Схемы обмоток электродвигателей.
Укладка обмоток в пазы трехфазных односкоростных асинхронных электродвигателей
| 12 | 18 | 24 | 27 | 30 | 36 | 42 | 45 | 48 | 54 | 60 | 63 | 72 | 75 | 84 | 90 | |
| 3000 |  | | | | | | | | | |||||||
| 1500 | | | | | | | | | | | | |||||
| 1000 | | | | | | | | | | | | | ||||
| 750 | | | | | | | | | | |||||||
| 600 | | | | | | | ||||||||||
| 500 | | | | | | |
vitkovoe.ru
Обмотки фазных роторов асинхронных двигателей.В зависимости от мощности машины обмотки фазных роторов асинхронных двигателей выполняют из круглого или прямоугольного изолированного обмоточного провода, из неизолированной прямоугольной медной проволоки или из медных шин.
Обмотки из круглого провода применяют в роторах двигателей небольшой мощности. Они имеют такую же конструкцию и изоляцию, как и аналогичные обмотки статора.
Таблица 3.9. Изоляция обмоток машин переменного тока с полуоткрытыми прямоугольными пазами на напряжение до 660 В
| Часть обмотки | Позиция | Материал | Число слоев | Двусторонняя толщина изоляции, мм | ||||||||||||||||
| Наименование, марка | Толщина, мм | по ширине | по высоте | |||||||||||||||||
| Класс нагревостойкости | ||||||||||||||||||||
| B | F | H | ||||||||||||||||||
Пазовая
 | 1 | Обволакивающее покрытие | 0,05 | 0,2 | 0,2 | |||||||||||||||
| 2 | Бумага телефонная. Бумага фенилоновая лакированная бакелизированная | 0,09 | 1,5 оборота | 0,6 | 0,6 | |||||||||||||||
| 3 | Лакотканеслюдопласт | |||||||||||||||||||
| ГИТ-ЛСБ-ЛСЛ | ГИП-ЛСП-ЛСЛ | ГИК-ЛСК-ЛСЛ | 0,55 | 1,1 | 1,1 | |||||||||||||||
| Стеклотекстолит | ||||||||||||||||||||
| 4 | СТ | СТЭФ | СТК | 1,0 | — | 1,0 | ||||||||||||||
| 5 | СТ | СТЭФ | СТК | 0,5 | — | 0,5 | ||||||||||||||
| СТ | СТЭФ | СТК | 0,5 | — | 0,5 | |||||||||||||||
| Допуск на укладку | — | — | 0,3 | 0,6 | ||||||||||||||||
| Общая толщина изоляции в пазу (без витковой и без клина) | — | — | 2,2 | 4,5 | ||||||||||||||||
| Продолжение табл. 3.9 | ||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||
| Лобовая | ||||||||||||||||||||
| Полукатушки группы: | Скрепляющий бандаж из ленты стеклянной ЛЭС шириной 20 мм в двух местах | 0,1 | 2,5 оборота | 0,5 | 0,5 | |||||||||||||||
| крайние | 1 | Обволакивающее покрытие | 0,05 | 0,1 | 0,1 | |||||||||||||||
| 7 | Стеклолакоткань | |||||||||||||||||||
 | ЛСБ-105/120 | ЛСП-130/155 | ЛСК-155/180 | 0,15 | 1 вполнахлеста | 0,6 | 0,6 | |||||||||||||
| 8 | Стеклянная лента ЛЭС | 0,1 | 1 вполнахлеста | 0,4 | 0,4 | |||||||||||||||
| Общая толщина изоляции полукатушки (без витковой) | 1,6 | 1,6 | ||||||||||||||||||
| Скрепляющий бандаж из ленты стеклянной ЛЭС шириной 20 мм в трех местах | 0,1 | 2,5 оборота | 0,5 | 0,5 | ||||||||||||||||
| средние | 1 | Обволакивающее покрытие | 0,05 | 0,1 | 0,1 | |||||||||||||||
| Общая толщина изоляции полукатушки (без витковой) | — | — | 0,6 | 0,6 |
Обмотки роторов из прямоугольного обмоточного провода выполняют в двигателях мощностью до 100 кВт. Предварительно намотанные, растянутые и отрихтованные катушки укладывают в открытые прямоугольные пазы ротора. Конструкция пазовой изоляции (табл. 3.10) такая же, как и в статорах машин с номинальным напряжением до 660 В, т. е. представляет собой пазовый короб, состоящий из нескольких слоев изоляционного материала. Лобовые части изолируют ленточным материалом, причем на лобовые части крайних катушек в катушечных группах накладывают усиленную изоляцию по сравнению со средними катушками в группе, чем достигается надежность изоляции между фазами обмотки ротора.
Таблица 3.10. Изоляция катушечной обмотки фазных роторов асинхронных двигателей мощностью до 100 кВт класса нагревостойкости B
| Часть обмотки | Позиция на рисунке | Материал | Количество слоев | Двусторонняя толщина изоляции, мм | ||||
| Наименование | Марка | Толщина, мм | по ширине | по высоте | по ширине | по высоте | ||
Пазовая
 | Разбухание изоляции от промазки лаком | — | — | — | — | 0,1 | 0,1 | |
| 1 | Стеклянная лента | ЛЭС | 0,1 | 1 слой вразбежку | 0,2 | 0,2 | ||
| Всего на одну катушку | — | — | — | — | 0,3 | 0,3 | ||
| 2 | Стеклолакоткань | ЛСБ | 0,2 | 0,4 | 0,6 | |||
| 3 | Гибкий миканит | ГФС | 0,2 | 0,4 | 0,6 | |||
| 4 | Стеклолакоткань | ЛСБ | 0,2 | 0,4 | 0,6 | |||
| 5 | Стеклотекстолит | СТ | 0,5 | — | — | 0,5 | ||
| 6 | То же | СТ | 0,5 | — | — | 0,5 | ||
| 7 | « | СТ | 0,5 | — | — | 0,5 | ||
| Допуск на укладку | — | — | — | — | 0,5 | 0,8 | ||
| Всего на паз без клина | — | — | — | — | 4,7 |
Продолжение таблицы 3.10
| Часть обмотки | Пози ция на рисунке | Материал | Количество слоев | Двусторонняя толщина изоляции, мм | ||||||
| Наименование | Марка | Толщина, мм | по ширине | по высоте | по ширине | по высоте | ||||
Лобовая
 | Средние катушки в катушечной группе | 8 | Стеклянная лента | ЛЭС | 0,2 | 1 слой вполнахлеста | 0,8 | 0,8 | ||
| Крайние катушки в катушечной группе | 9 | Стеклолакоткань | ЛСБ | 0,2 | 1 слой вполнахлеста | 0,8 | 0,8 | |||
| 10 | Стеклянная лента | ЛЭС | 0,2 | 1 слой вполнахлеста | 0,8 | 0,8 | ||||
| Толщина изоляции крайних катушек | — | — | — | — | 1,6 | 1,6 | ||||
Стержневые обмотки фазных роторов асинхронных двигателей применяют в машинах мощностью более 100 кВт, а в некоторых исполнениях — начиная с мощности 40...50 кВт. Обмотки выполняют из прямоугольной шинной меди. Механическая жесткость стержней дает возможность выполнить пазы ротора полузакрытыми с узкой прорезью, что способствует улучшению рабочих характеристик двигателей. Стержни вставляют в пазы с торца ротора, поэтому до укладки изгибают только одну лобовую часть стержня. Вторую лобовую часть изгибают после установки стержня на место в паз [2].
Конструкция изоляции стержневых обмоток роторов приведена в табл. 3.11. В этой таблице даны два значения числа слоев и толщины изоляции в зависимости от напряжения на контактных кольцах ротора, которое определяется обмоточными данными машины.
Гильзы для роторных стержней изготовляют из микафолия, стекломикафолия или из листовых материалов на основе слюдинитов: слюдинитофолия, стеклослюдинитофолия. В качестве связующих для изготовления гильз применяют термореактивные лаки. Лобовые части стержней изолируют ленточными материалами. Слабым в электрическом отношении местом изоляции роторных стержней, так же как и в катушечных обмотках статоров с гильзовой изоляцией, является место стыка двух видов изоляции — гильзовой на пазовой части и непрерывной на лобовой.
