Як влаштований асинхронний двигун із короткозамкненим ротором. Конструкція роторних обмоток асинхронних двигунів Пазові клини та демпферна система ротора

Штампування листів ротора асинхронних двигунів проводиться з висікання листів статора. На листах ротора створюють ізолюючу оксидну плівку шляхом термічної обробки від розподільних штампованих листів у двигунів з h ≤ 250 мм або зібраного осердя у двигунів з h > 250мм.

Сердечник короткозамкнутого ротора двигунів h ≥ 160 мм набирають із відштампованих листів на центруючу оправку за спеціальним знаком, пресують і без зняття тиску закріплюють на оправці, після чого сердечник надходить на заливку алюмінієм. Сердечник ротора двигунів з h ≤ 132 мм зварюють на напівавтоматах внутрішнім швом, потім заливають алюмінієм без застосування спеціальної оправки. Після заливання сердечники роторів двигунів з h ≤ 250 мм насаджують на вал без шпонки у нагрітому стані (рис. 3-2), а у двигунів з h > 250мм - на вал зі шпонкою під час пресової посадки (рис. 3-3).

Трифазна асинхронна машина, також звана трифазною індукційною машиною, може використовуватися як двигун, або як генератор. Він має пасивний ротор, який або коротко замикається безперервно або в деяких випадках. При використанні як генератор ротор цієї асинхронної машини також може збуджуватися з іншою частотою. Однофазні асинхронні двигуни – це двигун конденсату, двигун змінного струмуі двигун із затіненим полюсом.

Асинхронний двигунсьогодні є найбільш застосовуваним електродвигуном. Виробляються трифазні асинхронні машини потужністю до кількох мегават. Єдиною перевагою порівняно з іншими електродвигунами є відсутність комутатора та щіток. Зношування щітки і іскри, що призводять до того, що мережева мережа піддається впливу високочастотних коливань. Однак асинхронні двигуни, особливо при роботі на частотному перетворювачі, гармоніки, які діють у мережі.

Короткозамкнуті ротори асинхронних двигунів h ≥ 400мм виконують зі звареною алюмінієвою клітиною. З листів роторів знімають задирки, потім покривають ізолюючим лаком, після чого листи набирають безпосередньо на вал. Зібраний сердечник, розміщений між натискними шайбами, пресується і закріплюється з одного боку завзятим заплечиком валу, з іншого - кільцевою шпонкою.

Останній збудував перший однокамерний ротор, а потім і перший двокамерний ротор. Існує два типи ротора для трифазного асинхронного двигуна. Ротор короткого замиканняз обмоткою твердих високопровідних провідників, які завжди закорочені. У масовому виробництві ламінований осердя ротора забезпечений канавками або отворами, які потім виливаються алюмінієм. Це часто те саме, що і лопаті вентиляторів, які одночасно служать пластинами, що охолоджують. При роботі порівняно великі струми протікають через провідні стрижні і, таким чином, створюють сильні магнітні поля разом із залізними пластинами. Ротор з котушками, кінці яких спрямовані на слизькі кільця. Вони підключаються під час запуску резисторами і поступово закорочені зі збільшенням швидкості. Цей так званий двигун ковзання використовується на високих рівняхпотужності для обмеження пускового струму. Однак напруга настільки низька, що не потрібно спеціальної ізоляції. . В області стандартних двигунів, для яких публікуються великі виробники з опублікованими технічними даними, двигуни класифікуються за класами моменту, що крутить.

Серцеві фазні ротори виконують таким же чином, як і у короткозамкнених роторів, зі звареною клітиною; при цьому натискні шайби ротора мають припливи, що є обмоткоутримувачами, на які спираються лобові частини обмотки (рис. 3-4).


Рис. 3-2. Загальний вигляд асинхронного двигуна з висотою осі обертання h= 180 мм; ступінь захисту IP44; спосіб охолодження IC0141; 22кВт, 220/380 В; = 4; ротор короткозамкнутий:

Як правило, ці двигуни можуть запускатися з подвійним номінальним моментом, що крутить. Для конструкції висота валу є стандартною.

