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

Рис. 9.44. Распределение индукции в воздушном

за­зоре асинхронного двига­теля:

1 — ненасыщенного (синусои­дальная кривая);

2 — насы­щенного (уплощенная кривая)

определить Н_расч по основной кривой намагничивания и увеличить затем результат в k = 1/ 0,82 раз, приведя напряженность к амплитудному значению индукции. Для воздушного зазора, имеющего линейную зависимость Н = f (B), эта операция равносильна непосредственному определению магнитного напряжения зазора по В_δ. При определе­нии магнитных напряжений участков магнитной цепи с нелинейны­ми магнитными характеристиками влияние уплощения учитывается специальными кривыми намагничивания для зубцов и ярм асинх­ронных двигателей, построенными по основной кривой намагничи­вания с учетом указанных зависимостей. При этом принимают

а_δ = 2/ π ≈ 0,637 и k_в = π / (2) ≈ 1,11.

Марку электротехнической стали рекомендуется выбирать в за­висимости от высоты оси вращения проектируемого асинхронного двигателя:

Марка стали.........	2013	2212	2214	2312	2412
Высота оси вращения, мм.	45...250	160...250	71...250	280...355	280...560

Расчет магнитной цепи проводят в следующей последовательно­сти.