Ротор асинхронного двигателя. Ротор асинхронный двигатель


Ротор электродвигателя » Гиброид.ру

Ротор электродвигателя — это подвижная часть, в машинах переменного тока его роль исполняет якорь. Электродвигатель – это машина, которая преобразует электрическую энергию в механическую. Электрическая машина состоит из неподвижной и подвижной частей – статора и ротора. Ротор электродвигателя постоянного тока часто называют якорем.

Ротор электродвигателя

Различают короткозамкнутые и фазные роторы. Фазные используются с обмоткой и применяются в тех случаях, когда необходимо уменьшить пусковой ток, а также регулировать частоту вращения асинхронного электродвигателя. Такие двигатели раньше использовались в крановых установках, теперь же на смену фазным роторам пришли преобразователи частоты.

При включении машины в электрическую сеть в статоре возникает магнитное поле, которое пронизывает обмотку ротора, тем самым, наводя в ней ток индукции и приводя его во вращение. Если используется преобразователь частоты вращения, то часто вращение ротора устанавливается вручную. Если же такое устройство не применяется, то частота вращения зависит от числа пар полюсов и частоты питающего напряжения. Разность между частотами вращения магнитного поля подвижной и неподвижной частей характеризуется скольжением. Если эти частоты не совпадают между собой, то двигатель называется асинхронным. Конструкция подвижной части синхронного двигателя отличается. Она выполнена либо с постоянным магнитом, либо с электромагнитом, который имеет в себе часть беличьей клетки для запуска. В синхронных двигателях частоты вращения магнитных полей статора и ротора совпадают.

Ротор асинхронного электродвигателя состоит из листов электромеханической стали, и может быть выполнен с контактными кольцами либо короткозамкнутым с беличьей клеткой. При короткозамкнутой конструкции обмотка состоит из металлических стержней (чаще всего бронза, медь или алюминий), которые располагаются в пазах и соединены на концах кольцами. Соединение колец осуществляется с помощью припоя или сварки. Если же стержни изготавливаются из алюминия или алюминиевых сплавов, то припой и сварку провести нельзя. В таком случае необходимо выполнять кольца, вместе с расположенными на них лопастями, в виде литой детали или же штамповкой под давлением.

Ротор электродвигателя с контактными кольцами в пазах имеет трехфазную обмотку, которая очень похожа на обмотку статора, включенную в цепь соединением типа «Звезда». Начала фаз соединяются с контактными кольцами, которые закреплены на концах валов. Для регулирования частоты вращения и для плавного пуска двигателя можно к фазам обмотки через кольца и щетки подключить реостаты. После того, как подвижная часть двигателя успешно разгонится, контактные кольца накоротко замыкаются.

В шаговых электродвигателях ротор устанавливается с дискретным угловым перемещением. Заданное положение вала фиксируется с помощью подачи питания на соответствующую обмотку. Для того чтобы перейти в другое положение необходимо снять напряжение с одной обмотки и подать на другую. В вентильных электродвигателях питание обмоток осуществляется с помощью полупроводниковых элементов.

hybroid.ru

Ротор асинхронного двигателя

Изобретение относится к области электромашиностроения, а более конкретно к конструкции асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Короткозамкнутый ротор содержит шихтованный ферромагнитный сердечник, в котором уложены стержни короткозамкнутой обмотки. В верхней части стержня имеются продольные боковые пазы прямоугольной формы, не заполненные ферромагнитным материалом, двухсторонние или односторонние. Двухсторонние продольные пазы в верхней части стержня располагаются поочередно, то с одной, то с другой стороны стержня. Техническим результатом является создание конструкции асинхронного двигателя с повышенным пусковым моментом без изменения величины пускового тока в процессе пуска. 2 н.з. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к области электромашиностроения, а более конкретно к конструкции асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Известна конструкция ротора асинхронного двигателя (см., например, авт. свид. № 1203652, Н 02 К 17/16, 1986), содержащая сердечник с пазами, в которых размещены стержни короткозамкнутой обмотки, причем пазы в верхней части содержат незаполненные стержнями расширенные участки, пазы ротора выполнены закрытыми с радиальным размером мостика в наиболее его узкой части, равным 1/6-1/15 части зубцового деления статора.