Коли бігун "бачить", він повертає магнітне поле назад. Таким чином, рівняння сітки кола ротора наводить координатам, що координуються.









Створений момент, що крутить, виникає через перехресний добуток Φ і струму ротора. Тут це представляється аналогічно моделі вказівника у обчисленні комплексного числа. З міркувань простору, як правило, не всі обмотки котушки зосереджені в одній канавці, але розподілені в кількох сусідніх канавках. Крім того, цей захід забезпечує згладжування поля збудника.

1-вал; 2-кришка підшипникова зовнішня; 3-кришка підшипникова внутрішня; 4-Щит підшипниковий; 5-коробка висновків; 6-сердечник статора; 7-сердечник ротора; 8-обмотка статора; 9-обмотка ротора; 10 - щит підшипниковий; 11-вентилятор; 12-кожух вентилятора; 13-болт заземлення.


Цей розподіл зменшує амплітуду напруги, що враховується зонним фактором. У разі багатошарової обмотки зсув обмотувальних шарів називається тугою. Це зсув викликає згладжування кривої збудження і, отже, зменшення гармонік індукованої напруги.

Внаслідок сухожилля амплітуда індукованої напруги зменшується, що враховується фактором туги. Продукт колізійного та зонального факторів називається коефіцієнтом обмотки. Терміни номінальна потужність, номінальна швидкість і номінальний момент, що крутить, зазначені в інформації на відповідній табличці. У цьому контексті також використовують розрахункові значення.


Рис. 3-3. Загальний вигляд асинхронного двигуна з висотою осі обертання h=280 мм; ступінь захисту ІР23; спосіб охолодження IСОI; 110 кВт; 380/660; = 4, короткозамкнений ротор:

1 – вал; 2 – капсула підшипника; З - шайба, що скидає відпрацьоване мастило; 4 - кришка підшипникова внутрішня; 5 – щит підшипниковий; 6 – обмотка статора; 7- сердечник статора; 8 - сердечник ротора; 9 - обмотка ротора; 10 - кільце бандажне; 11 - щиток, що спрямовує повітря; 12 – щит підшипниковий; 13 -жалюзі; 14 - гак транспортний; 15 – кожух; 16 – коробка виведення; 17-напівстанина; 18 -болт заземлення.

Номінальний момент, що крутить, зазвичай не вказаний на паспортній табличці. Його можна розрахувати за такою формулою. Також Продуктивність у технічні програми.

Пов'язана синхронна швидкість завжди знаходиться вище від номінальної швидкості, яка відсутня.

Обмотки з простою білиною клітиною

Силова етикетка трифазної асинхронної машини на електростанції у Берліні-Моабіт. Приклад, показаний на паспортній табличці відноситься до двигуна, який призначений тільки для роботи з зірками. На протилежній діаграмі показано типову зміну моменту, що крутить, в залежності від швидкості. У трикутному режимі двигун має приблизно три рази момент затяжки проти зіркою.

За наявності радіальних вентиляційних каналів у роторі їх розташовують проти відповідних каналів у серцевому статорі. Зміцнюють вентиляційні розпірки ротора особливо ретельно, щоб унеможливити їх випадання при обертанні ротора. Виготовлений сердечник ротора з валом проточують по зовнішньому діаметру для забезпечення необхідної величини повітряного проміжку між сердечниками статора і ротора.

Пазові клини та демпферна система ротора

Важливо, щоб діапазон швидкостей від нуля до точки перекидання проходив якнайшвидше, оскільки в цій області двигун має низьку ефективність і нагрівається відповідно. Час запуску залежить від інерції робочої машини і від відношення початкових моментів, що крутять.