Таблица 3.11. Изоляция стержневых обмоток фазных роторов асинхронных двигателей с высотой оси вращения ≥ 280 мм
| Часть обмотки | Позиция на рисунке | Материал | Напряжение до 750 В | Напряжение до 1200 В | ||||||||||
| Наименование, марка | Толщина, мм | Число слоев | Двусторонняя толщина изоляции, мм | Число слоев | Двусторонняя толщина изоляции, мм | |||||||||
| Класс нагревостойкости | Класс нагревостойкости | Класс нагревостойкости | по ширине | по высоте | Класс нагревостойкости | по ширине | по высоте | |||||||
| B | F | H | B | F и H | B | F и H | B | F и H | ||||||
Пазовая
 | 1 | Стеклослюдо пластифолий ИФГ-Б | Синтофолий — F | Синтофолий — H | 0,15 | 0,16 | 4,5* оборота | 3,5 оборота | 1,1 | 2,2 | 9,5* оборота | 7,5 оборота | 2,4 | 4,5 |
| Стеклолакоткань | ||||||||||||||
| 2 | ЛСБ-105/120 | ЛСП-130/155 | ЛСК-155/180 | 0,15 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | ||||||
| Стеклотекстолит | ||||||||||||||
| 3 | СТ | СТЭФ-1 | СТК | 0,5 | — | 0,5 | — | 0,5 | ||||||
| 4 | СТ | СТЭФ-1 | СТК | 0,5 | — | 0,5 | — | 0,5 | ||||||
| 5 | СТ | СТЭФ-1 | СТК | 0,5 | — | 0,5 | — | 0,5 | ||||||
| Допуск на укладку обмотки | — | — | 0,3 | 0,5 | — | — | 0,3 | 0,5 | ||||||
| Общая толщина изоляции в пазу (без клина) | — | 1,7 | 4,5 | — | — | 6,6 | ||||||||
Лобовая
 | 6 | Стеклослюдинитовая лента ЛС-ПЭ-934-ТП | Пленка полиимидная 0,05  3 = 0,15
| 0,15 | 1 слой вполнахлеста | 0,6 | 0,6 | 2 слоя вполнахлеста | 1,2 | 1,2 | ||||
| 7 | Стеклянная лента ЛЭС | 0,1 | 1 слой вполнахлеста | 0,4 | 0,4 | 2 слоя вполнахлеста | 0,8 | 0,8 | ||||||
| Общая толщина изоляции стержня в лобовой части | 1,0 | 1,0 | 2,0 | 2,0 |
* С учетом усадки на 15…20%
Для того чтобы увеличить электрическую прочность изоляции этого участка, его изолируют с постепенным переходом от гильзовой к непрерывной изоляции по типу конуса или обратного конуса.
Изоляцию стержней фазных роторов для двигателей некоторых типоразмеров выполняют непрерывной из ленточного материала по всей длине стержня с последующей опрессовкой и запечкой изоляции в горячих прессах.
Короткозамкнутые обмотки.В роторах асинхронных двигателей широко распространены короткозамкнутые обмотки. Они также применяются как демпферные и пусковые в роторах синхронных машин.
Основное их отличие от всех остальных обмоток электрических машин заключается в отсутствии изоляции между пазовой частью обмотки и стенками паза. Встречающиеся иногда 
- фазные изолированные и замкнутые накоротко обмотки роторов асинхронных машин специального исполнения здесь не рассматриваются.
Короткозамкнутые обмотки роторов асинхронных двигателей делятся по конструкции и технологии изготовления на два типа: сварные и литые (рис. 3.10).
Демпферные и пусковые обмотки синхронных машин выполняют только сварной конструкцией. Стержни обмоток в подавляющем большинстве случаев круглого сечения располагают в пазах полюсных наконечников.
Демпферные обмотки синхронных двигателей более мощные, чем синхронных генераторов, так как их используют так же, как и пусковые. У генераторов демпферные обмотки выполняют из меди. В двигателях для улучшения пусковых характеристик часто применяют латунь.
Рис. 3.10. Короткозамкнутые роторы асинхронных двигателей:
— со вставными стержнями; 
— с литой обмоткой;
1 — стержни обмотки; 2 —замыкающие кольца;
3 — вентиляционные лопатки
poznayka.org
Важная составная часть электродвигателей — ее обмотки, в которых происходят основные рабочие процессы по преобразованию энергии. В наиболее распространенных типах электрических машин можно выделить:
трехфазные обмотки машин переменного тока, используемые обычно в статорах трехфазных асинхронных и синхронных машин, а также в роторах асинхронных двигателей с контактными кольцами.
однофазные обмотки статоров асинхронных однофазных двигателей с короткозамкнутым ротором.
обмотки якорей коллекторных машин постоянного и однофазного переменного тока.
короткозамкнутые обмотки роторов асинхронных электродвигателей.
обмотки возбуждения синхронных и коллекторных машин.
Обмотки возбуждения синхронных и коллекторных машин состоят, как правило, из сравнительно простых полюсных катушек. Несложным является и устройство короткозамкнутых обмоток роторов асинхронных двигателей. Остальные же виды перечисленных выше обмоток представляют собой достаточно сложные системы размещенных в пазах изолированных проводников, соединенных по особым схемам, требующим специального изучения.
Простейшим элементом обмотки является виток, который состоит из двух последовательно соединенных проводников, размещенных в пазах, находящихся, как правило, под соседними разноименными полюсами.
Лежащие в пазах проводники витка являются его активными сторонами, поскольку именно здесь наводится ЭДС от главного магнитного поля машины. Находящиеся вне паза части витка, соединяющие между собой активные проводники и располагающиеся по торцам магнитопровода, называются лобовыми частями.
Проводники, образующие виток, могут состоять из нескольких параллельных проводов. Обычно к этому прибегают, чтобы сделать обмотку мягкой и облегчить ее укладку в пазы.
Один или несколько последовательно соединенных витков образуют катушку или секцию обмотки. Если секция состоит из одного витка, то такую обмотку называют стержневой, так как в этом случае находящиеся в пазах проводники обычно представляют собой жесткие стержни. Обмотка, состоящая из многовитковых секций, называется катушечной.
Катушка, или секция обмотки, характеризуется числом витков wc и шагом y, т. е. количеством охватываемых ею зубцов магнитопровода. Так, например, если одна сторона катушки (секции) лежит в первом пазу, а вторая — в шестом, то катушка охватывает пять зубцов и шаг ее равен пяти (у = 5). Шаг, таким образом, может быть определен как разность между номерами пазов, в которые уложены обе стороны катушки (у = 6 — 1 = 5).
Зачастую в обмоточных данных и технической литературе шаг обозначают номерами пазов (начиная с первого), в которые уложены стороны катушки, т. е. в данном случае это обозначение выглядит так: у = 1 — 6.
Шаг обмотки называют диаметральным, если он равен полюсному делению τ, т. е. расстоянию между осями соседних разноименных полюсов, или, что то же самое, числу пазов (зубцов), приходящихся на один полюс. В этом случае у = τ = z/2p, где z — число пазов (зубцов) сердечника, в котором размещена обмотка; 2р — число полюсов обмотки.
Если шаг катушки меньше диаметрального, то его называют укороченным. Укорочение шага, характеризуемое коэффициентом укорочения ky = у / τ, широко применяется в обмотках статоров трехфазных асинхронных электродвигателей, так как при этом экономится обмоточный провод (за счет более коротких лобовых частей), облегчается укладка обмотки и улучшаются характеристики двигателей. Применяемое укорочение шага обычно лежит в пределах 0,85 — 0,66.
В духполюсной электрической машине центральный угол, соответствующий полюсному делению, равен 180°. Хотя в четырехполюсных машинах этот геометрический угол равен 90°, в шестиполюсных — 60° и т. д. принято считать, что между осями соседних разноименных полюсов во всех случаях угол равен 180 электрическим градусам (180 эл. град.). Иначе говоря, полюсное деление τ = 180 эл. град.
Различают однослойные обмотки, где каждый паз занят стороной одной катушки (секции), и двухслойные, где в пазах размещены стороны разных катушек (секций) в два слоя.
Способы изображения обмоток:
Способы изображения обмоток электрических машин достаточно условны и своеобразны. Обмотки содержат большое число проводников, и изобразить все соединения и проводники на чертеже практически невозможно. Поэтому приходится прибегать к изображению обмоток в виде схем.
Преимущественно пользуются двумя основными способами изображения обмоток на схемах.
При первом способе цилиндрическую поверхность сердечника вместе с обмоткой (а у коллекторных машин — вместе с коллектором) как бы мысленно разрезают по образующей и разворачивают на плоскость чертежа. Такого типа схемы называются развернутыми, или схемами-развертками (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Развернутая схема трехфазной однослойной концентрической обмотки с z = 24, 2р = 4.
При втором способе обмотку как бы проектируют на плоскость, перпендикулярную оси сердечника, показывая вид обмотки с торца (для коллекторных машин обычно со стороны коллектора). Проводники (или активные стороны секций и катушек), расположенные в пазах па поверхности сердечника, изображают кружочками и показывают торцевые (лобовые) соединения обмотки. При необходимости изображают не только видимые с данной стороны торцевые соединения обмотки, но и размещенные с обратной стороны сердечника невидимые лобовые части, причем их изображение в этом случае выносится за окружность сердечника. Схемы такого типа называют торцевыми, или круговыми (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Торцевая схема обмотки m = 3, z = 24, 2р = 4.
Торцевая и развернутая схемы обмоток:
Наиболее распространены схемы, выполненные по первому способу. Они легче читаются и более наглядны. Для облегчения чтения и выполнения торцевых схем их выполняют упрощенным способом (рис. 2.3). Но даже после этого для обмотчика, не имеющего достаточного опыта работы с торцевыми схемами, они кажутся непонятными и неудобочитаемыми. В развернутых схемах расположение катушек и катушечных групп, соединение катушек и катушечных групп выглядит более реально и понятно.
Рис. 2.3. Торцевая схема при 2р = 4, а = 1.
Схемы дают достаточно четкое представление об устройстве и размещении на сердечнике всех элементов обмотки и соединений между ними. На схемах в основном изображают лишь проводники обмотки, стараясь по возможности опустить все остальные детали, загромождающие схему и затрудняющие ее чтение. Необходимые дополнительные технические данные приводятся на схемах в виде надписей.
Катушка, или секция на схеме изображается одной линией независимо от того, намотана она в один провод или в несколько параллельных проводов, состоит из одного витка или является многовитковой. На развернутой схеме секция или катушка изображаются в виде замкнутой, напоминающей действительную конфигурацию секции (катушки) фигуры, от которой ответвляются выводы.
