Изобретение относится к области электромеханими и может найти применение в асинхронных машинах для электропроводов или в генераторах, работащих в динамических режимах. The invention relates to the field of electrical engineering and may find application in asynchronous machines for electrical wires or in generators operating in dynamic modes.
Известны роторы асинхронных машин, содержащие собственно массивную среднюю часть бочку ротора с аксиальными пазами на поверхности, торцевые короткозамыкающие немагнитные токопроводящие кольца, и высокопроводящие стержни, уложенные в пазы ротора [1]
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ротор, асинхронной машины, имеющий сквозные продольные пазы, проходящие как через бочку ротора, так и через верхнюю часть кольцевых втулок [2]
Расположение пазов на поверхности роторов указанных конструкций приводит к появлению значительных зубцовых гармоник, а также к увеличению намагничивающего тока статора. Хотя применение высокопроводящих клеток улучшает энергетические характеристики двигателей, их динамические показатели, в том числе пусковой момент, ухудшаются.Known rotors of asynchronous machines containing the actually massive middle part of the rotor barrel with axial grooves on the surface, end short-circuit non-magnetic conductive rings, and highly conductive rods laid in the rotor grooves [1]
The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a rotor of an asynchronous machine having through longitudinal grooves passing both through the barrel of the rotor and through the upper part of the ring bushings [2]
The location of the grooves on the surface of the rotors of these structures leads to the appearance of significant serrated harmonics, as well as to an increase in the magnetizing current of the stator. Although the use of highly conductive cells improves the energy characteristics of engines, their dynamic performance, including the starting torque, is deteriorating.
Указанные выше недостатки в предложенном устраняются тем, что с целью повышения надежности, устранения зубцовых гармоник, повышения пускового момента и улучшения динамических характеристик на поверхность массивной бочки ротора на валу асинхронной машины с короткозамкнутой клеткой в пазах насажена массивная втулка с ферромагнитного материала, крепление которой к массивной бочке ротора осуществлено при помощи винтов с шайбами. The above-mentioned disadvantages in the proposed are eliminated by the fact that in order to increase reliability, eliminate tooth harmonics, increase the starting torque and improve the dynamic characteristics of the massive rotor barrel on the shaft of an asynchronous squirrel-cage machine, a massive sleeve with ferromagnetic material is mounted in the grooves, the fastening of which is to massive the rotor barrel is carried out using screws with washers.
На фиг.1 и на фиг.2 приведены чертежи ротора (вид сбоку и с торца). Figure 1 and figure 2 shows the drawings of the rotor (side view and from the end).
Ротор асинхронной машины содержит вал 1 с утолщенной средней частью - бочкой ротора 2, концевые части в виде короткозамыкающих колец 3, сквозные продольные пазы с уложенными в них стержнями короткозамкнутой клетки 4. Поверх массивного зубчатого ротора насажена массивная втулка 5, которая фиксируется с торцов ротора винтами с шайбами 6. По торцам ротора стержни припаяны к короткозамыкающим кольцам 3. Для предотвращения разрыва места пайки стержней 4 с кольцами 3 под воздействием центробежных усилий предусмотрен выступ массивной втулки за пределы ротора. Для хорошего контакта между зубчатой поверхностью ротора и внутренней поверхностью втулки ротора, после укладки и пайки стержней, обрабатывается на токарном станке за одну установку, после чего на него напрессовывается массивная втулка. The rotor of the asynchronous machine contains a shaft 1 with a thickened middle part - a rotor barrel 2, end parts in the form of short-circuited rings 3, through longitudinal grooves with squirrel cage rods laid in them 4. A massive sleeve 5 is mounted on top of the massive gear rotor, which is fixed from the ends of the rotor by screws with washers 6. At the ends of the rotor, the rods are soldered to short-circuiting rings 3. To prevent a gap in the soldering of the rods 4 with rings 3 under the influence of centrifugal forces, a protrusion of the massive sleeve is provided beyond ely rotor. For good contact between the gear surface of the rotor and the inner surface of the rotor sleeve, after laying and soldering the rods, it is processed on a lathe in one installation, after which a massive sleeve is pressed onto it.
Работа устройства состоит в следующем. The operation of the device is as follows.
В момент запуска асинхронного двигателя частота тока ротора близка к частоте тока статора, глубина проникновения электромагнитной волны в тело массивного ротора незначительна в результате сильно выраженного поверхностного эффекта, и током загружается тонкий поверхностный слой ротора, толщина которого может быть рассчитана при наличии номинальных и обмоточных данных машины, а также электрических и магнитных характеристик применяемого для изготовления ротора ферромагнитного материала. Толщина массивной втулки 5 определяется глубиной проникновения волны в ротор при пуске двигателя. Так как массивная втулка имеет повышенное активное сопротивление, то возникает большой пусковой момент, характерный для асинхронных двигателей, с гладким массивным ротором [2] По окончании пуска, при установившейся скорости вращения, электромагнитное поле проникает гораздо глубже в тело ротора, и током загружается в основном короткозамкнутая клетка 4, имеющая меньшее активное сопротивление по сравнению с массивной втулкой 5. В результате устанавливается статический режим работы, который по своим энергетическим характеристикам близок к режиму работы асинхронных машин классического исполнения при значительных величинах коэффициента полезного действия и коэффициента мощности. В данной конструкции фактически реализуется эффект двухклеточного асинхронного двигателя, роль пусковой клетки которого играет массивная втулка с распределенными параметрами. Кроме того, отсутствие пазов на поверхности ротора предлагаемой конструкции ведет к устранению зубцовых гармоник, а крепление ферромагнитной втулки к массивной бочке ротора с помощью винтов с шайбами обеспечивает надежность ротора и застрахованность от проворачивания его при электродинамических ударах, в отличие от известных конструкций. At the moment of starting the induction motor, the rotor current frequency is close to the stator current frequency, the depth of penetration of the electromagnetic wave into the body of the massive rotor is insignificant as a result of the pronounced surface effect, and a thin surface layer of the rotor is loaded with current, the thickness of which can be calculated in the presence of the nominal and winding data of the machine as well as electrical and magnetic characteristics used for the manufacture of a rotor of a ferromagnetic material. The thickness of the massive sleeve 5 is determined by the depth of wave penetration into the rotor when starting the engine. Since the massive sleeve has an increased active resistance, a large starting moment arises, characteristic of induction motors, with a smooth massive rotor [2] At the end of the start, at a steady rotation speed, the electromagnetic field penetrates much deeper into the rotor body, and is loaded mainly with current a short-circuited cell 4 having a lower active resistance compared to a massive sleeve 5. As a result, a static mode of operation is established, which in its energy characteristics is close to the operating mode of asynchronous machines of classical design with significant values of the efficiency and power factor. In this design, the effect of a two-cell asynchronous motor is actually realized, the role of the starting cell of which is played by a massive sleeve with distributed parameters. In addition, the absence of grooves on the rotor surface of the proposed design leads to the elimination of tooth harmonics, and the fastening of the ferromagnetic sleeve to the massive rotor barrel using screws with washers ensures the reliability of the rotor and insurance against turning it during electrodynamic shocks, in contrast to the known designs.
Ротор данной конструкции позволяет реализовать в асинхронной машине повышенные демпфирующие качества массивного ротора при возникновении динамических колебаний, что особенно важно при использовании таких машин в качестве асинхронных генераторов. The rotor of this design makes it possible to realize in the asynchronous machine increased damping qualities of the massive rotor in the event of dynamic oscillations, which is especially important when using such machines as asynchronous generators.