Насос просуватиме на 3 - 5% більше. Грунтуючись на поперечному перерізі кабелю живлення, трикутна операція може мати сенс, оскільки струм нижче в 1,7 рази. У цьому прикладі момент, що обертає, в початковій області приблизно в 2-4 рази перевищує необхідний крутний момент насоса. Різниця – прискорювальна частка. Тому запуск насоса можна зробити тут із відкритим ковзанням. Технічний стандарт – це запуск насоса із закритим ковзанням. Тоді необхідний момент, що крутить, значно менше, і критичний пусковий діапазон проходить якнайшвидше.

У синхронних машинз h 315 мм сердечник ротора збирають на валу зі штампованих листів, що мають форму багатополюсної зірки (рис. 3-8 та 11-6). Сердечник складається з високих і низьких пакетів, що чергуються, створюють гребінчасту конструкцію, яка забезпечує отримання форми кривої поля, близької до синусоїдальної при рівномірному зазорі під полюсами. При збиранні ротора, після встановлення котушок, на низькі пакети закріплюють роторні сегменти, що мають форму полюсних наконечників. Сегменти скріплюють із сердечником ротора двома поздовжніми шпильками, протягнутими через отвори у сегментах та високих пакетах. Серце ротора кріплять на валу по всій довжині шліцевим з'єднанням, а з торців - двома кільцевими шпонками.

Крім того, запуск можливий лише при завантаженні. Це призводить до тривалого часу запуску і планування вентиляторів двигуна вимагає ретельної розробки. Експлуатаційна мітка асинхронної машини з подвійним живленням на електростанції у Берліні-Моабіт.

Правові норми та інші нормативні акти

Гюнтер Бій, Хорст Флачманн, Отто Май: Майстер-екзаменаційні електричні машинита технологія управління. Це робиться за допомогою силового ефекту між магнітним полем та струмопровідним провідником. Основними частинами є нерухомий статор з обмоткою збудження і ротором, що обертається, з обмоткою якоря. Всі електродвигуни також можуть використовуватись як генератор.

У синхронних машин з h >315 мм, виконуваних з традиційною формою наконечників, при якій полюсні сердечники, скляпані із сталевих листів товщиною 1-1,5 мм, кріплять до багатогранної або циліндричної втулки, зібраної також з окремих сталевих листів і розташованої на валу (див. рис. 3 -9). Кріплення здійснюється за допомогою виступів Т-подібної форми або у вигляді ластівчиного хвоста. У наконечниках полюсних сердечників виштамповані круглі пази для розташування в них стрижнів пусковий обмоткиелектродвигуна або заспокійливої ​​обмотки генератора.

Як працює електродвигун?

На додаток до електродвигуна, що обертається, існує також лінійний двигун для прямого руху. Коли живлення подається на електродвигун, металевому кільці утворюються негативний і позитивний полюс. Оскільки струм також тече через котушки, утворюються північ і південний полюс. Потім притягується південний полюс одного фіксований північний полюс іншого. Там струм у металевому кільці переривається, але котушка продовжує обертатися через імпульс. В результаті струм на металевому кільці і, отже, і полюси на котушках змінюються.

Обмотка короткозамкнутого ротора асинхронного двигуна.Обмотка короткозамкнутого ротора асинхронних двигунів h ≤ 355мм створюється шляхом заливання пазів зібраного сердечника алюмінієм А5. Для отримання спеціальних характеристик, наприклад, у двигунів, з підвищеним ковзанням, пази ротора можуть заливатись алюмінієвим сплавом АКМ12-4.

Північний полюс та Південний полюс ударяються, а двигун робить половину обороту. Анкер є рифлене ламіноване сердечник, яке приймає обмотку якоря; у цій обмотці напруга індукується магнітним полем. У разі машин із постійним струмом зазвичай це ротор, обмотка якого пов'язана з мережею постійного струмучерез комутатор, у разі синхронних машин, зазвичай статор, обмотка якого пов'язана з системою, що чергується або трифазною.