В развернутых схемах двухслойных обмоток стороны катушек или секций, лежащие ближе к воздушному зазору, т. е. в верхнем слое паза, изображают сплошными линиями, а стороны, лежащие в нижнем слое, — штриховыми (пунктирными). Иногда (в книгах старых изданий) активные стороны катушек в обоих слоях паза изображают сплошными линиями, но те стороны, что лежат в верхнем слое, располагают слева, а те, что лежат в нижнем слое, — справа.
На схемах трехфазных обмоток провода разных фаз могут изображаться различающимися между собой линиями, например сплошными, штриховыми и штрихпунктирными, линиями разной расцветки или разной толщины, двойными линиями с разной штриховкой между ними.
На схемах обычно указывают номера пазов, номера коллекторных пластин, могут быть также обозначены номера секций и их сторон, номера и маркировка выводных концов катушечных групп, фаз обмотки, указаны направления токов, фазные зоны, полюса магнитного поля и т. д. (рис. 2.4 — 2.6).
Рис. 2.4. Развернутая схема двухслойной обмотки при z = 24, 2р = 4, q = 2.
Рис. 2.5. Изображение катушечных групп на схемах: а — развернутой, б – условной.
Рис. 2.6. Условные схемы двухслойной обмотки статора: а — для трех фаз при 2р = 2; б — для одной фазы при 2р = 2, в — для одной обмотки статора при 1р = 4.
Схемы необходимы не только при изучении принципа работы обмоток, их устройства, свойств и особенностей, но также и для выполнения обмоточных работ. Не имея схемы и не сверяясь с ней в процессе работы, трудно выполнить обмотку, поэтому перед началом ремонта обмотки надлежит составить ее схему или найти в справочнике аналогичную.
Упрощенные торцевые схемы:
Следует отметить, что полные развернутые и торцевые схемы сложных многополюсных обмоток с большим числом пазов получаются очень громоздкими и трудными для чтения.
В этих случаях в процессе выполнения обмоток, элементы которых повторяются, часто используют практические развернутые схемы, где изображена, например, лишь одна фаза (иногда часть фазы) трехфазной обмотки или несколько секций обмотки коллекторной машины. Широко используются также упрощенные торцевые схемы, где целые катушечные группы изображаются в виде части дуги с обозначениями выводов, а более мелкие элементы обмотки не изображают или изображают на схеме отдельно. Упрощенные торцевые схемы удобны при выполнении соединений между катушечными группами в сложных обмотках.
5.189.137.82 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам.
*****
3-10. ОБМОТКИ ОДНОФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Однофазный асинхронный двигатель питается от однофазной сети (от двух проводов). Такой двигатель может быть выполнен с одной (рабочей) обмоткой на статоре, однако в этом случае он не имеет пускового момента и должен быть пущен в ход от руки. Такие двигатели применяются весьма редко. Для создания пускового момента двигатель получает, кроме рабочей, вспомогательную обмотку (которая превращает его, строго говоря, в двухфазный). Простейшая вспомогательная обмотка имеет вид короткозамкнутого витка, охватывающего край полюса. Такие двигатели —двигатели с расщепленным полюсом имеют небольшой пусковой момент (10% от момента трехфазного асинхронного двигателя такого же габарита) и применяются в мелких двигателях (вентиляторы, проигрыватели и т. п.), где не требуется значительного пускового момента. Более мощные однофазные двигатели выполняются с вспомогательной обмоткой, которая в отличие от рабочей питается не прямо от сети, а через конденсатор, дроссель или сопротивление. Благодаря этому ток в вспомогательной обмотке сдвигается по фазе относительно тока в рабочей обмотке, и в двигателе создается вращающееся магнитное поле, увлекающее ротор. Чем ближе сдвиг фаз между токами к 90 эл. град, тем симметричнее (ближе к круговому) вращающееся магнитное поле и тем больше пусковой момент.
Наилучшие результаты дает включение вспомогательной обмотки через конденсатор рис. 3-29,а—е.
Вспомогательная обмотка может включаться только йа время пуска, для чего применяются специальные реле или центробежные размыкатели, сидящие на валу двигателя, автоматически отключающие эту обмотку после того, как двигатель разбежался, рис. 3-20,6, ж.
В этом случае пусковая обмотка выполняется с числом витков 60—100% рабочей (включение через пусковой конденсатор) или 35—60% рабочей (включение через пусковой дроссель или сопротивление). Это позволяет увеличить магнитный поток этой обмотки и тем самым пусковой момент. Плотность тока в пусковой обмотке берется с учетом кратковременности ее включения, весьма высокой (в 5—10 раз больше, чем в рабо-
Рис 3-20. Схемы включения обмоток однофазных асинхронных двигателей,
чей). Пусковой момент таких двигателей (при включении через пусковой конденсатор) не меньше, чем у трехфазных, а при включении вспомогательной обмотки через конденсатор и повышающий трансформатор (рис. 3-20,2, е) могут быть получены пусковые моменты даже больше, чем у нормального трехфазного двигателя такого же габарита. Повышение напряжения на конденсаторе позволяет также существенно уменьшить его емкость и габарит. Сопротивления дают пусковые моменты 25-^35% пускового момента трехфазного двигателя. Двигатели с вспомогательной обмоткой, включенной
только на время пуска, хотя и имеют повышенный пусковой момент, имеют ухудшенные показатели при рабочем режиме (пониженную мощность, ухудшенный коэффициент мощности ,и к. п. д.). Мощность их составляет в среднем 40—50% мощности трехфазного двигателя такого же габарита. Лучшие показатели имеют двигатели с постоянно включенной через конденсатор вспомогательной обмоткой. Мощность их достигает 70% и более от мощности соответствующего трехфазного двигателя. Б этом случае конденсатор подбирается из условия получения наилучших данных (получения кругового вращающегося поля) при рабочем режиме (наиболее высокий коэффициент мощности и к. п. д.). Пусковой момент при этом несколько снижается по сравнению с указанными выше для пусковой вспомогательной обмотки величинами.
Число витков вспомогательной обмотки берется близким (0,8—1,2) к числу витков рабочей. Наличие двух конденсаторов — одного, включаемого только на время пуска, и второго, включенного постоянно, позволяет получить однофазный асинхронный двигатель с высокими пусковыми и рабочими параметрами.
Рабочая обмотка обычно занимает 2 /з числа пазов статора, вспомогательная 7з Оси (середины) катушечных групп рабочей и вспомогательной обмоток должны быть сдвинуты относительно друг друга на 90 эл. град., т. е. на половину полюсного деления.
Для выполнения однофазной обмотки в статоре по рис. 3-7 нужно положить секции рабочей обмотки в пазы 1, 2, 3, 4 —7, 8, 9, 10 и 13, 14, 15, 16 —19, 20, 21, 22, а секции вспомогательной обмотки положить в пазы 5, 6 —И, 12 и 17, 18 —23, 24 В каждой рабочей и вспомогательной обмотке образуются две полюсные группы. В соответствии с изложенными выше правилами секции, входящие в одну полюсную группу, соединяются последовательно а сами rpiynnbi в зависимости от числа витков в секциях и рабочего напряжения соединяются последовательно или параллельно.
В большинстве случаев перемотка статора по приведенному выше примеру необязательна; рабочая и вспомогательная обмотки однофазного дв’игателя могут быть получены из трехфазной обмотки без перемотки.
Схемы включения при трехфазной обмотке приведены на рис. 3-20,5—е. Схема включения по рис. 3-20,(3 может быть осуществлена при наличии шести выводов. Она дает несколько больший пусковой момент. В том случае, когда напряжение сети соответствует фазовому напряжению трехфазной обмотки, применяется схема
рис. 3-20,3 (треугольник). Если напряжение сети соответствует линейному напряжению трехфазной обмогки, применяются схемы рис. 3-20,б. ж, е (звезда).
Следует иметь в виду, что напряжение на конденсаторе в схемах по рис. 3-20,а, б равно 1,4 U, в схемах рис. 3-20,(5, ж, з равно напряжению сети, а в схемах с трансформатором оно может значительно превышать сетевое. Это следует учитывать при выборе рабочего напряжения конденсатора (если конденсатор рассчитан на работу в цепях постоянного тока, то его рабочее напряжение для работы в сети переменного тока 50 гц должно выбираться в 2—3 раза больше напряжения на его зажимах). Для двигателей с мощностью до 250— 300 вт и напряжением 127—220 в потребная емкость достигает десятков микрофарад, а пусковая даже сотен (100—150) микрофарад. Емкость конденсатора подбирается- экспериментально по минимальному потреблению тока обмотками в рабочем режиме или по максимальному моменту, развиваемому неподвижным двигателем (пусковая емкость).
При перемотке трехфазных двигателей на однофазное питание приходится иногда сталкиваться с таким явлением, когда перемотанный двигатель не разбегается, а застревает на низкой скорости.
Такое явление наблюдается чаще у двухполюсных двигателей (3 000 оЩмин) и в особенности при отсутствии скоса пазов ротора. Более благоприятным с этой точки зрения является ротор с небольшим числом стержней (например, 16—il8 стержней в роторе при 24 пазах статора). Улучшить условия пуска можно, увеличив сопротивление клетки ротора (обточкой торцовых замыкающих колец), а также увеличив на 10—20% воздушный зазор (шлифовкой ротора). Иногда помогает разрезка нескольких симметрично расположенных стержней ротора. В тех случаях, когда допустим повышеяный шум двигателя, благоприятные результаты могут быть получены при нечетном числе стержней ротора. Все мероприятия, связанные с увеличением сопротивления клетки, разумеется, несколько увеличивают номинальное скольжение двигателя.