Недостатком указанной конструкции является повышенный нагрев верхней части стержня в процессе пуска вследствие отсутствия контакта с железом зубца и пониженный пусковой момент при значительной величине пускового тока.

Известна также конструкция короткозамкнутого ротора асинхронного двигателя, принятая за прототип (авт. свид. № 1669366, Н 02 К 17/16, 1993), содержащая шихтованный сердечник с пазами и зубцами, имеющими продольный выступ на одной из боковых сторон, установленные с зазором относительно стороны зубца с выступом стержни обмотки, на боковых сторонах которых напротив выступов выполнены углубления, соответствующие по форме указанным выступам и короткозамыкающие кольца, по меньшей мере на части длины стержни плотно контактируют одновременно с верхней и нижней сторонами выступов зубцов.

Недостатком конструкции является повышенное индуктивное сопротивление короткозамкнутой обмотки ротора, а также незначительные пусковые моменты, вследствие низкого значения активного сопротивления и завышенного индуктивного сопротивления стержня.

Задачей предлагаемого технического решения является создание конструкции ротора асинхронного двигателя с повышенным пусковым моментом без изменения величины пускового тока в процессе пуска.

Технический результат достигается тем, что короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя, содержащий шихтованный сердечник с пазами и зубцами, имеющими продольный выступ на одной из боковых сторон, установленные с зазором относительно стороны зубца с выступом стержни обмотки, на боковых сторонах которых напротив выступов выполнены углубления, соответствующие по форме указанным выступам, и короткозамыкающие кольца, по меньшей мере на части длины стержни плотно контактируют одновременно с верхней и нижней сторонами выступов зубцов, в верхней части стержней на высоте (0,9-1,4) глубины проникновения электромагнитного поля выполнены продольные пазы прямоугольной формы, не заполненные ферромагнитным материалом, шириной (0,1-0,5) ширины стержня, расположенные по длине стержня с двух сторон в чередующемся порядке с расстоянием между ними, равном (0,5-1,0) глубины проникновения.

В короткозамкнутом роторе асинхронного двигателя продольный паз прямоугольной формы выполнен в верхней части стержня с одной стороны.

В короткозамкнутом роторе асинхронного двигателя, содержащем шихтованный сердечник с пазами и зубцами, стержни обмотки и короткозамыкающие кольца, в верхней части стержней на высоте (0,9-1,4) глубины проникновения электромагнитного поля выполнены продольные пазы прямоугольной формы, не заполненные ферромагнитным материалом, шириной (0,1-0,5) ширины стержня, расположенные по длине стержня с двух сторон в чередующемся порядке с расстоянием между ними, равном (0,5-1,0) глубины проникновения.

В короткозамкнутом роторе асинхронного двигателя продольный паз прямоугольной формы выполнен в верхней части стержня с одной стороны.

На фиг.1 изображен поперечный разрез стержня, расположенного в пазу ротора, с продольным углублением в средней части и продольными боковыми пазами прямоугольной формы с двух сторон в верхней части стержня.

На фиг.2 изображен поперечный разрез стержня, расположенного в пазу ротора, с продольным углублением в средней части и с продольным боковым пазом прямоугольной формы с одной стороны в верхней части стержня.

На фиг.3 изображен поперечный разрез стержня с продольными боковыми пазами прямоугольной формы с двух сторон в пазу ротора.

На фиг.4 изображен поперечный разрез стержня с продольным боковым пазом прямоугольной формы в пазу ротора.

На фиг.5 изображен продольный вид стержня с продольными боковыми пазами прямоугольной формы с двух сторон.

На фиг.6 изображен вид сверху стержня с продольными боковыми пазами прямоугольной формы с двух сторон.

В ферромагнитном сердечнике ротора 1 уложены стержни 2 короткозамкнутой обмотки. В верхней части стержня имеются продольные боковые пазы 3 прямоугольной формы, не заполненные ферромагнитным материалом, двухсторонние (фиг.1, 3, 5, 6) или односторонние (фиг.2, 4). Двухсторонние продольные пазы 3 в верхней части стержня 2 располагаются поочередно, то с одной, то с другой стороны стержня (фиг.1, 3, 5, 6). На боковой стенке паза 4 выполнен выступ 5 (фиг.1, 2), а на боковой стороне стержня 2 - продольное углубление 6 (фиг.1, 2).

