Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Или фигурные пазы
Необходимость обеспечения высоких пусковых моментов для нормальной работы ряда приводов привела к довольно широкому распространению асинхронных двигателей с роторами, имеющими двойную беличью клетку со вставными стержнями, или фигурные пазы, залитые алюминием. В последние годы получили распространение также двухклеточные роторы с литыми обмотками. Конфигурация и размеры пазов с литыми обмотками не связаны какими-либо ограничениями, налагаемыми сортаментами профильной меди или латуни, поэтому они могут быть выполнены более рационально с точки зрения использования зубцовой зоны ротора и обеспечения высоких пусковых характеристик по сравнению со сварными клетками. Расчет магнитной цепи двигателей с фигурными стержнями или с двойной клеткой на роторе не отличается от расчета обычных асинхронных машин. Некоторая особенность расчета магнитного напряжения зубцовой зоны ротора учтена в расчетных формулах, приведенных в §8. Здесь и далее фигурный стержень литой обмотки ротора будем рассматривать как двойную клетку ротора, причем к пусковой клетке отнесем верхнюю (прямоугольную или полуовальную – в зависимости от формы фигурного паза) часть стержня, а к рабочей клетке – его нижнюю часть. Расчет параметров двухклеточного ротора встречает существенные затруднения, так как распределение токов между стержнями верхней и нижней клеток определяется как соотношением их активных сопротивлений, так и частотой скольжения. В то же время при больших скольжениях распределение плотности токов в пределах сечений каждого из стержней также неравномерно из-за действия эффекта вытеснения тока. При ручном расчете параметров двухклеточных роторов применяют приближенные методы. Наиболее удобны методы, позволяющие получить общее выражение для активного и индуктивного сопротивлений обеих обмоток ротора и с учетом распределения токов между стержнями верхней и нижней клеток в зависимости от скольжения ротора. Это дает возможность проводить расчет рабочих и пусковых характеристик двигателей по формулам для машин с одноклеточными роторами. Рассмотрим один из таких практических методов расчета параметров двухклеточного ротора.
Схема замещения фазы двухклеточного ротора представлена на рис. 52. Как видно, сопротивления рабочей и пусковой клеток включены параллельно. Ветвь а - б - в содержит сопротивление верхней (пусковой) клетки, ветвь а - г - в – сопротивления нижней (рабочей) клетки. Схеме замещения соответствует система уравнений (273) В этих уравнениях и на схеме замещения , – токи в стержнях верхней и нижней клеток; и – активные, а и – индуктивные • сопротивления соответственно верхней и нижней клеток; – сопротивление взаимной индукции между стержнями верхней и нижней клеток; – общее для обеих параллельных ветвей сопротивление. Анализируя картину поля потока рассеяния в пазу двухклеточного ротора (рис. 53), видим, что часть потока пазового рассеяния сцеплена только со стержнем нижней клетки (участок паза 1-2). Оставшаяся часть потока , магнитные линии которого проходят через паз выше нижнего стержня (участок паза 2-3), сцеплена со стержнями и верхней, и нижней клеток. Поэтому сопротивление индуктивности стержня нижней клетки определяется проводимостью всему потоку рассеяния паза, а сопротивление индуктивности верхнего стержня и взаимная индуктивность верхнего и нижнего стержней определяются проводимостью потоку , так как только эта часть потока сцеплена одновременно и с верхними, и с нижним стержнями. Исходя из этого, примем следующие обозначения: – индуктивное сопротивление пазового рассеяния стержня верхней клетки, определяемое проводимостью верхней части паза с учетом потокосцепления с верхним стержнем (поток создается МДС и верхнего, и нижнего стержней); – индуктивное сопротивление пазового рассеяния стержня нижней клетки, причем определяется проводимостью нижнего паза потоку рассеяния с учетом меняющегося по высоте паза потокосцепления с нижним стержнем, а определяется проводимостью потоку рассеяния верхней части паза. Потокосцепление потока с нижним стержнем равно единице. Кроме того, учтем, что сопротивление взаимной индукции определяется также проводимостью верхней части паза потоку . Детальный анализ потоков рассеяния и математическое выражение коэффициентов магнитной проводимости, определяющих указанные выше сопротивления, показывают, что для принятых в электромашиностроении конфигураций и размерных соотношений пазов верхней и нижней клеток без большой погрешности можно принять , так как эти сопротивления обусловлены проводимостью верхней части паза. При принятом допущении система уравнений (273) может быть записана следующим образом: (274) Системе уравнений (274) соответствует схема замещения, приведенная на рис. 54, которая может служить исходной для определения параметров двухклеточного ротора. Практические формулы для расчета и роторов с общими и раздельными замыкающими кольцами несколько различаются. Рассмотрим вначале метод расчета и роторов с общими замыкающими кольцами. Для таких роторов коэффициенты при неизвестных токах в уравнениях (274) обозначают следующие сопротивления: – активное сопротивление стержня верхней клетки; – активное сопротивление стержня нижней клетки; – индуктивное сопротивление пазового рассеяния стержня верхней клетки; – индуктивное сопротивление пазового рассеяния стержня нижней клетки; , где – сопротивление участков замыкающих колеи между двумя соседними пазами, приведенное к току ротора (см., §9); – индуктивное сопротивление дифференциального рассеяния обмотки ротора. Эквивалентное сопротивление разветвленной цепи этой схемы между точками 1 – 2 , (275)
