Обмотка фазных роторов
Обмотка фазных роторов выполняется всыпными и стержневыми. Всыпные обмотки — петлевые трехфазные двухслойные равнокатушечные обмотки с укороченным шагом, аналогичные всыпным обмоткам статора. Соединение обмоток — звезда. Роторы со всыпными обмотками проектируются обычно так, чтобы линейное напряжение было равно примерно 380 В.
К достоинствам всыпных обмоток на роторе относятся: повышение напряжения ротора до напряжения статора и соответствующее уменьшение тока ротора, а следовательно, уменьшение размеров контактно-щеточного узла, улучшение работы пуско-регулирующей аппаратуры; возможность уменьшения числа пазов ротора и соответствующее уменьшение расхода изоляционных материалов; возможность механизации укладки обмотки фазного ротора.
Всыпные обмотки фазных роторов
применяются для двигателей мощностью до 50 кВт. Пазы обычно трапецеидальные или грушевидные полузакрытые, как показано на рис. 10, а, б.
Стержневые обмотки фазных роторов — двухслойные волновые. Они образуются стержнями из прямоугольной медной проволоки, уложенными в прямоугольные полузакрытые пазы ротора. В каждый паз укладываются два стержня (рис. 10, в), предварительно изолированных.
Рис. 10. Пазы фазных роторов
По форме катушек обмотки фазных роторов
подразделяются на петлевые и волновые. В петлевой обмотке (рис. 11) совершаются движения петлеобразной формы, а в волновой обмотке (рис. 12) —движения волнообразной формы при обходе каждой фазы. Статорные обмотки двигателей напряжением до 0,66 кВ общепромышленного применения выполняются только петлевыми. В лобовых частях стержни отогнуты (рис. 12) так, что два стержня образуют секцию волновой обмотки. Шаг обмотки со стороны контактных колец (со стороны выводов обмотки) называется передним уп или у1, а с противоположной стороны—задним y3 или у2. Сумма y1+y2 составляет двойное полюсное деление 2τ . Пример такой обмотки приведен на рис. 12, где у1=у2=9, у1+у2=18, 2τ = 18.
Рис. 11. Развернутая схема двухслойной петлевой обмотки: z1=48; 2р=8; у1=5; τ=6; β=5/6
При целом числе пазов на полюс и фазу сначала выполняют q обходов в одну сторону, соединяют между собой два нижних стержня (перемычка на рис. 12) и делают q обходов в обратную сторону. Так образуется каждая обмотка фазы ротора.
Рис. 12. Развернутая схема двухслойной волновой обмотки: z2=36; 2р=4; у1=у2=9; τ=9
В последнее время применяется волновая обмотка фазных роторов
, которая не требует специальных перемычек для промежуточных соединений при осуществлении поворота обхода, как это было в предыдущем случае. Поворот осуществляется для каждой обмотки фазы с помощью косорасположенного стержня, переходящего из одного слоя паза в другой. Некоторое искажение поля в этом случае не оказывает существенного влияния на работу асинхронного двигателя.
Стержневые обмотки применяются для двигателей средней и большой мощности при напряжении на контактных кольцах 250— 500 В. Эти обмотки более трудоемки в изготовлении, чем всыпные, из-за наличия большого числа паек и большого объема ручных работ.
Общая характеристика статора
Статор двигателя в свою очередь включает станину, в которую вмонтирован такой элемент, как электромагнитное ядро. Его основная задача – включать магнитный привод и трехфазную обмотку статора распределенного типа. Ядро же отвечает за намагничивание агрегата, а также за создание магнитного поля, находящегося в постоянном вращении.
Во всех типах конструкции асинхронного электродвигателя магнитные проводы статора (сердечники) изготавливается из слоев стали электролитического типа, толщина которых не превышает миллиметров. Если же оборудование небольшой мощности, то слой может иметь толщину в 0,65 мм.
Все листы изолированы друг от друга одним из двух методов: лакированием или оксидированием. Также довольно часто используют сталь с уже нанесенным покрытием электроизоляционного действия.
Магнитный провод обеспечивает низкое магнитное сопротивление для потока магнитных импульсов, которые генерируются статорными обмотками. Обеспечение намагничивания усиливает поток.