При номинальной частоте вращения ротора эффект вытеснения тока в стержнях короткозамкнутой обмотки пренебрежительно мал и сопротивление обмотки ротора равно номинальному. Характеристики асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в этом режиме совпадают с характеристиками обычного асинхронного двигателя с глубокопазным ротором.

При пуске двигателя с глубокопазным ротором глубина проникновения электромагнитного поля в стержень короткозамкнутой обмотки ротора определяется по формуле

где hпр - глубина проникновения электромагнитного поля в стержень,

ρ - удельное сопротивление материала стержня,

f1 - частота тока,

μ0 - магнитная постоянная.

Ток в стержнях 2 проходит только по части стержней 2, близко к внешней поверхности сердечника 1. По мере набора скорости ротором частота тока в нем уменьшается, и ток все глубже проникает в стержень 2 в направлении дна паза, при этом уменьшается активное сопротивление стержня. Когда при пуске действует эффект вытеснения тока в стержнях 2, повышенное из-за бокового паза 3 сопротивление стержня 2 увеличивает вращающий момент двигателя практически при том же токе, так как реактивное сопротивление не возросло.

Ширина продольного бокового паза 3 в стержне ротора 2 выполняется равной (0,1-0,5) ширины стержня (bст), а высота равной (0,9-1,4)·hпp. Расстояние между продольными пазами 3 с разных сторон стержня 2 выполняется (0,5-1,0)·hпp.

Активное сопротивление пазовой части стержня 2 короткозамкнутой обмотки во время пуска определяется по формуле

где rcξ - активное сопротивление пазовой части стержня короткозамкнутой обмотки во время пуска,

rc - активное сопротивление пазовой части стержня короткозамкнутой обмотки при полном проникновении тока в стержень,

qc - сечение пазовой части стержня короткозамкнутой обмотки ротора,

qr - сечение верхней части стержня короткозамкнутой обмотки ротора, где во время пуска действует эффект вытеснения тока.

Технический результат - увеличение пускового момента асинхронного двигателя - достигается увеличением активного сопротивления стержня 2 в зоне вытеснения тока практически при том же пусковом токе. Поэтому при немагнитном заполнении бокового паза 3 в верхней части стержней 2 полное сопротивление практически не изменится, а активное сопротивление возрастет. Пусковой момент асинхронного двигателя увеличивается на величину до 30%.

1. Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя, содержащий шихтованный сердечник с пазами и зубцами, имеющими продольный выступ на одной из боковых сторон, установленные с зазором относительно стороны зубца с выступом стержни обмотки, на боковых сторонах которых напротив выступов выполнены углубления, соответствующие по форме указанным выступам, и короткозамыкающие кольца, по меньшей мере на части длины стержни плотно контактируют одновременно с верхней и нижней сторонами выступов зубцов, отличающийся тем, что в верхней части стержней на высоте 0,9÷1,4 глубины проникновения электромагнитного поля выполнены продольные пазы прямоугольной формы, не заполненные ферромагнитным материалом, шириной 0,1÷0,5 ширины стержня, расположенные по длине стержня с двух сторон в чередующемся порядке с расстоянием между ними, равном 0,5÷1,0 глубины проникновения.

2. Короткозамкнутый ротор по п.1, отличающийся тем, что продольный паз прямоугольной формы в стержне выполнен с одной стороны.

3. Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя, содержащий шихтованный сердечник с пазами и зубцами, стержни обмотки и короткозамыкающие кольца, отличающийся тем, что в верхней части стержней на высоте 0,9÷1,4 глубины проникновения электромагнитного поля выполнены продольные пазы прямоугольной формы, не заполненные ферромагнитным материалом, шириной 0,1÷0,5 ширины стержня, расположенные по длине стержня с двух сторон в чередующемся порядке с расстоянием между ними, равным 0,5÷1,0 глубины проникновения.