Рис. 54. Преобразованная схема замещения фазы ротора с двойной клеткой. где (276) Представим в виде суммы активного и индуктивного сопротивлений и упростим выражение для и : (277) Сопротивления и зависят от скольжения, так как изменение соотношения активных и индуктивных сопротивлений стержней, вызванное изменением частоты тока в роторе, меняет соотношение токов в стержнях рабочей и пусковой клеток. При скольжениях , соответствующих холостому ходу и номинальному режиму двигателей, из (277) получим: (278) Коэффициенты изменения эквивалентных сопротивлений и в зависимости от скольжения ; (279) . (280) На основании полученных соотношений и с учетом материала § 12 запишем основные расчетные формулы для определения и двухклеточных роторов с общими замыкающими кольцами (двухклеточные роторы с литыми обмотками и роторы с фигурными пазами). При активное сопротивление фазы ротора, Ом, , (281) где – по (276), причем (282) , , , , , – удельные сопротивления при расчетной температуре, длины и площади поперечных сечений стержней верхней и нижней клеток; при литых обмотках с общими замыкающими кольцами и . Индуктивное сопротивление фазы ротора, Ом, , (283) где (284) С учетом (284) , (285) где и – коэффициенты магнитных проводимостей потоков пазового рассеяния соответственно верхней и нижней клеток, которые определяются в зависимости от конфигурации пазов верхней и нижней клеток по формулам табл. 29; – коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния ротора, который определяется по (174); – коэффициент магнитной проводимости участков замыкающего кольца, приведенный к току ротора, который определяется по (176) или по (177). Для пусковых режимов () и , роторов с общими замыкающими кольцами рассчитывают по следующим формулам. Активное сопротивление фазы ротора, Ом, (286)
Индуктивное сопротивление фазы ротора, Ом, (287) В этих формулах и рассчитывают по (279) и (280), в которых и определяются по (276), а и – по формулам табл. 29. При этом предполагается, что плотность тока в пределах сечения каждого из стержней постоянна. При и можно несколько повысить точность расчета, учитывая влияние эффекта вытеснения тока на сопротивления каждого из стержней. Для этого рассчитывают последовательно для верхнего стержня , , , , по формулам, приведенным в §12, и для сопротивлений нижнего стержня , , , , , после чего определяют и и рассчитывают по этим данным и с учетом влияния эффекта вытеснения тока на сопротивления каждого из стержней для принятых значений [по (279) и (280)]. Обычно и близки к единице и уточнения расчета не требуется. При детальных расчетах пускового момента и тока следует учесть также влияние насыщения от полей рассеяния на проводимость паза верхней клетки. Расчет проводят аналогично изложенному в §12. При расчете сопротивлений роторов с раздельными замыкающими кольцами (двухклеточные роторы с обмоткой из вставных стержней) принимают, что индуктивное сопротивление участков замыкающего кольца верхней клетки приблизительно равно сопротивлению взаимоиндуктивности участков колец верхней и нижней клеток. Такое допущение позволяет использовать ту же схему замещения (см. рис. 54), несколько изменив значения ее параметров. В схеме замещения ротора с раздельными кольцами: -сумма активных сопротивлений стержня и участков замыкающих колец верхней клетки ; (288) -сумма активных сопротивлений стержня и участков замыкающих колец нижней клетки ; (289) -сумма индуктивных сопротивлений пазового рассеяния и участков замыкающих колец верхней клетки ; (290) -сумма индуктивных сопротивлений пазового рассеяния и участков замыкающих колец нижней клетки . (291) В этих выражениях и – коэффициенты магнитной проводимости пазового рассеяния соответственно верхней и нижней клеток (рассчитываются в зависимости от конфигурации пазов по данным табл. 29); , – коэффициенты магнитной проводимости участков замыкающих колец [рассчитываются по (176) или (177)]. Общее сопротивление для обеих параллельных ветвей схемы замещения , (292) где – коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния, рассчитываемый по (174). Сопротивления и , роторов с раздельными замыкающими кольцами для холостого хода и номинального режима работы, Ом, ; (293) , (294) где . Сопротивления и для пусковых режимов работы (), Ом, ; (295) Таблица 29
|