Navitja statorja in rotorja električnih strojev z izmeničnim tokom

Navijanje električnega izdelka (naprave) - niz tuljav ali tuljav, nameščenih na določen način in povezanih, zasnovanih za ustvarjanje ali uporabo magnetnega polja ali za pridobitev dane vrednosti upora električnega izdelka (naprave). električnega izdelka (naprave) - tuljava električnega izdelka (naprave) ali njen del, izdelan kot samostojna strukturna enota (GOST 18311-80).

Članek govori o napravi statorskih in rotorskih navitij električnih strojev z izmeničnim tokom.

Prostorska razporeditev navitij statorja:

Rotor s kletko:

Stator z dvanajstimi režami, v vsako od katerih je položena ena žica, je shematično prikazan na sl. 1, a. Povezave med vijačnimi vodniki so označene samo za eno od treh faz; začetek faz A, B, C tuljave je označen s C1, C2, C3; konci - C4, C5, C6.Deli tuljave, položeni v kanale (aktivni del tuljave), so konvencionalno prikazani v obliki palic, povezave med žicami v utorih (končne povezave) pa kot polna črta.

Statorsko jedro ima obliko votlega valja, ki je sklad ali niz nizov (ločenih s prezračevalnimi kanali) iz pločevine elektrotehničnega jekla. Na majhnih in srednje velikih strojih je vsak list vtisnjen v obliki obroča z utori vzdolž notranjega oboda. Na sl. 1, b je podan statorski list z utori ene od uporabljenih oblik.

riž. 1. Lokacija navitja v režah statorja in porazdelitev tokov v žicah

Naj bo trenutna vrednost toka iA prve faze v določenem trenutku največja in je tok usmerjen od začetka faze C1 do njenega konca C4. Ta tok bomo šteli za pozitivnega.

Če določimo trenutne tokove v fazah kot projekcijo vrtljivih vektorjev na fiksno os ON (slika 1, c), dobimo, da so tokovi faz B in C v danem trenutku negativni, to je, da so usmerjeni od koncev faz do začetka.

Zasledimo ga na sl. 1d nastanek rotacijskega magnetnega polja. V tem trenutku je tok faze A usmerjen od začetka do konca, to je, če nas v žicah 1 in 7 pusti zunaj ravnine risbe, potem v žicah 4 in 10 gre za ravnino risbe za nas (glej sliko 1, a in d).

V fazi B tok v tem trenutku prehaja od konca faze do njenega začetka.S povezovanjem žic druge faze glede na vzorec prvega lahko dosežemo, da tok faze B teče skozi žice 12, 9, 6, 3; hkrati nas skozi žice 12 in 6 tok zapusti izven ravnine risbe, skozi žice 9 in 3 pa do nas. Z vzorcem iz faze B dobimo sliko porazdelitve tokov v fazi C.

Smeri tokov so podane na sl. 1, d; črtkane črte prikazujejo magnetne silnice, ki jih ustvarjajo statorski tokovi; smeri črt so določene s pravilom desnega vijaka. Iz slike je razvidno, da žice tvorijo štiri skupine z enakimi smermi toka in število 2p polov magnetnega sistema je štiri. Območja statorja, kjer magnetne linije zapuščajo stator, so severni poli, področja, kjer magnetne linije vstopajo v stator, pa so južni poli. Lok statorskega kroga, ki ga zaseda en pol, se imenuje ločitev polov.

Magnetno polje na različnih točkah oboda statorja je različno. Vzorec porazdelitve magnetnega polja vzdolž oboda statorja se periodično ponavlja skozi vsako dvopolno ločitev Kot loka 2 je 360 ​​električnih stopinj. Ker je po obodu statorja p dvojnih polov, je 360 ​​geometrijskih stopinj enakih 360p električnih stopinj, ena geometrijska stopinja pa je enaka p električnim stopinjam.