З іншого боку, пристрій на електричних генераторахі електродвигунах кільцеподібно розташованих сегментів, які ізольовані один від одного і проти валу ротора, які, у свою чергу, з'єднані парами з відповідним виведенням обмотки якоря, з іншого боку стосується шліфувальної щітки, до якої підключений зовнішній ланцюг. Завдання комутатора полягає в тому, щоб видалити струм, який синусоїдально пульсує в частинах обмотки, обертаючи ротор і випрямляючи його. годину їх з'єднання поперемінно із зовнішньою мережею для підключення, так що в цьому поточний напрямок залишається незмінним.



Рис.3-4. Загальний вигляд асинхронного двигуна з висотою осі обертання h= 450 мм; ступінь захисту IP23; спосіб охолодження IC0161; 630 кВт; 6000; = 6; ротор фазний:

а - поздовжній розріз; б – поперечний розріз; 1 – вал; 2 – кришка підшипникова зовнішня; 3-кришка підшипникова внутрішня; 4 – щит підшипниковий; 5 - обмотка статора; 6 - сердечник статора; 7-сердечник ротора; 8 - охолоджувач повітря; 9 - обмотка ротора; 10 - щиток напрямний повітря; 11 – щит підшипниковий; 12 - вузол контактних кілець; 13 – вентилятор; 14 – вушко транспортне; 15 – коробка висновків.

Електричне з'єднання для трьох навантажень або обмоток трифазну систему. У кожному випадку одне із двох споживчих підключень підключається до відповідного провідника трифазної мережі, а інше - до загальної нейтральної точки. При трьох однакових навантаженнях струм у нейтральному провіднику не тече.

Для асинхронних двигунів - міра різниці між фактичною швидкістю ротора і синхронною швидкістю обертового поля. Прослизання збільшується з навантаженням на двигун. Ідеальний промах 0% неможливий, тому що не відбувається моментів водіння, що крутять.

При заливці пазів одночасно утворюються короткозамикаючі кільця з вентиляційними лопатками і з між лопатками штирями, на яких кріплять балансувальні вантажі (див. рис. 3-3). Кількість лопаток N лприймають у таких межах:

Товщина лопатки

, Довжина

, висота

(Всі розміри в мм).

Ротор асинхронної машини, в якій обмотка ротора складається з голих або ізольованих металевих стрижнів, які вставляються в канавки стосу ламінату ротора та з'єднані на кінцях короткозамкненими кільцями. Магнітні полюси з ротором несучої обмотки постійного струму, що збуджується в генераторах змінного струму і синхронних двигунах.

Електричний струм постійного напрямку, на відміну змінного струму, напрям якого змінюється періодично. Чистий постійний струм створюється хімічними засобамиу гальванічних елементах чи акумуляторах; Постійний струм, створюваний випрямлячами або генераторами, містить компонент змінного струму. Для транспортування великої потужності на великі відстані, особливо в кабельних лініяхвикористовується передача постійного струму з напругою до 1 міліметра. Двигун постійного струму є двигуном постійного струму, що живиться постійним електромагнітом або постійним магнітом; і виконується як серія, шунтуючий або складовий двигун.

Ротори двигунів з h≤ 250 мм зазвичай заливають у машинах для лиття під тиском, а при h = 280 ÷ 355 мм – за допомогою вібраційної установки. Зварну клітину короткозамкнутого ротора двигунів h 400 мм виготовляють із алюмінієвих шин.

* Менші значення N лвідповідають меншим значенням h.

Кінці пазних стрижнів розміщують у канавках, вифрезерованих у короткозамикаючих кільцях, а потім приварюють, причому стрижні почергово виступають з кожного боку за короткозамикаюче кільце, утворюючи вентиляційні лопатки. Стрижні кріплять у пазах карбуванням по всій довжині сердечника через шліц паза; при цьому алюміній стрижнів затікає у передбачені для цього канавки.