При использовании двухслойных трехфазных обмоток благоприятное влияние оказывает укорочение шага на. /з полюсного деления. Данные по выпускаемым асинхронным однофазным двигателям приведены в книге: Ф. М. Юферов «Электрические двигатели автоматических устройств», Госэнаргоиздат, 1959.
*****
Однофазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором должен иметь пусковую и рабочую обмотки. Их расчет производят так же, как расчет обмоток трехфазных асинхронных двигателей.
где N — число проводников в пазу трехфазного электродвигателя;Uс — напряжение однофазной сети, В;U — номинальное напряжение фазы трехфазного двигателя, В.
Меньшие значения коэффициента берутся для двигателей большей мощности (около 1 кВт) с кратковременным и повторно-кратковременным режимами работы.
Диаметр (мм) провода по меди рабочей обмотки
,
где d — диаметр провода по меди трехфазного двигателя, мм.
Пусковая обмотка укладывается в 1/3 пазов.
Наиболее распространены два варианта пусковых обмоток: с бифилярными катушками и с дополнительным внешним сопротивлением.
Обмотка с бифилярными катушками наматывается из двух параллельных проводников с разным направлением тока (индуктивное сопротивление рассеяния бифилярных обмоток близко к нулю).
Для получения большого пускового момента предпочтение следует отдать второму варианту пусковой обмотки, так как в этом случае существует возможность получения наибольшего пускового момента путем изменения внешнего сопротивления.
Ток однофазного электродвигателя определяют по вычисленному сечению для рабочей обмотки и плотности тока в обмотке трехфазного двигателя I1 = sр δ. где δ — допустимая плотность тока (6—10 А/мм²).
Мощность однофазного электродвигателя Р = U x I x cos φ x η
Таблица. Произведение cos φ на кпд
При мощности двигателя свыше 500 Вт значения η и cos φ можно брать как для трехфазных асинхронных двигателей, снизив мощность однофазного двигателя по приведенной выше формуле на 10—15%.
Пересчитать трехфазный двигатель на однофазную обмотку. Мощность электродвигателя 0,125 кВт, напряжение 220/380 В, синхронная частота вращения 3000 об/мин; число проводников в пазу 270, число пазов статора 18. Провод марки ПЭВ-2, диаметр по меди 0,355 мм, сечение 0,0989 мм2. Заданное напряжение однофазного двигателя 220 В.
1. Рабочая обмотка занимает 2/3 пазов, а пусковая 1/3 пазов (zр = 12, zп = 6).2. Число проводников в пазу рабочей обмотки
Nр = 0.6 x N x Uс / U = 0.6 x 270 x 220 / 220 = 162.3. Диаметр провода рабочей обмотки по меди
мм,
где d = 0.355 мм — диаметр провода по меди трехфазного двигателя.Берем провод ПЭВ-2, dp = 0,45 мм, sр = 0,159 мм².4. Пусковую обмотку принимаем с внешним сопротивлением.5. Число проводников в пазу Nп = 0.8 x Nр = 0.8 x 162 ≈ 128.6. Сечение проводов пусковой обмотки sп ′ = 1.1 x sр = 1.1 x 0.159 = 0,168 мм².Берем провод ПЭВ-2 диаметром по меди dп = 0,475 мм, sп = 0,1771 мм².7. Добавочное сопротивление
Rд = 4 x 10 -3 x Uс / sп = 4 x 10 -3 x 220 / 0,1771 ≈ 5 Ом
8. Ток однофазного электродвигателя при δ = 8 А/мм² I1 = sр δ = 0,159 x 8 = 1,28 А.9. Мощность однофазного электродвигателя Р = U x I x cos φ x η = 220 x 1,28 x 0,4 = 110 Вт.
Источник: В.И. Дьяков. Типовые расчеты по электрооборудованию.
*****
Расчет обмоток однофазного электродвигателя при перемотки его из трёхфазного
Однофазный электродвигатель с короткозамкнутым ротором должен иметь пусковую. и рабочую обмотки. Их расчёт производят как и расчёт обмоток трёхфазного электродвигателя.
Число проводников в пазу рабочей обмотки(укладывается в 2/3 пазов статора )
Np — Число проводников в пазу рабочей обмотки . N-Число проводников в пазу трёхфазного двигателя .Uc- Напряжение однофазной сети. Вольт. U- Номинальное напряжение фазы трёхфазного двигателя. Вольт.Меньшее значение коэффициента берутся только для электродвигателей большей мощности (около 1 кВт) с кратковременным режимом работыэлектродвигателя .
Диаметр рабочей обмотки мм.
dг- диаметр голого провода трёхфазного эл.двигателя
Пусковая укладывается в 1/3 пазов
Пусковая обмотка с бифилярными катушками
1. Число проводников в пазу для основной секции
2. Число проводников в пазу для бифилярной секции 
3. Общее число проводников в пазу 
4. Сечение проводов 
где Sp- сечение рабочей обмоткиопределение шага на рабочую и пусковую обмоткипример: 24 паза 3000 об/м2 полюсарешение:24:3=8- количество пазов на пусковую обмотку24-8=16- количество пазов на рабочую обмотку
шаг рабочей и пусковой обмоток определяется так:Если он 2 полюсной то катушек 2 Значит 8 пазов делим на 2 катушки получается 4 паза на 1 катушку, одна секциязанимает 2 паза, значит здесь2 секции.4 паза на пусковую и 8 пазов на рабочую обмотки.из этого следует:шаг рабочей 6-8-10-12шаг пусковой 10-12
*****
В некоторых случаях возникает необходимость ремонта электрических машин своими силами. Зная обмоточные данные асинхронных двигателей, часто можно избежать их отправки на завод, где потребуют немалую сумму за свои услуги.
Любой электродвигатель состоит из двух основных частей: статора, чаще всего неподвижного, и ротора. У двигателей с короткозамкнутым ротором подвижная часть – ротор – выполнен в виде замкнутых накоротко между собой пластин, имеющих нулевое активное сопротивление. Часто такая конструкция называется «беличьей клеткой» из-за очень похожего устройства. К примеру, двигатель типа АИР, широко применяемый в различных сферах из-за простоты в работе, собран именно таким образом.
Когда на трехфазную обмотку подается электрический ток, в ней образуется вращающееся магнитное поле. Частота вращения зависит от частоты питающего напряжения, числа пар полюсов и скольжения. Индуктивность и сопротивление на частоту не влияют.
Схемы соединения обмоток бывают разные: звездой, треугольником, двойной звездой. Делают также переключаемые звезда – треугольник: все зависит от марки аппарата, его расчетных данных, где и как он работает. Главное, определить начала и концы выводов. К примеру, двухскоростные электродвигатели имеют полюсно — переключаемые обмотки, соединенные тройной звездой. Такое их расположение позволяет задавать аппаратам различные характеристики. Правильно будет сказать, что статор – это мощный магнит с определенным сдвигом фаз, задающий крутящий момент.
Катушка обмотки из двух секций
Статорная обмотка улаживается в специальные пазы. Она состоит из катушек, которые соединяются друг с другом со сдвигом по фазам. Катушка, в свою очередь, – это отдельные витки изолированного провода, называемые секциями и намотанные согласно обмоточным данным. Если в паз производится укладка одной катушки, то это однослойная обмотка, а если двух, тогда двухслойная.
Расчет числа пазов на полюсное деление проводят по формуле: Q = Z/2p, где Z – это количество пазов в статоре, а 2р – число полюсов.
Можно также посчитать число пазов, которые приходят на фазу и на полюс трехфазной обмотки: q = Q/3 = z/(3*2p)
Также считаются все необходимые коэффициенты, а также сопротивление обмоток и значения индуктивности.
Общая схема однослойной трехфазной обмотки выглядит таким образом:
А двухслойной так:
Коэффициент заполнения паза обязательно стоит учитывать, ведь чем толще провод, тем сложнее намотка. Расчет этого коэффициента проводят по формуле:
Видно, что он прямо пропорционален сечению проводов вместе с изоляцией и обратно пропорционален площади самого паза.
Обмотка должна плотно входить в пазы, иначе будет появляться паразитная индуктивность, вызывающая лишний нагрев.
Наши читатели рекомендуют!
Для экономии на платежах за электроэнергию наши читатели советуют «Экономитель энергии Electricity Saving Box». Ежемесячные платежи станут на 30-50% меньше, чем были до использования экономителя. Он убирает реактивную составляющую из сети, в результате чего снижается нагрузка и, как следствие, ток потребления. Электроприборы потребляют меньше электроэнергии, снижаются затраты на ее оплату.
В процессе ремонта электродвигателя возникает необходимость определения начала и конца его выводов. Представим ситуацию: есть шесть проводов от катушек, их необходимо правильно соединить между собой. Как это сделать, чтобы не попутать фазы?
Эта операция, состоящая из нескольких шагов, делается методом измерений при помощи комбинированного прибора. Сперва определяем, какие вывода к каким катушкам относятся. Просто меряем их сопротивление между собой, находим три катушки.
Теперь соединяем две катушки таким образом:
Можно подать не 220, а 100 вольт и посмотреть показания вольтметра. Если он покажет напряжение, значит, обмотки включены правильно, если ничего не покажет, или очень мало, то их вывода нужно переключить наоборот и проверить еще раз, чтобы убедиться в правильном фазном подключении. Аналогичным образом остается найти правильность соединения третьей катушки. Теперь начала и концы катушек найдены.
