Ротор асинхронной машины

МАШИНЫ5 Х ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(57) Сущность изобретения: ротор содержит шихтованный магнитопровод с пазами 3. Стержни 4 обмотки выполнены в.аиде входящих одна в другую гребенок иэ продольных пластин 5 и 6, изолированнмх прокладками 7, По торцам стержни 4 присоединены к короткозаг ькающим кольцам, Электрическая емкость между пластинами 5 и 6 обеспечивает улучшение пусковых характеристик и повышение КПД при пониженной частоте вращения. 5 ил.Изобретение относится к асинхроннымэлектрическим машинам и может быть использовано в любых электрических машинах, в которых для обеспечения вращенияротора используется обмотка типа "беличьей клетки",Цель изобретения - улучшение пусковых свойств асинхронных машин и повышение КПД эа счет увеличенияэлектромагнитного момента.На фиг.1 представлена проекция роторас сечениями А - А и В-В на фиг,З, на фиг,2 -вид Г на фиг.З; на фиг.З - сечение С-С нафиг.2; на фиг.4 - схема замещения однойфазы роторной обмотки; на фиг.5 дана векторная диаграмма напряжений и токов одной фазы роторной цеди,Ротор асинхронной машины содержитвал 1 с цилиндрическим шихтованным маг-нитопроводом 2, в котором выполнены продольные пазы 3 с размещенными в нихразделенными на две части стержнями 4 обмотки, каждый из которых выполнен в видегребенок с зубцами в виде пластин 5 и 6 изтокопроводящего материала, разделенных 25между собой изоляционными прокладками7. На одном торце ротора пластины 5 замкнуты короткозамыкающим кольцом 8, а надругом торце пластины 6 замкнуты короткозамыкающим кольцом 9, Торцевые поверхности пластин 5, примыкающие ккороткозамыкающему кольцу 8, изолированы от него изоляционными вставками 10, асоответствующие торцевые поверхностипластин 6 изолированы от кольца 9 иэоляционными вставками 11, Таким образомстержни 4 обмотки по конфигурациидействительно представляют собой гребенки с пластинчатыми зубцами, заходящимидруг в друга по всей длине, и при этом изолированные между собой.На нижней части пластин 5 и 6, примыкающей к противоположным короткозамыкающим кольцам 8 и 9, от которых ониизолированы, выполнены выступы 12 и 13, 45соответственно, направленные внутрь паза3, Глубина выступов 12 и 13 определяется стаким расчетом, чтобы их можно было замкнуть соответствующими перемычками 14 и15, не замыкая при этом другие пластины, 50идущие к соответствующему и ротивоположному короткозамыкающему кольцу 8 или 9.Таким образом, в нижней части выступы 12и 13 замкнуты токопроводящими перемычками 14 и 15, соответственно, для чего пазы 553 в местах, примыкающих к торцам ротора1, имеют дополнительные ступенчатые углубления, выполненные на части длины паза 3 и заканчивающиеся в радиальномнаправлении цилиндрическими участками,Перемычки 14 и 15, в свою очередь, соединяются со стержнями 16 и 17, соответственно, заложенными в узкие щели паза 3. В нижней части паза 3 стержни 16 и 17 электрически соединены с внутренними дополнительными токопроводящими цилиндрическими стержнями 18 и 19, расположенными в теле ротора 2. Внутренние дополнительные цилиндрические стержни 18 и 19 выходят на соответствующую торцовую поверхностьротора 2 и с помощью перемычек 20 и 21, соответственно, электрически соединяются с соответствующими короткоэамыкающими кольцами 8 и 9. При этом пластины 5 и 6, составляющие стержни 4, выполняют функции конденсатора, включенного в роторную цепь, Токопроводящие стержни 16 и 17 и внутренние дополнительные цилиндрические токопроводящие стержни 18 и 19, углубленные в тело ротора 2, имеют повышенное индуктивное сопротивление.Схема замещения комплексного сопротивления представлена на фиг,4, она состоит из конденсатора 22 (Хс), емкость С которого зависит от глубины паза 3, длины ротора 2, количества пластин 5 и 6 и толщины изоляционных прокладок 7. Индуктивное сопротивление 23 (Х) определяется магнитным потоком, создаваемым в роторе 2, Резистор 24 (Я 2) характеризуется шунтирующим влиянием перемычек 14 и 15, сопротивлением внутренних дополнительных цилиндрических стержней 17 и 19, перемычками 20 и 21 и короткозамыкающими кольцами 8 и 9. Значение Вг завйсит от частоты тока ротора: 12=11 Я, где т 1 - частота сети; Я - скольжение, определяется большим индуктивным сопротивлением рассеяния и это сопротивление тем больше, чем выше частота тока ротора. Резистор 25 (Б 1) является омическим сопротивлением пластин 5 иб.