Na sl. 1d prikazuje magnetne črte za določen fiksni trenutek v času. Če pogledamo sliko magnetnega polja več zaporednih časovnih trenutkov, se lahko prepričamo, da se polje vrti s konstantno hitrostjo.

Poiščimo vrtilno hitrost polja.Po času, ki je enak polovici periode izmeničnega toka, se smeri vseh tokov obrnejo, zaradi česar se obrnejo magnetni poli, to pomeni, da se v polovici periode magnetno polje zavrti za delček obrata. Hitrost vrtenja magnetnega polja statorja, tj. sinhrona hitrost, je (v obratih na minuto)

Število p parov polov je lahko samo celo število, zato je lahko pri frekvenci npr. 50 Hz sinhrona hitrost enaka 3000; 1500; 1000 vrt/min itd.

riž. 2. Podroben diagram trifaznega enoslojnega navitja

Navitja stroja za izmenični tok lahko razdelimo v tri skupine:

1) kolut za kolut;

2) jedro;

3) posebno;

Posebne tuljave vključujejo:

(a) kratek stik v obliki veveričje kletke;

b) navijanje asinhronega motorja s preklopom na različno število polov;

c) navijanje asinhronega motorja s protipovezavami itd.

Poleg zgornje delitve se tuljave razlikujejo še po številnih drugih značilnostih, in sicer:

1) po naravi izvedbe - ročno, vzorčasto in polvzorčasto;

2) po lokaciji v utoru - enoslojni in dvoslojni;

3) s številom rež na pol in fazo - navitja s celim številom q rež na pol in fazo ter navitja z delnim številom q.

Tuljava je vezje, ki ga sestavljata dve zaporedno povezani žici. Oddelek ali navitje je niz zaporedno povezanih ovojev, ki se nahajajo v dveh režah in imajo skupno izolacijo od telesa.

Oddelek ima dve aktivni strani. Leva aktivna stran se imenuje začetek odseka (tuljava), desna stran pa se imenuje konec odseka. Razdalja med aktivnima stranicama odseka se imenuje korak odseka. Lahko se meri s številom rogljev ali v delih polov.

Korak odseka se imenuje diametralni, če je enak razdelku pola, in okrnjen, če je manjši od razdelka pola, saj korak preseka ni večji od razdelka pola.

Značilna količina, ki določa delovanje tuljave, je število rež na pol in fazo, tj. število rež, ki jih zaseda navitje vsake faze znotraj enega pola:

kjer je z število statorskih rež.

Tuljava, prikazana na sl. 1, a, ima naslednje podatke:

Tudi za to najpreprostejšo tuljavo se izkaže, da je prostorska risba žic in njihovih povezav zapletena, zato se običajno nadomesti z razširjenim diagramom, kjer žice za navijanje niso upodobljene na valjasti površini, temveč na ravnini (cilindrična ploskev z žlebovi in ​​tuljavo se "razvije » v ravnini). Na sl. 2 je podroben diagram obravnavanega statorskega navitja.

Na prejšnji sliki je bilo za poenostavitev prikazano, da je del faze A navitja, nameščenega v reži 1 in 4, sestavljen iz samo dveh žic, to je enega zavoja. Pravzaprav je vsak tak del navitja, ki pade na en pol, sestavljen iz w zavojev, to je, da je v vsakem paru utorov nameščenih w žic, združenih v eno navitje. Zato je treba pri obhodu v skladu z razširjeno shemo, na primer faze A reže 1, obiti reže 1 in 4 w-krat, preden se premaknete na režo 7. Razdalja med stranicama zavoja enega navitja ali koraka navijanja , y je prikazano na sl. 1, d; običajno izraženo v številu kanalov.

riž. 3. Zaščita asinhronega stroja

Prikazano na sl.1 in 2 se navitje statorja imenuje enoslojno, saj se prilega vsakemu utoru v eni plasti.Za postavitev sekajočih se sprednjih delov v ravnino so upognjeni na različnih površinah (slika 2, b). Enoslojna navitja so izdelana s korakom, ki je enak razmiku polov (slika 2, a), ali pa je ta korak v povprečju enak razmiku polov za različna navitja iste faze, če je y> 1, y< 1... Danes so dvoslojne tuljave pogostejše.