Намотка электродвигателей производится как в специализированных цехах, так и специалистами – любителями. Для проведения подобного ремонта нужно ясно представлять себе, что потребуется делать в этой модели, ее данные, расположение статорных обмоток, их соединение. Такая работа требует знания обмоточных данных аппарата, а в некоторых случаях – проведения дополнительных расчетов, например, расчет сопротивлений и индуктивностей катушек.
Большинство информации можно получить в специальных таблицах, которые содержат обмоточные данные на те или иные модели. Вот расчеты по двигателю АИР:
Очень хорошо, если на кожухе статора сохранилась маркировка двигателя. Тогда можно получить необходимые данные по конкретной модели и ремонт будет наиболее качественным.
Схема обмотки «Славянка»
В последнее время стали уделять больше внимания двигателям с совмещенными обмотками. Суть заключается в том, чтобы сдвиг фаз был не 120, а 90 градусов. Такая схема очень близка к модели четырехфазного электродвигателя и получила название «Славянка», тип РПЭДЯ. Преимущества «Славянки» перед обычной укладкой существенны: меньшие пусковые токи, больший коэффициент полезного действия, меньший нагрев. Коэффициент мощности выше. Однако необходимо все точно рассчитать, ведь обмоточные характеристики все равно не бывают идеальными.
Если обычный двигатель можно представить, как три однофазных аппарата, то асинхронный двигатель с совмещенными обмотками, или РПЭДЯ, — как соединение трех двухфазных электродвигателей. При росте нагрузки у РПЭДЯ скорость замедляется, как и у обычных АД, но вот ток растет незначительно. Также при аварии в сети, когда напряжение падает, он работает в экономном режиме, а когда сеть восстанавливается, РПЭДЯ выходит на расчетные обороты.
Количество выводов, как и у обычных асинхронных двигателей, три.
Можно отметить, что на основе РПЭДЯ был построен электродвигатель для велосипедного колеса. Он имеет обмотку «Славянка» и абсолютно не имеет магнитов. Двигатель без магнитов – это, конечно, революция в области электротехники, главное, чтобы работа над этим новшеством не заглохла в самом начале.
В случае с однофазным аве- 071-4с обмоточные характеристики несколько иные. Нужно найти пусковую и рабочую обмотки, их вывода, знать их схему включения. Также необходимо знать сопротивления катушек: так можно будет проконтролировать правильность их намотки и соединения, хотя, конечно, индуктивность зависит от многих других параметров.
Тип аве-071-4с имеет коэффициент полезного действия 60%, а коэффициент мощности не менее 0,9. Для маломощного аппарата этого достаточно. Обмоточные характеристики для аве-071-4с можно посмотреть на рисунке:
В процессе эксплуатации все электрические машины нуждаются в мелком и не очень ремонте. Основные признаки неисправности: нестабильная работа, большой нагрев, сильный гул, вибрация. Обмотки в двигателях небольшой мощности, как правило, меняют. Если это двухслойная обмотка, можно заменить только одну катушку.
Стоит замерить сопротивление обмоток как между собой, так и на корпус, а также проверить легкость хода вала. В «Славянке» будут свои характеристики, поскольку для данного типа обмоток это только начало выхода на рынок, и качественных схем на РПЭДЯ пока немного, а значит ремонт может вызвать некоторые сложности.
Внимательно осмотреть статор. Иногда все, что нужно – пайка выводов, идущих в борно. При отсутствии одной из фаз двигатель сильно греется, но не всегда успевает сгореть.
Асинхронные двигатели, при всей своей кажущейся простоте, тем не менее являются сложными электрическими машинами, требующими профессионального подхода. По ним пишутся дипломные работы. Обмоточные схемы для неспециалиста, и даже для начинающего обмотчика, могут показаться сложными и запутанными. Это говорит о том, что лучше будет, если перемотку и ремонт двигателей будут делать специалисты.
linochek.ru
Обмотки фазных роторов асинхронных двигателей.В зависимости от мощности машины обмотки фазных роторов асинхронных двигателей выполняют из круглого или прямоугольного изолированного обмоточного провода, из неизолированной прямоугольной медной проволоки или из медных шин.
Обмотки из круглого провода применяют в роторах двигателей небольшой мощности. Они имеют такую же конструкцию и изоляцию, как и аналогичные обмотки статора.
Таблица 3.9. Изоляция обмоток машин переменного тока с полуоткрытыми прямоугольными пазами на напряжение до 660 В
| Часть обмотки | Позиция | Материал | Число слоев | Двусторонняя толщина изоляции, мм | ||||||||||||||||
| Наименование, марка | Толщина, мм | по ширине | по высоте | |||||||||||||||||
| Класс нагревостойкости | ||||||||||||||||||||
| B | F | H | ||||||||||||||||||
| Пазовая
| 1 | Обволакивающее покрытие | 0,05 | 0,2 | 0,2 | |||||||||||||||
| 2 | Бумага телефонная. Бумага фенилоновая лакированная бакелизированная | 0,09 | 1,5 оборота | 0,6 | 0,6 | |||||||||||||||
| 3 | Лакотканеслюдопласт | |||||||||||||||||||
| ГИТ-ЛСБ-ЛСЛ | ГИП-ЛСП-ЛСЛ | ГИК-ЛСК-ЛСЛ | 0,55 | 1,1 | 1,1 | |||||||||||||||
| Стеклотекстолит | ||||||||||||||||||||
| 4 | СТ | СТЭФ | СТК | 1,0 | — | 1,0 | ||||||||||||||
| 5 | СТ | СТЭФ | СТК | 0,5 | — | 0,5 | ||||||||||||||
| СТ | СТЭФ | СТК | 0,5 | — | 0,5 | |||||||||||||||
| Допуск на укладку | — | — | 0,3 | 0,6 | ||||||||||||||||
| Общая толщина изоляции в пазу (без витковой и без клина) | — | — | 2,2 | 4,5 | ||||||||||||||||
| Продолжение табл. 3.9 | ||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||
| Лобовая | ||||||||||||||||||||
| Полукатушки группы: | Скрепляющий бандаж из ленты стеклянной ЛЭС шириной 20 мм в двух местах | 0,1 | 2,5 оборота | 0,5 | 0,5 | |||||||||||||||
| крайние | 1 | Обволакивающее покрытие | 0,05 | 0,1 | 0,1 | |||||||||||||||
| 7 | Стеклолакоткань | |||||||||||||||||||
|
| ЛСБ-105/120 | ЛСП-130/155 | ЛСК-155/180 | 0,15 | 1 вполнахлеста | 0,6 | 0,6 | |||||||||||||
| 8 | Стеклянная лента ЛЭС | 0,1 | 1 вполнахлеста | 0,4 | 0,4 | |||||||||||||||
| Общая толщина изоляции полукатушки (без витковой) | 1,6 | 1,6 | ||||||||||||||||||
| Скрепляющий бандаж из ленты стеклянной ЛЭС шириной 20 мм в трех местах | 0,1 | 2,5 оборота | 0,5 | 0,5 | ||||||||||||||||
| средние | 1 | Обволакивающее покрытие | 0,05 | 0,1 | 0,1 | |||||||||||||||
| Общая толщина изоляции полукатушки (без витковой) | — | — | 0,6 | 0,6 |
Обмотки роторов из прямоугольного обмоточного провода выполняют в двигателях мощностью до 100 кВт. Предварительно намотанные, растянутые и отрихтованные катушки укладывают в открытые прямоугольные пазы ротора. Конструкция пазовой изоляции (табл. 3.10) такая же, как и в статорах машин с номинальным напряжением до 660 В, т. е. представляет собой пазовый короб, состоящий из нескольких слоев изоляционного материала. Лобовые части изолируют ленточным материалом, причем на лобовые части крайних катушек в катушечных группах накладывают усиленную изоляцию по сравнению со средними катушками в группе, чем достигается надежность изоляции между фазами обмотки ротора.
Таблица 3.10. Изоляция катушечной обмотки фазных роторов асинхронных двигателей мощностью до 100 кВт класса нагревостойкости B
| Часть обмотки | Позиция на рисунке | Материал | Количество слоев | Двусторонняя толщина изоляции, мм | ||||
| Наименование | Марка | Толщина, мм | по ширине | по высоте | по ширине | по высоте | ||
| Пазовая
| Разбухание изоляции от промазки лаком | — | — | — | — | 0,1 | 0,1 | |
| 1 | Стеклянная лента | ЛЭС | 0,1 | 1 слой вразбежку | 0,2 | 0,2 | ||
| Всего на одну катушку | — | — | — | — | 0,3 | 0,3 | ||
| 2 | Стеклолакоткань | ЛСБ | 0,2 | 0,4 | 0,6 | |||
| 3 | Гибкий миканит | ГФС | 0,2 | 0,4 | 0,6 | |||
| 4 | Стеклолакоткань | ЛСБ | 0,2 | 0,4 | 0,6 | |||
| 5 | Стеклотекстолит | СТ | 0,5 | — | — | 0,5 | ||
| 6 | То же | СТ | 0,5 | — | — | 0,5 | ||
| 7 | « | СТ | 0,5 | — | — | 0,5 | ||
| Допуск на укладку | — | — | — | — | 0,5 | 0,8 | ||
| Всего на паз без клина | — | — | — | — | 4,7 |
Продолжение таблицы 3.10
| Часть обмотки | Пози ция на рисунке | Материал | Количество слоев | Двусторонняя толщина изоляции, мм | ||||||
| Наименование | Марка | Толщина, мм | по ширине | по высоте | по ширине | по высоте | ||||
| Лобовая
| Средние катушки в катушечной группе | 8 | Стеклянная лента | ЛЭС | 0,2 | 1 слой вполнахлеста | 0,8 | 0,8 | ||
| Крайние катушки в катушечной группе | 9 | Стеклолакоткань | ЛСБ | 0,2 | 1 слой вполнахлеста | 0,8 | 0,8 | |||
| 10 | Стеклянная лента | ЛЭС | 0,2 | 1 слой вполнахлеста | 0,8 | 0,8 | ||||
| Толщина изоляции крайних катушек | — | — | — | — | 1,6 | 1,6 | ||||
Стержневые обмотки фазных роторов асинхронных двигателей применяют в машинах мощностью более 100 кВт, а в некоторых исполнениях — начиная с мощности 40...50 кВт. Обмотки выполняют из прямоугольной шинной меди. Механическая жесткость стержней дает возможность выполнить пазы ротора полузакрытыми с узкой прорезью, что способствует улучшению рабочих характеристик двигателей. Стержни вставляют в пазы с торца ротора, поэтому до укладки изгибают только одну лобовую часть стержня. Вторую лобовую часть изгибают после установки стержня на место в паз [2].