Комплексное сопротивление ротора может быть вычислено по формуле;) ХссЙ 2 - ) ХсАсинхронная электрическая машина с предложенным ротором работает следующим образом. При пуске частота тока ротора равна частоте сети, а э,д.с, ротора равнаЕ =4,44 Ф Ы Кгяр.где Фп)- магнитный поток,Коб. - Обмоточный ко эффициен ),ЮрЧИСЛО ВИТКВ ОГ)Мостки ))Индуктивное сопротивление 23 паи пускеопределяется по формуле; Хс2 К 11 Я С где С - емкостное сопротивление, определяемае пластинчатым строением стержня,имеет, наоборот, минимальную величину(режим пративовключения во внимание, непринимается), Сопротивление йг имеет максимальное значение благодаря большому 20индуктивному рассеянию. Его шунтирующим влиянием при пуске для простоты расчета можно пренебречь. Тогда комплексноесопротивление можно приближенно вычислить; 25=- +ЛХ- Х,),ЗО Соответствующим подбором емкастного сопротивления Хс можно в значительной мере компенсировать индуктивное сопротивление, 35На фиг,5 дается сравнительное представление о соотношениях тока и напряжения для традиционного электродвигателя (пунктирная линия) и предложенного. Благодаря наличиа пластинчатой структуры 40 стержней ротора и образованному эа счет этого емкостному сап рати влснию угол сдвига р между напрякением,- й током 1 р (сплошная линия) уменьшается. Как известна, электромагнитный момент асинхронной 45 машины может быть найден из формулы: где К - коэффициент пропорциональности,Из формулы следует, что пусковой момент двигателя будет у предложенной машины значительно больше, чем у традиционной, Па мере разгона ротора, частота тока будет уменьшаться и при выходе 55 на номинальный режим скольженле обычно составляет Я .= 0,02 - 0,04. Это означает, что индуктивное сопротивление Х будет очень . мало, а индуктивным сопротивлением расХ=2 К 11 Я-г,5 где 1 г - индуктивное сопротивление, определяемое магнитным потоком и при пуске (5=1) имеет максимальное значение, в то же время емкостное сопротивление, находящееся по формуле; 10 сеяния й также можно пренебречь. Емкостное сопротивление пластин 5, 6 стержней 4 стремится к бесконечности, Тогда комплексное сопротивление ротора будет приближенно определяться следующим выражением:Лр =В+ ВгВ номинальном режиме асинхроннаямашийа с предложенной конструкцией ротора практически ничем не будет отличатьсяот обычной асинхронной машины," Таким образом, асинхронная машина спредложенным ротором имеет при пускеемкостное сопротивление в раторнсй цепи,что приведет к повышению коэффициентамощности во всем диапазоне скоростей отО до номинальной, повышению пусковогомомента и снижению пусковых токов. Этоопределяет и более высокий к,п.д, машины.Таким образом, изобретение позволяетулучшить пусковые свойства ротора и повысить к.п,д, на низких оборотах, обеспечиваяболее высокий коэффициент мощности, благодаря использованию ротора пластинчатой конструкции, пластины котороговыполняют роль регулируемого емкостногосопротивления. При этом обеспечиваются иболее высокие пусковые моменты,Формула изобретенияРотор асинхронной машины, содержащий шихтованный магнитопровод с продольными пазами, в которых уложеныстержни обмотки, состоящие из изолированных одна от другой частей, замкнутых поторцам магнитаправада короткозамыкающими кольцами, о т л и ч а ю щ и й с я ем,что, с целью улучшения пусковых свойств иповышения КПД при пониженной частотевращения, продольные пазы выполнены соступенчатыми углублениями, на торцах магнитопровода, заканчивающимися в радиальном направлении цилиндрическимиучастками, ротор снабжен дополнительными цилиндрическими токопроводящимистержнями, размещенными в цилиндрических участках углублений и электрически соединенными с близлекащимикораткозамыкаащими кольцами, а стержниобмотки выполнены в виде гребенак с зуб-цами в виде заходящих одна в другую повсей длине пластин, изолированных междусобой и от противоположного кароткаэамыкающего кольца, имеющих размещенные вуглублениях пазов выступы, которые замкнуты между собой и соединены с цилиндрическими токопроводящими стержнями,1817870 Составитель Л.КруковскийТехред М,Моргентал Корректор А. Козориэ Редак КНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 каз 1742 ВНИИПИ Г Тиражарственного комитета по изобрет 113035, Москва, Ж-ЗБ, Рэущск Подписноеям и открыти наб 4/б