Пример магнитопривода статора
В магнитопроводные пазы размещается распределенная обмотка на три фазы для статора. Самые простые реализации намотки состоят из трех катушек фаз, чьи оси сдвигаются по отношению друг к другу на уровень 120 градусов. Далее эти катушки соединяются между собой по двум уже известным схемам: «треугольник» или «звезда».
Соединение фазных обмоток
Есть еще одно понятие, играющее важную роль в работе статора асинхронного двигателя – расстояние между ротором и статором, зазор. Его величина напрямую влияет на показатели не только энергетической природы, но и виброакустические. Когда зазор уменьшается, вместе с ним снижается и показатель реактивной составляющей тока для работы двигателя на холостых оборотах. Исходя из этого – увеличивается уровень магнитного рассеивания и индуктивное сопротивление силового агрегата. В асинхронных электрических двигателях показатель зазора варьируется в пределах от 0,2 до 2 миллиметров.
Схемы соединения
Подключение статорных и роторных обмоток электрического двигателя осуществляется по одной из двух схем: «звезда» или «треугольник». При использовании первой схемы одни концы обмоток статора соединяются друг с другом, а на другие осуществляется подача трехфазного напряжения (380 вольт). При этом, стоит обращать внимание, что мотор с обмотками, подключенными способом «звезда», обладает меньшей мощностью, если сравнивать с еще одним методом.
Соединения «треугольник» же реализуются путем последовательного подключения всех статорных обмоток. То есть, каждая намотка своим окончанием соединяется с началом следующей катушки. Коммутация компонентов двигателя по данной схеме обеспечит на порядок большую мощность работы, максимально полную. При этом, пусковые токи в такой схеме достаточно высокие, из-за чего, рекомендуется применять «звезду» для запуска оборудования, а далее в процессе работы переключаться на «треугольник».
Устройство генератора тока
Приветствую всех на нашем сайте. Сегодня мы поговорим об устройстве генератора тока. Попробуем максимально охватить данную тему и рассмотреть устройство генераторов постоянного и переменного токов.
На самом деле, не совсем верно называть это устройство генератором именно переменного или постоянного тока, поскольку, ток возникает только в замкнутом контуре. В общем, в обмотках генератора возникает ЭДС, а не ток. Ток начинает протекать только тогда, когда к обмоткам подключается какой-либо потребитель. Однако, в этой статье мы будем пользоваться устоявшимися понятиями.
Какие бы ни были электрические генераторы основной их принцип – выработка электрической энергии за счёт вращения обмотки в магнитном поле. Это значит, что можно выделить два схематических вида генераторов: либо мы вращаем магнитное поле в неподвижном проводнике, либо вращаем проводник в неподвижном магнитном поле.
Обмотки статора электродвигателя, классификация, характеристики, применение
Обмотки статоров различных типов и видов электрических машин переменного тока разнообразны по конструкции, технологии их изготовления и укладки в пазы.
Для того чтобы яснее представить себе существующие конст
рукции катушек обмоток статоров машин переменного тока, а так
же в связи с тем, что от вида и типа катушек зависят технологиче
ские операции, выполняемые при ремонте обмоток, следует при
вести условную классификацию катушек обмоток статоров электри
ческих машин переменного тока по ряду конструктивных и техноло
гических признаков.
Номинальное напряжение до 660 В, 3 кВ и вышы имеет широкое распространение в классе напряжении до 660
В
имеют
также и по периметру каждого витка (витковая изоляция). Соотношение площади проводниковых и изоляционных материалов сечении площади паза для обмоток низкого и высокого напряжен можно оценить по рис. 3. Кроме того, при изготовлении катушек напряжение машины 10 кВ и выше применяются так называем противокоронные меры, которые заключаются либо в устанавливаются в
16 специальных конструктивных элементов внутри катушек, либо в нанесении дополнительного покрытия наружной поверхности изоляций катушек полупроводящими лаками.