Конструкция изоляции стержневых обмоток роторов приведена в табл. 3.11. В этой таблице даны два значения числа слоев и толщины изоляции в зависимости от напряжения на контактных кольцах ротора, которое определяется обмоточными данными машины.
Гильзы для роторных стержней изготовляют из микафолия, стекломикафолия или из листовых материалов на основе слюдинитов: слюдинитофолия, стеклослюдинитофолия. В качестве связующих для изготовления гильз применяют термореактивные лаки. Лобовые части стержней изолируют ленточными материалами. Слабым в электрическом отношении местом изоляции роторных стержней, так же как и в катушечных обмотках статоров с гильзовой изоляцией, является место стыка двух видов изоляции — гильзовой на пазовой части и непрерывной на лобовой.
Таблица 3.11. Изоляция стержневых обмоток фазных роторов асинхронных двигателей с высотой оси вращения ≥ 280 мм
| Часть обмотки | Позиция на рисунке | Материал | Напряжение до 750 В | Напряжение до 1200 В | ||||||||||
| Наименование, марка | Толщина, мм | Число слоев | Двусторонняя толщина изоляции, мм | Число слоев | Двусторонняя толщина изоляции, мм | |||||||||
| Класс нагревостойкости | Класс нагревостойкости | Класс нагревостойкости | по ширине | по высоте | Класс нагревостойкости | по ширине | по высоте | |||||||
| B | F | H | B | F и H | B | F и H | B | F и H | ||||||
| Пазовая
| 1 | Стеклослюдо пластифолий ИФГ-Б | Синтофолий — F | Синтофолий — H | 0,15 | 0,16 | 4,5* оборота | 3,5 оборота | 1,1 | 2,2 | 9,5* оборота | 7,5 оборота | 2,4 | 4,5 |
| Стеклолакоткань | ||||||||||||||
| 2 | ЛСБ-105/120 | ЛСП-130/155 | ЛСК-155/180 | 0,15 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | ||||||
| Стеклотекстолит | ||||||||||||||
| 3 | СТ | СТЭФ-1 | СТК | 0,5 | — | 0,5 | — | 0,5 | ||||||
| 4 | СТ | СТЭФ-1 | СТК | 0,5 | — | 0,5 | — | 0,5 | ||||||
| 5 | СТ | СТЭФ-1 | СТК | 0,5 | — | 0,5 | — | 0,5 | ||||||
| Допуск на укладку обмотки | — | — | 0,3 | 0,5 | — | — | 0,3 | 0,5 | ||||||
| Общая толщина изоляции в пазу (без клина) | — | 1,7 | 4,5 | — | — | 6,6 | ||||||||
| Лобовая
| 6 | Стеклослюдинитовая лента ЛС-ПЭ-934-ТП | Пленка полиимидная 0,05 3 = 0,15
| 0,15 | 1 слой вполнахлеста | 0,6 | 0,6 | 2 слоя вполнахлеста | 1,2 | 1,2 | ||||
| 7 | Стеклянная лента ЛЭС | 0,1 | 1 слой вполнахлеста | 0,4 | 0,4 | 2 слоя вполнахлеста | 0,8 | 0,8 | ||||||
| Общая толщина изоляции стержня в лобовой части | 1,0 | 1,0 | 2,0 | 2,0 |
* С учетом усадки на 15…20%
Для того чтобы увеличить электрическую прочность изоляции этого участка, его изолируют с постепенным переходом от гильзовой к непрерывной изоляции по типу конуса или обратного конуса.
Изоляцию стержней фазных роторов для двигателей некоторых типоразмеров выполняют непрерывной из ленточного материала по всей длине стержня с последующей опрессовкой и запечкой изоляции в горячих прессах.
Короткозамкнутые обмотки.В роторах асинхронных двигателей широко распространены короткозамкнутые обмотки. Они также применяются как демпферные и пусковые в роторах синхронных машин.
Основное их отличие от всех остальных обмоток электрических машин заключается в отсутствии изоляции между пазовой частью обмотки и стенками паза. Встречающиеся иногда - фазные изолированные и замкнутые накоротко обмотки роторов асинхронных машин специального исполнения здесь не рассматриваются.
Короткозамкнутые обмотки роторов асинхронных двигателей делятся по конструкции и технологии изготовления на два типа: сварные и литые (рис. 3.10).
Демпферные и пусковые обмотки синхронных машин выполняют только сварной конструкцией. Стержни обмоток в подавляющем большинстве случаев круглого сечения располагают в пазах полюсных наконечников.
Демпферные обмотки синхронных двигателей более мощные, чем синхронных генераторов, так как их используют так же, как и пусковые. У генераторов демпферные обмотки выполняют из меди. В двигателях для улучшения пусковых характеристик часто применяют латунь.
Рис. 3.10. Короткозамкнутые роторы асинхронных двигателей:
— со вставными стержнями; — с литой обмоткой;
1 — стержни обмотки; 2 —замыкающие кольца;
3 — вентиляционные лопатки
poznayka.org
Обмотки фазных роторов асинхронных двигателей.В зависимости от мощности машины обмотки фазных роторов асинхронных двигателей выполняют из круглого или прямоугольного изолированного обмоточного провода, из неизолированной прямоугольной медной проволоки или из медных шин.
Обмотки из круглого провода применяют в роторах двигателей небольшой мощности. Они имеют такую же конструкцию и изоляцию, как и аналогичные обмотки статора.
Таблица 3.9. Изоляция обмоток машин переменного тока с полуоткрытыми прямоугольными пазами на напряжение до 660 В
| Часть обмотки | Позиция | Материал | Число слоев | Двусторонняя толщина изоляции, мм | ||||||||||||||||
| Наименование, марка | Толщина, мм | по ширине | по высоте | |||||||||||||||||
| Класс нагревостойкости | ||||||||||||||||||||
| B | F | H | ||||||||||||||||||
| Пазовая
| 1 | Обволакивающее покрытие | 0,05 | 0,2 | 0,2 | |||||||||||||||
| 2 | Бумага телефонная. Бумага фенилоновая лакированная бакелизированная | 0,09 | 1,5 оборота | 0,6 | 0,6 | |||||||||||||||
| 3 | Лакотканеслюдопласт | |||||||||||||||||||
| ГИТ-ЛСБ-ЛСЛ | ГИП-ЛСП-ЛСЛ | ГИК-ЛСК-ЛСЛ | 0,55 | 1,1 | 1,1 | |||||||||||||||
| Стеклотекстолит | ||||||||||||||||||||
| 4 | СТ | СТЭФ | СТК | 1,0 | — | 1,0 | ||||||||||||||
| 5 | СТ | СТЭФ | СТК | 0,5 | — | 0,5 | ||||||||||||||
| СТ | СТЭФ | СТК | 0,5 | — | 0,5 | |||||||||||||||
| Допуск на укладку | — | — | 0,3 | 0,6 | ||||||||||||||||
| Общая толщина изоляции в пазу (без витковой и без клина) | — | — | 2,2 | 4,5 | ||||||||||||||||
| Продолжение табл. 3.9 | ||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||
| Лобовая | ||||||||||||||||||||
| Полукатушки группы: | Скрепляющий бандаж из ленты стеклянной ЛЭС шириной 20 мм в двух местах | 0,1 | 2,5 оборота | 0,5 | 0,5 | |||||||||||||||
| крайние | 1 | Обволакивающее покрытие | 0,05 | 0,1 | 0,1 | |||||||||||||||
| 7 | Стеклолакоткань | |||||||||||||||||||
|
| ЛСБ-105/120 | ЛСП-130/155 | ЛСК-155/180 | 0,15 | 1 вполнахлеста | 0,6 | 0,6 | |||||||||||||
| 8 | Стеклянная лента ЛЭС | 0,1 | 1 вполнахлеста | 0,4 | 0,4 | |||||||||||||||
| Общая толщина изоляции полукатушки (без витковой) | 1,6 | 1,6 | ||||||||||||||||||
| Скрепляющий бандаж из ленты стеклянной ЛЭС шириной 20 мм в трех местах | 0,1 | 2,5 оборота | 0,5 | 0,5 | ||||||||||||||||
| средние | 1 | Обволакивающее покрытие | 0,05 | 0,1 | 0,1 | |||||||||||||||
| Общая толщина изоляции полукатушки (без витковой) | — | — | 0,6 | 0,6 |
Обмотки роторов из прямоугольного обмоточного провода выполняют в двигателях мощностью до 100 кВт. Предварительно намотанные, растянутые и отрихтованные катушки укладывают в открытые прямоугольные пазы ротора. Конструкция пазовой изоляции (табл. 3.10) такая же, как и в статорах машин с номинальным напряжением до 660 В, т. е. представляет собой пазовый короб, состоящий из нескольких слоев изоляционного материала. Лобовые части изолируют ленточным материалом, причем на лобовые части крайних катушек в катушечных группах накладывают усиленную изоляцию по сравнению со средними катушками в группе, чем достигается надежность изоляции между фазами обмотки ротора.