4. Короткозамкнутый ротор по п.3, отличающийся тем, что продольный паз прямоугольной формы в стержне выполнен с одной стороны.

www.findpatent.ru

Ротор асинхронного двигателя

 

1 ласс 21dÐ, 20

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зарегистрировано в popo изобретений Госплана СССР.,. 1

П. А. Фридкин

* =РОТОР АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Заявлено 4 октября 1941 года в Наркомэлектропром за ¹ 47274 (307675) Опубликовано 30 апреля 1946 года

Предметом данного изобретения является ротор а си нхронного двигателя, отличающийся от известных особым выполнением его коротко.--. .;:хпутсй обмотки типа беличьей клетки. Такое выполнение ротора предназначается, главным образом, для массивных роторных зон электроприводов типа «дугового стато ра» IIQ авторскому свидетельству

¹ 42629 того же изо|бретателя, но может быть также применено для нормальных короткозаикнутых роторов асинхронных двигателей.

Уже известны асихронные двигатели Ic,ðoTopoMI, имеющим обмотку, про водник которой в каждом пазу составляется из чередующихся между собою по и ружности мед1ных и железных полос, причем ширина медных полос мала по сравнению с шириной железных, и эти полосы имеют торцевые пазы, для закладывания в них KopoTKQBBIMbIKQIoIIIHx колец.

Обмотка предлагаемого ротора выполняется аналогичным образом, ио в отличие от известных роторов, с целью уменьшения магнит ного рассеяния обмотки и улучшения коэфициента мощности, двигателя путем выполи ения обмо тки с весьма малым пазовым,роторным делением, в роторных пазах предлагаемого ротора, выполненных достаточно широкими, расположено пе менее пяти, полос в порядке

«медь — сталь — медь» (но не

«сталь — медь — сталь») так, чтобы отсутствовал зазор между стальными полосами,и телом ротора и стальные полосы выполняли роль промежуточных зубцов.

В случае выполнения такого ротора с обмоткой, имеющей на торцах пазы .для закладывания в них короткозамыкающих колец, тело ротора .на торцах снабжается пазами, расположенными соответственно пазам проводников обмотки, для закладывания .корот козамыкающих колец та ким образом, чтобы они оказались уто пленными в ферромагнитном материале ротора.

Изложенное поясняется чертежом, па фиг. 1 и 2 которого показана часть обода ротора в двух проекциях (вид с торца и продольвый разрез), на фиг. 3 в стержень обмотки ротора.

На чертеже обозначено:

А — медные стержни (полосы ),  — стальные стержени (полосы) из марок стали от СТ-0 до СТ-5, 24 б6159

С вЂ” короткозамыкающие кольца, Д вЂ” обод роторной эо ны.

В каждом пазу, выполняемом достаточно широким, укладывается пакет из медных и стальных стерж.ней так, что о ни чередуются между собой по окружности (фиг. 1). Медные стержни достаточно узки.

Как у медных, так и у стальных стержней выполняются торцевые пазы Е, показанные на фиг. 3. ШиРина а их на несколько миллиметров больше IUBpHHbI в короткозамыкающих колец. Аналогичные, но предпочтительно более узкие ITорцевые пазы выполняются в ободе ротора или выполняющего его функции орга на рабочей машины (фиг. 1). Ширина с торцевых пазов ротора выполняется с,расчетом на тугую или скользящую посадку в них короткозамыкающего,кольца, обеспечивающу|о электрический KQHTBKTI между телом обода Д и короткозамыка ющ им кольцом. Т аки м о бразом размер с близок к размеру в.

Кольца С укладываются в пазах стержней и обода и сопрягаются с ними так, как это показано на фиг. 2.

Электрический контакт между короткозамыкающим |кольцом С, с вдной стороны, и медными и стальиыми стержнями, с другой cTopoiHbI, достигается сваркой эпих элем ентов, причем воздушные промежутки между стержнями и кольцами заплавляются сварочной присадиой F, показа иной на фиг. 2 оплошной ретушью.

Обязательным является плотное прилегание сталыных стержней к дну пазов ротора, как это показано .на фиг. 1.