Začetek in konec vsake od treh faz navitja je označen na strojni plošči, kjer je šest sponk (slika 3). Na zgornje sponke C1, C2, SZ (začetek faz) so priključene tri linearne žice trifaznega omrežja. Spodnje objemke C4, C5, C6 (konci faz) so povezane z eno točko z dvema vodoravnima mostičkoma ali pa je vsaka od teh sponk povezana z navpičnim mostičkom, nad katerim leži zgornja objemka.

V prvem primeru tri faze statorja tvorijo zvezdno povezavo, v drugem - trikotno povezavo. Če je na primer ena faza statorja zasnovana za napetost 220 V, mora biti omrežna napetost omrežja, na katero je priključen motor, 220 V, če je stator priključen na trikotnik; pri povezavi z zvezdo mora biti napetost omrežja

Ko je stator povezan v zvezdo, nevtralna žica ni pod napetostjo, ker je motor simetrična obremenitev omrežja.

Rotor indukcijskega stroja je izdelan iz žigosanih pločevin izoliranega elektrotehničnega jekla na gredi ali na posebni nosilni konstrukciji. Radialna zračnost med statorjem in rotorjem je čim manjša, da se zagotovi majhen upor na poti magnetnega pretoka, ki prodira v oba dela stroja.

Najmanjši razmik, ki ga dovoljujejo tehnološke zahteve, je od desetinke milimetra do nekaj milimetrov, odvisno od moči in dimenzij stroja. Prevodniki navitja rotorja so nameščeni v režah vzdolž rotorja, ki tvorijo neposredno na njegovi površini, da zagotovijo največji stik navitja rotorja z vrtljivim poljem.

Indukcijski stroji so izdelani s faznimi in rotorji z veverico.

riž. 4. Fazni rotor

Fazni rotor ima običajno trifazno navitje, izdelano kot navitje statorja, z enakim številom polov. Navitje je povezano v zvezdo ali trikot; trije konci tuljave so speljani do treh izoliranih drsnih obročev, ki se vrtijo skupaj z gredjo stroja. Preko ščetk, nameščenih na mirujočem delu stroja in drsnih na drsnih obročih, je na rotor povezan trifazni zagonski ali regulacijski reostat, to je, da se v vsako fazo rotorja vnese aktivni upor. Zunanji pogled na fazni rotor je prikazan na sl. 4 so na levem koncu gredi vidni trije drsni obroči. Asinhroni motorji z navitim rotorjem se uporabljajo tam, kjer je potrebna gladka regulacija hitrosti pogonskega mehanizma, pa tudi pri pogostih zagonih motorja pod obremenitvijo.

Zasnova rotorja s kletko je veliko enostavnejša od zasnove faznega rotorja. Za eno od zasnov na sl. 5a prikazuje obliko plošč, iz katerih je sestavljeno jedro rotorja. V tem primeru luknje v bližini zunanjega oboda vsake plošče tvorijo vzdolžne kanale v jedru. V te kanale se vlije aluminij, po njegovem strjevanju se v rotorju oblikujejo vzdolžne prevodne palice.Na obeh koncih rotorja sta hkrati ulita aluminijasta obroča, ki kratko skleneta aluminijaste palice. Nastali prevodni sistem se običajno imenuje veveričja celica.

riž. 5. Rotor veveričjih celic

Rotor s kletko je prikazan na sl. 5 B. Na koncih rotorja je mogoče videti prezračevalne lopatice, ulite hkrati s kratkimi spojnimi obroči. V tem primeru so reže poševne za eno delitev vzdolž rotorja. Veveričja kletka je enostavna, ni drsnih kontaktov, zato so trifazni asinhroni kletkasti motorji najcenejši, najpreprostejši in najbolj zanesljivi; so najpogostejši.