Таблица 3.10. Изоляция катушечной обмотки фазных роторов асинхронных двигателей мощностью до 100 кВт класса нагревостойкости B
| Часть обмотки | Позиция на рисунке | Материал | Количество слоев | Двусторонняя толщина изоляции, мм | ||||
| Наименование | Марка | Толщина, мм | по ширине | по высоте | по ширине | по высоте | ||
| Пазовая
| Разбухание изоляции от промазки лаком | — | — | — | — | 0,1 | 0,1 | |
| 1 | Стеклянная лента | ЛЭС | 0,1 | 1 слой вразбежку | 0,2 | 0,2 | ||
| Всего на одну катушку | — | — | — | — | 0,3 | 0,3 | ||
| 2 | Стеклолакоткань | ЛСБ | 0,2 | 0,4 | 0,6 | |||
| 3 | Гибкий миканит | ГФС | 0,2 | 0,4 | 0,6 | |||
| 4 | Стеклолакоткань | ЛСБ | 0,2 | 0,4 | 0,6 | |||
| 5 | Стеклотекстолит | СТ | 0,5 | — | — | 0,5 | ||
| 6 | То же | СТ | 0,5 | — | — | 0,5 | ||
| 7 | « | СТ | 0,5 | — | — | 0,5 | ||
| Допуск на укладку | — | — | — | — | 0,5 | 0,8 | ||
| Всего на паз без клина | — | — | — | — | 4,7 |
Продолжение таблицы 3.10
| Часть обмотки | Пози ция на рисунке | Материал | Количество слоев | Двусторонняя толщина изоляции, мм | ||||||
| Наименование | Марка | Толщина, мм | по ширине | по высоте | по ширине | по высоте | ||||
| Лобовая
| Средние катушки в катушечной группе | 8 | Стеклянная лента | ЛЭС | 0,2 | 1 слой вполнахлеста | 0,8 | 0,8 | ||
| Крайние катушки в катушечной группе | 9 | Стеклолакоткань | ЛСБ | 0,2 | 1 слой вполнахлеста | 0,8 | 0,8 | |||
| 10 | Стеклянная лента | ЛЭС | 0,2 | 1 слой вполнахлеста | 0,8 | 0,8 | ||||
| Толщина изоляции крайних катушек | — | — | — | — | 1,6 | 1,6 | ||||
Стержневые обмотки фазных роторов асинхронных двигателей применяют в машинах мощностью более 100 кВт, а в некоторых исполнениях — начиная с мощности 40...50 кВт. Обмотки выполняют из прямоугольной шинной меди. Механическая жесткость стержней дает возможность выполнить пазы ротора полузакрытыми с узкой прорезью, что способствует улучшению рабочих характеристик двигателей. Стержни вставляют в пазы с торца ротора, поэтому до укладки изгибают только одну лобовую часть стержня. Вторую лобовую часть изгибают после установки стержня на место в паз [2].
Конструкция изоляции стержневых обмоток роторов приведена в табл. 3.11. В этой таблице даны два значения числа слоев и толщины изоляции в зависимости от напряжения на контактных кольцах ротора, которое определяется обмоточными данными машины.
Гильзы для роторных стержней изготовляют из микафолия, стекломикафолия или из листовых материалов на основе слюдинитов: слюдинитофолия, стеклослюдинитофолия. В качестве связующих для изготовления гильз применяют термореактивные лаки. Лобовые части стержней изолируют ленточными материалами. Слабым в электрическом отношении местом изоляции роторных стержней, так же как и в катушечных обмотках статоров с гильзовой изоляцией, является место стыка двух видов изоляции — гильзовой на пазовой части и непрерывной на лобовой.
Таблица 3.11. Изоляция стержневых обмоток фазных роторов асинхронных двигателей с высотой оси вращения ≥ 280 мм
| Часть обмотки | Позиция на рисунке | Материал | Напряжение до 750 В | Напряжение до 1200 В | ||||||||||
| Наименование, марка | Толщина, мм | Число слоев | Двусторонняя толщина изоляции, мм | Число слоев | Двусторонняя толщина изоляции, мм | |||||||||
| Класс нагревостойкости | Класс нагревостойкости | Класс нагревостойкости | по ширине | по высоте | Класс нагревостойкости | по ширине | по высоте | |||||||
| B | F | H | B | F и H | B | F и H | B | F и H | ||||||
| Пазовая
| 1 | Стеклослюдо пластифолий ИФГ-Б | Синтофолий — F | Синтофолий — H | 0,15 | 0,16 | 4,5* оборота | 3,5 оборота | 1,1 | 2,2 | 9,5* оборота | 7,5 оборота | 2,4 | 4,5 |
| Стеклолакоткань | ||||||||||||||
| 2 | ЛСБ-105/120 | ЛСП-130/155 | ЛСК-155/180 | 0,15 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | ||||||
| Стеклотекстолит | ||||||||||||||
| 3 | СТ | СТЭФ-1 | СТК | 0,5 | — | 0,5 | — | 0,5 | ||||||
| 4 | СТ | СТЭФ-1 | СТК | 0,5 | — | 0,5 | — | 0,5 | ||||||
| 5 | СТ | СТЭФ-1 | СТК | 0,5 | — | 0,5 | — | 0,5 | ||||||
| Допуск на укладку обмотки | — | — | 0,3 | 0,5 | — | — | 0,3 | 0,5 | ||||||
| Общая толщина изоляции в пазу (без клина) | — | 1,7 | 4,5 | — | — | 6,6 | ||||||||
| Лобовая
| 6 | Стеклослюдинитовая лента ЛС-ПЭ-934-ТП | Пленка полиимидная 0,05 3 = 0,15
| 0,15 | 1 слой вполнахлеста | 0,6 | 0,6 | 2 слоя вполнахлеста | 1,2 | 1,2 | ||||
| 7 | Стеклянная лента ЛЭС | 0,1 | 1 слой вполнахлеста | 0,4 | 0,4 | 2 слоя вполнахлеста | 0,8 | 0,8 | ||||||
| Общая толщина изоляции стержня в лобовой части | 1,0 | 1,0 | 2,0 | 2,0 |
* С учетом усадки на 15…20%
Для того чтобы увеличить электрическую прочность изоляции этого участка, его изолируют с постепенным переходом от гильзовой к непрерывной изоляции по типу конуса или обратного конуса.
Изоляцию стержней фазных роторов для двигателей некоторых типоразмеров выполняют непрерывной из ленточного материала по всей длине стержня с последующей опрессовкой и запечкой изоляции в горячих прессах.
Короткозамкнутые обмотки.В роторах асинхронных двигателей широко распространены короткозамкнутые обмотки. Они также применяются как демпферные и пусковые в роторах синхронных машин.
Основное их отличие от всех остальных обмоток электрических машин заключается в отсутствии изоляции между пазовой частью обмотки и стенками паза. Встречающиеся иногда - фазные изолированные и замкнутые накоротко обмотки роторов асинхронных машин специального исполнения здесь не рассматриваются.
Короткозамкнутые обмотки роторов асинхронных двигателей делятся по конструкции и технологии изготовления на два типа: сварные и литые (рис. 3.10).
Демпферные и пусковые обмотки синхронных машин выполняют только сварной конструкцией. Стержни обмоток в подавляющем большинстве случаев круглого сечения располагают в пазах полюсных наконечников.
Демпферные обмотки синхронных двигателей более мощные, чем синхронных генераторов, так как их используют так же, как и пусковые. У генераторов демпферные обмотки выполняют из меди. В двигателях для улучшения пусковых характеристик часто применяют латунь.
Рис. 3.10. Короткозамкнутые роторы асинхронных двигателей:
— со вставными стержнями; — с литой обмоткой;
1 — стержни обмотки; 2 —замыкающие кольца;
3 — вентиляционные лопатки
www.poznayka.org
Высокая частота вращения приводит к возникновению в роторе больших механических напряжений из-за действия центробежных сил. Для получения необходимой прочности ротор изготавливают массивным цилиндрическим из цельной стальной поковки. В качестве материала для роторов турбогенераторов относительно небольшой мощности с воздушным охлаждением используют углеродистую кованную сталь марки 35. Рогоры крупных турбогенераторов изготавливают из высоколегированной стали марок: ОХНЗМ, ОХН4МАР, 35ХНМ, 35ХНЗМА 35ХН4МА. 35ХН1МФА, 36ХНМА. 36ХНЗМФА, 36ХН1Н. на электромашиностроительном заводе из заготовки вытачивают все ступени ротора с припуском до чистоты, необходимой для проведения ультразвуковой дефектоскопии. По отражению звуковой волны удается обнаруживать дефекты размером более 3 мм на большой глубине. После чистовой обработки в роторе фрезеруют пазы под обмотку, токоподводы и для вентиляции (рис. 1). Пазы под обмотку возбуждения занимают примерно 2/3окружности бочки ротора. Оставшаяся свободной третья часть, образует два диаметрально расположенных больших зубца, через которые проходит главная часть магнитного потока генератора. В турбогенераторах российского производства используют четыре формы пазов (рис. 2), Глубина пазов определяется допустимой толщиной основания зубца, где возникают наибольшие растягивающие напряжения при вращении ротора.