Выполненной TBKHMI образом обмоткой типа беличьей клетки достигаются следующие ее особенно.-сти в эксплоатации и исполнении.

1. Резко снижает ся двоякосцепленное и пазовое рассеяние обмотки благодаря большому числу моторных стержней на полюс-фазу, что улучшает коэфициент мощно,сти электропривода.

Это улучшение - выступает тем более резко, чем тихоходнее электропривод, что вытекает из выражения для статорного тока:

/) = 1//2 +(/1 + /F 12+2/ (/ 2+- Ыг ) sinqq

Увеличение cos у электропр ивода и снижение его тока 11 мы имеем при указанной обмотке за счет резкого снижения значения величины

sin р... т. е. синуса угла сдвига между током и э. д. с. скольжения роторного стержня. а величина эта у тихоходных маши и значительно больше, чем у быстроходных машин при прочих равных условиях.

2. Получающееся,при новой беличьей клетке весьма малое пазовое роторное деление при узких медных стержнях резко снижает коэфициент Картера. Это способствует снижению намагкичивающего тока и дальнейшему улучшению

cosy.

3. Резко выр аженный в стальных стержнях ски нэффект при пуске электропривода, вытекающий из формулы для .коэфициента FieId à

Zeu bcu p (Р.

h =uh=h

Э

Z . Ь - 0,02 1 ) приводит роторную обмотку к повышенному сопротивлению прм пуске, обусловленному только мед ной клеткой, в То время как при малых скольжениях, т. е. при рабочих режи мах, стальные стержни резко снижают свое активное сопротивление и, включаясь па раллельно в цепь медной клепки, рЕзко снижают общее роторное активное сопротивление.

Таки м образом отношение пускового активного сопротивления к рабочему активному сопротивлени1о у предлагаемой короткозамкнутой обмотки резко повышается со всем и вытекающими отсюда сущест.венными преимуществами.

4. Это отношение еще далее увеличивается углублением корогкозамыкаюш их колец в пазы ферромагнитного тела масснвного роторного обода, так как ари пуске достигается скинэффект не только в стержнях, но и в кольцах.

5. Механнческая прочность предлагаемой беличьей клетки весьма

¹ 66159 высока, поскольку стержни удерживаются Бе только на сварке к кольцам, а самкми кольцами и массивным ободом, в который эти кольца в свою очередь вставлены.

6. Выполнение описываемой беличьей клвжи значительно облегчается, во-первых, резким снижением количества прорезаемых роторных пазов и, во-вторых, ущирением этих пазов, прорезка котоpbrx значительно проще и может быть выполнена быстрее, чем прорезка узких пазов.

При чугунных роторных ободах предлагаемая беличья клетка дает добавочное весьма существенное преимущество. заключающееся в снижении .ампервипков, необходимых для намагничивания ротор ной зубцовой зоны. Это снижение весьма велико. посколыку чугунные роторные зубцы как бы заменяются зубцами из стали, магнитная проницаемость которой, при обычных для роторных зубцов индукциях порядка 8000... 140 000, в десятки раз выше магнитной дронипаемости чугуна.

Резкое — в десятки раз — снижение роторных зубцовых ампервипков намагничивания дает существенное снижение намагничивающего тока и соответствующее повышению соз з электроп р ивода.

Таким об разом при1мененяе новой беличьей клетки дает возможность использования чугунных ободов в качестве роторных зон без существенного ущерба для показателей элвктропривода.

Предмет изобретения

1. Ротор асинхронного двигателя с короткозамкнутой обмоткой типа беличьей клетки, помещенной в пазах ротора и выполненной однослойной из проводников, составленн ых из чередующихся по окружности медных и ста IblHbIx полос, из которых медные имеют 3Hrlчительно меньшую толщину, чем стальные, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения магнитного рассеяния обможи и улучшения коэфициента мощности двигателя путем выполнения обмотки с весьма малы м пазовым роторным делением. в роторных пазах, выполненных достаточно широкими, расположено не менее пяти полос в порядке «медь — сталь — медь» (но не «сталь — медь — ста Ib») так, чтобы отсутствовал зазор между стальными полосами и телом ротора и стальные полосы выполняли роль промежуточных зубцов.