Статор зазвичай складається з кільця прокатаної сталі, всередині якого прикріплені основні полюси та зворотні полюси. Між полюсами обертається ротор. барабанного типу, що несе обмотку якоря. Обмотка якоря складається з багатьох котушок, які зазвичай вставляють у пази сердечника сердечника ротора і кінці яких з'єднані з колектором. Фіксовані щіточки розмелюють лопаті колектора, якими струм якоря подається на обмотку якоря. - Якщо є магнітний потік основних полюсів, створюваний струмом, що протікає по струму обмотки якоря, магнітне поле, яке проходить через основне поле статора по вертикалі.

Обмотка фазного ротора асинхронних двигунів Фазний ротор двигунів h 225мм виконують з овальними напівзакритими пазами та всипною обмоткою з круглих дротів. Обмотка котушкова одношарова двоплощинна; конструкція ізоляції обмотки така сама, як у якорів машин постійного струму (див. додаток 24).

Ротори двигунів з h> 225 мм (рис. 3-4) виконують із прямокутними напівзакритими пазами та обмоткою із ізольованих мідних стрижнів прямокутного поперечного перерізу, які вставляють у пази з торця. Обмотка хвильова двошарова; для отримання секції хвильової обмотки одному кінці стрижня надають заздалегідь згин за шаблоном, а другий кінець згинають після вставки стрижня в паз. Кожен стрижень попередньо ізолюють, після чого спресовують. З'єднують стрижні в лобових частинах хомутами, які додатково впаюють вентиляційні лопатки. Конструкція ізоляції стрижневої обмотки наведена у додатку 22.

Марки просочувальних лаків та способи просочення обмоток фазних роторів такі ж, як для обмоток статорів (див. § 3-13). Лобові частини обмоток фазних роторів спираються на обмоткотримачі та кріпляться бандажами зі скляної нетканої стрічки. Механічний розрахунок бандажів виконують за методикою, наведеною в § 3-7 для якорів машин постійного струму.

Обмотка ротора синхронних машин.Обмотка ротора складається з окремих котушок, намотаних із прямокутної міді - ізольованої (у менших машинах) або неізольованої, гнутої на ребро (у великих машинах); котушки з'єднані послідовно. Висновки обмотки ротора пропускають через порожнистий кінець валу і з'єднують з контактними кільцями. Конструкція ізоляції обмотки ротора наведена в додатку 23. Марки просочувальних лаків та способи просочення обмоток роторів такі ж, як для обмоток статорів (див. § 3-13).

Основними частинами будь-якого електродвигуна змінного струму є: нерухома частина, що називається статором, частина, що обертається, звана ротором. Статор і ротор розділені повітряним зазором, величина якого коливається від 0,1 мм до 1,5 мм в залежності від потужності двигуна. У статорі розташовані обмотки, до яких підводиться електрична енергіязмінного струму від зовнішнього джерела. Обмотки створюють у статорі магнітне поле, що обертається з частотою кратної частоті джерела. Магнітне поле статора змушує обертатись ротор двигуна. Якщо частота обертання ротора в номінальному режимі точно дорівнює частоті обертання магнітного полястатора, то двигун називається синхронним, в іншому випадку - асинхронним.

Асинхронні електродвигунинині є найпоширенішими у світі електродвигунами. На частку припадає щонайменше 80% із загальної кількості що випускаються промисловість електродвигунів. Це пояснюється простотою конструкції, невисокою вартістю, довговічністю та надійністю в експлуатації.

Існують дві схеми виконання асинхронних двигунів: пряма та зворотна. У двигунах, виконаних за прямою схемою (рис. 3.1), ротор 1 жорстко пов'язаний з валом двигуна і обертається разом із ним. Статор 2 охоплює кільцем ротор і закріплюється на корпусі двигуна 3, який має вигляд труби, виконаної з алюмінію або сталі. У двигунах, виконаних за зворотною схемою (рис. 3.2), статор 2 жорстко закріплюється на нерухомому валу двигуна, а ротор 1 обертається щодо валу на підшипниках і кільцем охоплює статор. Двигуни зворотної схеми використовуються порівняно рідко, в основному, як гіромотори, тому далі розглядатимемо тільки двигуни прямого виконання.

