки. В двигателях больших размеров сердечники крепят на валу с помощью шпонки. Ее диаметр ротора превышает 990 мм, то сердечник шихтуют из от­дельных сегментов и крепят на втулке ротора или на продольных ребрах, приваренных к валу (оребренные валы) (см. гл. 8).

В большинстве двигателей с высотой оси вращения h ≥ 250 выполняют аксиальные каналы в целях некоторого улучшения условий охлаждения ротора и снижения его массы и момента инерции.

Рис. 9.42. Характерные размеры зубцовой зоны

короткозамкнутого рото­ра с обмоткой из

встав­ных прямоугольных алю­миниевых шин

Рис. 9.43. Аксиальные вентиляционные

каналы в сердечнике ротора:

а — расположение каналов в один ряд(m_к2 = 1);

б — расположение каналов в два ряда (m_к2 = 2)

Аксиальные каналы (рис. 9.43) могут быть расположены в одном ряду (m_к2 = 1) или при больших диаметрах ротора в двух рядах (m_к2 = 2). Число аксиальных каналов в сердечнике ротора обычно колеблется от 9 до 12, а их диа­метр (d_к2) — в пределах от 15 до 30 мм. Большие диаметры вы­полняют в роторах двигателей с большим числом полюсов. При расположении каналов в два ряда их диаметры уменьшают.

Радиальные каналы в сердечнике ротора, так же как и в статоре, выполняют лишь при длине сердечника, превышающей 0,25...0,3 м. В таких роторах необходимо предусматривать также и выполнение аксиальных каналов, которые служат для прохода охлаждающего воздуха к радиальным каналам.

Наличие каналов, их диаметр и расположение оказывают влияние, на магнитное напряжение ярма ротора и должны учитываться при расчете магнитной цепи.

Внутренний диаметр сердечника ротора D_j при непосредственной посадке на вал равен диаметру вала D_В и может быть определен по формуле

D_B ≈ k_B D_a. (9.102)

Значения коэффициента k_B даны в табл. 9.19.

Таблица 9.19. Значения коэффициента

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

Если сердечник ротора насажен на втулку или оребренный вал, то внутренний диаметр D_j, м, определяется исходя из допустимой индукции в ярме ротора (см. § 9.9) с использованием следующих вы­ражений:

h_j = Ф/ (2B_j l_ст2 k_c); D_j = D₂ – 2 (h_п2 + h_j).

9.9. РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ

Расчет магнитной цепи проводят для режима холостого хода двигателей, при котором для асинхронных машин характерно относительно сильное насыщение стали зуб­цов статора и ротора. Как отмечено в гл. 4, насыщение зубцовых зон приводит к упло­щению кривой поля в воздушном зазоре (рис. 9.44). Пересечение реальной (уплощен­ной) кривой поля 2 в зазоре с основной гармонической 1 происходит в точках, отстоящих от оси симметрии одного полупериода кривой на угол 35°. Поэтому за расчетную индукцию принимается не амплитудное значение, а В_расч = В_max cos ψ ≈ В_max cos 35° ≈ 0,82 B_max. По В_расч следует

Характеристики

Список файлов книги