2. Форма вы полнения ротора по п. 1 с обмоткой, имеющей на торцах пазы для закладывания в ННх

KOlPOTÊOÇàÌbrÊàÞÙÈÕ КОЛЕЦ, О тличающаяся тем, что тело ротора на торцах имеет пазы, расположенные соответственно пазам проводников обмотки для закладывания короткозамыкающ их колец таким образом, чтобы они оказались утоплен ными в ферромагнитном материале ротора.,¹,66159

Фиг. 1

Фиг. 2

Фиг. 3

Отв. редактор В. Н, Костров Техн. редактор Г. Ф. Соколева

А01629. Подписано к печати 20/И-1948 r. Тираж 500 экз. Цена 65 к. Зак. ЗФ4.

Типография Госпланиздата. им. Воровского, Калуга

Ротор асинхронного двигателя Ротор асинхронного двигателя Ротор асинхронного двигателя Ротор асинхронного двигателя 

www.findpatent.ru

Ротор - асинхронный двигатель - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Ротор - асинхронный двигатель

Cтраница 2

Ротор асинхронного двигателя, вращаясь в направлении движения поля, развивает частоту, несколько меньшую, чем синхронная, называемую асинхронной.  [16]

Ротор асинхронного двигателя неподвижен.  [17]

Роторы асинхронных двигателей выше 11-го габарита выполняются с обмотками из медных сплавов, которые разделяются на следующие разновидности: одинарная клетка, двойная клетка, глубокий паз, трапецеидальный паз и бутылочный паз.  [19]

Ротор асинхронного двигателя имеет скорость вращения 60 об / мин относительно вращающегося магнитного поля.  [20]

Ротор асинхронного двигателя всегда вращается в сторону вращения вращающегося магнитного поля статора.  [22]

Ротор асинхронного двигателя неподвижен.  [23]

Ротор асинхронного двигателя имеет скорость вращения 60 об / мин относительно вращающегося магнитного поля.  [24]

Ротор асинхронного двигателя неподвижен. Как изменится ЭДС, индуцируемая в обмотке ротора, при увеличении в 2 раза частоты тока питающей сети.  [25]

Ротор асинхронного двигателя, как и роторы других электрических машин, удерживается с помощью боковых подшипниковых щитов, прикрепленных болтами к корпусу машины. Два боковых подшипниковых щита имеют центральные отверстия для подшипников, в которых вращается ротор. На рис. 12.5, а показан продольный разрез асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, на рис. 12.5, б - схема его включения.  [26]

Короткозамкнтый ротор асинхронного двигателя, приведенный к трехфазному, имеет на фазу активное сопротивление Г2 - ф0 05 Ом, реактивное сопротивление неподвижного ротора лг2я 0 2 Ом.  [27]

Ротор асинхронного двигателя шаровой мельницы делает 730 об / мин.  [28]

Короткозамкнутый ферромагнитный ротор асинхронных двигателей имеет обмотку типа беличьего колеса и по конструкции мало отличается от ротора трехфазных машин. Полый немагнитный ротор представляет собой тонкостенный цилиндр из алюминиевых сплавов, его помещают в зазоре между внешним и внутренним магнитопроводами статора, на одном из которых расположена однофазная или многофазная обмотка. Вращающееся магнитное поле статора индуцирует в роторе вихревые токи, которые, взаимодействуя с полем статора, создают вращающий момент. Двигатели с таким ротором применяют как исполнительные в устройствах автоматики, так как они обладают малым моментом инерции и легко управляются.  [29]

Если ротор асинхронного двигателя затормозить, а затем вращать его в сторону, противоположную направлению вращения поля, то асинхронная машина перейдет в режим электромагнитного торможения, так как электромагнитный момент М направлен против вращения ротора и тормозит его. При тормозном режиме ЭДС и активная составляющая тока в проводниках ротора направлены так же, как и при двигательном режиме, т.е. асинхронная машина получает из сети активную мощность.  [30]

Страницы:      1    2    3    4    5

www.ngpedia.ru