Рис. 3.1. Конструкція трифазного асинхронного двигуна серії АТЛ

Рис. 3.2. Конструкція гіромотора

а – закритий несиметричний гіромотор; б – закритий симетричний гіромотор; в – відкритий симетричний гіромотор.

Для зменшення втрат на вихрові струми осердя статора набирають із штампованих листів електротехнічної сталі товщиною 0,35÷0,5 мм. Аркуші штампуються у вигляді кілець 1 (рис. 3.3). На внутрішній стороні кілець 2 є поглиблення – пази, які укладаються дроти обмотки статора. Листи перед збиранням ізолюють, покриваючи шаром лаку.

Рис. 3.3. Листи стали статора та ротора

Пази статора можуть бути напівзакритими або напіввідкритими. У машинах змінного струму малої та середньої потужностізастосовують напівзакриті пази (рис. 3.4). Кожен паз ізолюють 1, а потім заповнюють провідниками обмотки 2. Обмотку статора закріплюють у пазах за допомогою дерев'яних або пластикових клинів 3. У трифазних двигунах обмотка трифазна; фази зсунуті у просторі щодо один одного на 120 ел. град.

Рис. 3.4. Напівзакритий паз статора

Кінці фаз виводять на затискачі коробки виводів. Трифазну обмотку статора можна збирати у трикутник чи зірку залежно від напруги мережі.

Ротор 1 (рис. 3.1) асинхронного двигуна зазвичай являє собою набраний із штампованих листів електротехнічної сталі сердечник з пазами, насаджений на вал. Серце ротора має форму циліндра, на поверхні якого є пази для обмотки. Листи осердя ротора 2 (рис. 3.3) спеціально не ізолюють, так як у більшості випадків цілком достатньою ізоляцією виявляється плівка окалини, що є на поверхні листів.

Залежно від типу обмотки ротори асинхронних двигунів поділяються на короткозамкнутіі фазні.

У машинах малої та середньої потужності найчастіше застосовуються короткозамкнуті ротори. У пазах таких роторів розташовуються мідні або алюмінієві стрижні, що з'єднуються з короткозамикаючими кільцями. Таким чином, обмотка короткозамкнутого ротора має вигляд біличної клітини (рис. 3.5 а). Найчастіше короткозамкнута обмотка виходить у результаті заливання пакета стали алюмінієм. У цьому випадку короткозамикаючі кільця забезпечують виступами - вентиляційними лопатями, які при обертанні ротора перемішують повітря і сприяють кращому охолодженню машини (рис. 3.5 б).


Рис. 3.5. Короткозамкнена клітина та ротор з обмоткою з алюмінію

В асинхронних машинах великої потужності та в деяких спеціальних машинах малої потужності для отримання великого пускового моментута широкого діапазону регулювання частоти обертання застосовуються фазніротори. У пазах такого ротора укладають не стрижні, а ізольовані провідники котушок (секцій) трифазної обмотки, виконаної аналогічно до обмотки статора і з'єднаної в зірку. Кінці фаз обмотки ротора приєднують до ізольованих один від одного і валу двигуна контактним кільцям, за якими при обертанні ротора ковзають укріплені в щіткотримачах щітки. За допомогою контактних кілець та щіток обмотка ротора з'єднується з пусковими (ПР) або регулювальними реостатами (рис. 3.6).

Вал двигуна обертається у підшипниках, укріплених у підшипникових щитах – кришках (рис. 3.1), які виконані з того самого матеріалу, що й корпус машини.

Рис. 3.6. Принципові схемиасинхронних двигунів