Вид обмоточного провода, из которого изготовляются катушки. Катушки из круглого обмоточного провода — мягкие катушки, окончательная формовка лобовых частей которых производится в процессе их укладки в пазы статора, применяются для асинхронных двигателей низкого напряжения мощностью до 100 кВт. Катушки из обмоточного провода прямоугольного сечения — жесткие катушки, которые укладываются в пазы статора в окончательно отформованном при их изготовлении виде, применяются в электрических машинах высокого напряжения. Следует отметить, что имеется целый ряд типоразмеров электрических машин низкого напряжения, где также применяются жесткие катушки, — это» асинхронные и синхронные двигатели в диапазоне мощностей 100—400 кВт.
Класс нагревостойкости. В зависимости от расчетных электромагнитных нагрузок в пусковом и номинальном режимах и связанных с этим температурных факторов, а также от эксплуатационных условий обмотки электрических машин по ГОСТ 183—74 могут быть изготовлены по классам нагревостойкости А, Е, В, F и Н. Технологически это означает применение для обмотки каждого класса нагревостойкости соответствующих марок обмоточных проводов и изоляционных материалов, способных нормально работать при температурах, характеризующих данный класс.
Характеристики основных групп изоляционных материалов и обмоточных проводов, относящихся к тем или иным классам нагревостойкости, будут даны ниже при непосредственном рассмотрении технологических процессов изготовления катушек.
Число сторон катушек в пазу.
Различие обмоток по этому признаку заключается в том, что в однослойной обмотке сторона катушки занимает повысоте весь паз статора, а в двухслойной — только половину паза. По конструкции и технологии изготовления катушки однослойных и двухслойных обмоток, изготовляемых из круглого провода (для двигателей до 100 кВт), не имеют между собой принципиальных отличий. Катушки однослойных и двухслойных обморок, изготовляемые из обмоточных проводов прямоугольного сечения, принципиально отличаются между собой и по конструкции, по технологии изготовления, а также по технологии их укладки и монтажа в статоре.
Вид элементов обмотки.
Различие элементов обмотки по данному признаку заключается в том, что катушка может быть технологически изгоготовлена замкнутой с последовательным соединением в oт этом случае обмотку называют катушечной) или элемен, обмотки изготовляются в виде стержней, а соединение витков стержней в катушку производится в процессе монтажа обмотки
тор; такие обмотки называют стержневыми.
Каждый из видов катушек обмоток электрических машин переменного тока приведениои условной классификации в силу различныз технологических и эксплуатационных факторов имеют и
внутри данного вида различия по конструкции и применяемы материалам.
К обмоткам высокого напряжения статоров, которые наиболее широко применяются в настоящее время, по приведенной выц классификации, относят: двухслойные катушечные обмотки из обм. точных проводов прямоугольного сечения, на номинальное напря. жение 3, 6 и 10 кВ с изоляцией классов нагревостойкости В, F и Н Такие обмотки применяются в подавляющем большинстве синхронных и асинхронных электрических машинах мощностью 100— 6000 кВт, составляющих основной парк электрических машин высокого напряжения в стране. В связи с выбранным видом обмоток следует ознакомиться с построением схем обмоток статоров электрических машин, в которых применяются эти виды обмоток.
Однофазный асинхронный двигатель
Выше рассматривался трехфазный асинхронный двигатель, в однофазном асинхронном двигателе их две. Одна рабочая, вторая вспомогательная. Вспомогательная нужна для того, чтобы придать первоначальное вращение ротору. Потому может называться ещё пусковой или стартовой.
Однофазный асинхронный двигатель имеет две обмотки: рабочую и вспомогательную (стартовую или пусковую)
Когда в статоре включена одна обмотка, она создаёт два равных магнитных поля, вращающихся в разные стороны. Если ввести в это поле ротор, который уже имеет какое-то начальное вращение, магнитное поле будет поддерживать это вращение. Но как запустить ротор на старте? Как придать ему вращение, ведь от одной обмотки возникают два равноценных магнитных поля, направленные в разные стороны. Так что с их помощью заставить вращаться ротор невозможно. В простейшем варианте вращение задаётся вручную — механически. Затем вращение подхватывает поле.
Чтобы автоматизировать запуск однофазного асинхронного двигателя и сделана вспомогательная обмотка. Она сконструирована так, что подавляет одну из составляющих магнитного поля основной обмотки и усиливает вторую. Соответственно, одна из составляющих перевешивает, задавая вращение ротора. Затем стартовая обмотка отключается, вращение поддерживает основная.