В генераторах с форсированным охлаждением ротора на зубцах фрезеруют скосы для улучшения входа газа иззазора в отверстия пазовых клиньев (рис. 3).
При косвенном охлаждении обмотки возбуждения на поверхности ротора прорезают поперечные винтовые канавки небольшой глубины. Такое рифление бочки уменьшает поверхностные потери и увеличивает наружную поверхность, что приводит к улучшению охлаждения ротора. Температура обмотки ротора снижается в результате на 7--10 0 С.
Для выхода газа, охлаждающего лобовые части обмотки ротора, в больших зубцах прорезают по два вентиляционных паза такой же ширины, как и пазы для обмотки, но меньшей глубины. Вентиляционные пазы служат такжедля более эффективного охлаждения бочки ротора.
В роторах машин небольшой мощности для токоподвода обмотки возбуждения на валу со стороны возбудителя фрезеруют два диаметрально расположенных паза. В турбогенераторах, имеющих контактные кольца, вынесенные за подшипник, для токоподвода используют центральное отверстие ротора. Пазы токоподвода соединяют двумя отверстиями с центральным отверстием, которое дополнительно растачивают для укладки стержней токоподвода. Радиальные отверстия сверлят и в месте установки контактных колец.
В больших зубьях роторов с форсированным охлаждением об мотки вдоль первых обмоточных пазов сверлят два ряда отверстий для размещения балансировочных грузов. В турбогенераторах с поверхностным охлаждением ротора отверстия для балансировочных грузов сверлят в пазовых клиньях.
Для крепления центрирующего кольца и вентилятора на каждом хвостовике ротора обрабатывают посадочные площадки. Все кромки и углы пазов и зубцов ротора выполняют с закруглениями для устранения концентрации напряжений в этих местах. С аналогичной целью ступени ротора с различным диаметром имеют переходный радиус.
Участок вала, опирающийся на подшипник, называют цапфой. Размеры цапфы выбирают из соображений механической прочности самого вала и режима работы подшипника. Обрабатывают цапфы вала на полностью собранном роторе.
Обмотка возбуждения двухполюсного турбогенератора состоит со ответственно из двух групп катушек, укладываемых в пазы ротора. Катушки, принадлежащие одной группе, располагаются концентрически на одном полюсном делении ротора относительно его большого зуба (рис. 4). Таким образом, обмотка возбуждения турбогенератора является распределенной, благодаря чему достигается близкая к синусоидальной форма МДС ротора. Число катушек в группе может составлять 7-10, а число витков в катушке 5-28. Рассмат- риваемые далее особенности конструкции обмоток возбуждения во многом определяются используемой системой охлаждения.
Ротор с поверхностным охлаждением. Каждую катушку обмотки возбуждения наматывают непрерывно из сплошного провода. На мотку производят на ребро, Для машин небольшой мощности используют проводник из чистой электролитической меди, а для более мощных генераторов - проводник из меди с присадкой серебра, который обладает значительно более высокой прочностью. Это объясняется тем, что витки обмотки возбуждения с течением времени укорачиваются. Укорочение может достигать 30-40 мм и является следствием одновременного действия термических напряжений н центробежных сил при пусках машины. При недостаточной механической прочности укорочение витков может привести к разрушению изоляции или меди обмотки возбуждения. Из-за намотки провода на ребро в углах изгиба происходит утолщение меди по внутреннему радиусу проводника. Общее увеличение высоты катушки состав- ляет несколько сантиметров. Поэтому утолщение каждого витка устраняют опиловкой или обжатием на специальном прессе.
Соединяют катушки между собой последовательно. Соединение выполняют по такой схеме; верхний виток одной катушки - с верх ним витком следующей, соответственно нижний виток - с нижним витком. При такой схеме четные катушки должны иметь правую намотку, а нечетные - левую. Специальных перемычек между катушками не требуется, так как их витки спаивают встык под углом 45° к оси проводника. Соединение между группами катушек выполняют обычно по верхним виткам, что возможно только при чет ном числе катушек на полюс. Выводные концы обмотки возбуждения изготавливают гибкими из набора медных шин толщиной 0,3 0,5 мм, которые крепят я пазах вала стальными клиньями.
Электрическая прочность корпусной изоляции обмотки возбуждения определяется максимальным испытательным напряжением, которое, в своё очередь, зависит от величин перенапряжении, возникающих в обмотке при аварийном разрыве цепи возбуждения. С другой стороны толщина корпусной изоляции ограничена допустимым температурным перепадом, который не должен быть выше 25-30°С. С учетом этих двух противоположных факторов толщину гильзы выбирают в пределах 1-1,2 мм.
Начиная с мощности 500 МВт и выше турбогенераторы серии ТВВ имеют трапецеидальный паз ротора. Сечение обмотки возбуждения при этом увеличивается до 30%. Однако это достигается за счет усложнения фрезерования пазов и выполнения катушек с витками различной ширины. Поперечный разрез паза генератора ТВВ-500-2 показан на рис. 5 , а. Прямолинейная пазовая часть катушки с трапецеидальным сечением выходит на 30 мм с каждой стороны из бочки ротора. Лобовые части катушек имеют уже прямоугольное сечение (рис. 5, б) с внутренними продольными каналами для охлаждения. На выходе из бочки ротора пазовая изоляция имеет дополнительные манжеты из стеклотекстолита. Пазы в этих местах несколько расширены.
Крепление лобовых частей обмотки возбуждения генераторов серии ТВВ показано на рис. 5,в. В аксиальном и тангенциальном направлениях катушки плотно закреплены специальными клиньями. Между кольцом и обмоткой установлены изоляционные сегменты. Компенсирующие устройства позволяют обмотке удлиняться при ее нагревании.
Клинья крепят в пазах ротора обмотку возбуждения и совместно с зубцами образуют демпферную систему ротора. При работе турбо генератора высшие пространственные гармоники поля статора индуцируют в бочке ротора вихревые токи, вызывающие дополнительные потери. При несимметричных режимах вихревые токи могут явиться причиной местных перегревов и снижения прочности бочки ротора. Демпферная система разгружает ротор от протекания вихревых токов и ослабляет магнитные поля, приводящие к их возник- никновению. Следовательно, клинья должны быть изготовлены из материала не только с высокой механической прочностью, но и хорошей электропроводностью. Клинья должны быть немагнитными, чтобы не увеличивать поле рассеяния обмотки возбуждения, Основные характеристики металлов, применяемых для изготовления клиньев, приведены в табл.1, а формы пазовых клиньев показаны на рис. 6.
Таблица 1
Механические свойства металла клиньев
| Материал клина | Предел прочности, 10 7 Па | Предел текучести, 10 7 Па | Относительное удлинение t 0 » 5 d , % | Сжатие поперечного сечения, % |
| Немагнитная сталь | 50 – 60 | 60 – 65 | ||
| Алюминиевая бронза | 60 – 70 | 30 – 40 | 15 – 17 | |
| Силикомунц | ||||
| Дюралюминий | ||||
| Дюралюминий Д16Т | 45 – 49 | 32 – 36 |
В турбогенераторах небольшой мощности применялись составные по ширине паза клинья из магнитного (сталь) и немагнитного (бронза) материалов. Такая конструкция клина использовалась для улучшения формы кривой индукции в зазоре. В настоящее время составные клинья не применяются, а магнитные клинья устанавливают только в пазах, расположенных по обе стороны большого зуба.
В большинстве случаев пазовые клинья изготавливают из дюралюминия марки Д16Т, применение которого позволяет снизить напряжения от центробежных сил в бочке ротора и зубцах благодаря небольшой плотности. Длина клина составляет 300-350 мм. Стыки между клиньями выполняют с зазором в 1 -1,5 мм. Стыки совмещают с кольцевыми выточками на бочке ротора. Это предот- вращает концентрацию напряжении в зубцах в местах стыков. Клинья устанавливают в пазу плотно, чтобы они не смогли впоследствии сдвинуться и перекрыть в турбогенераторах с форсированным охлаждением вентиляционные каналы в обмотке, а также чтобы получить хороший электрический контакт с бочкой ротора. Плотность установки создается только по поверхности заплечиков клиньев, являющихся их опорной частью.
В генераторах типа ТВВ для повышения устойчивости роторов к нагревам, обусловленным токами, проходящими по поверхности бочки, клиньям и бандажам при не симметричных режимах, в торцевой зоне ротора устанавливают медные сегменты с посеребренной поверхностью. Сегменты имеют вид гребенки, зубья которой входят под концевые клинья пазов с обмоткой н специальных пазов в больших зубцах. Сегменты укладывают в два слоя с перекрытием стыков .
Условия работы бандажа . Бандажный узел ротора предназначен для крепления лобовых частей обмотки возбуждения. Он состоит из бандажного кольца, центрирующего (или упорного) кольца н деталей их крепления. Основной деталью узла является бандажное кольцо, которое воспринимает действие центробежных сил и удерживает лобовые части об мотки возбуждения от отгиба а радиальном направлении. Центрирующее кольцо воспринимает усилия от теплового расширения обмотки, а также обеспечивает сохранение цилиндрической формы бандажного кольца и центровку его относительно оси вала. В тех конструкциях узла, в которых центрирующее кольцо не имеет посадки на вал ротора, оно называется упорным кольцом.
Бандажное кольцо является наиболее нагруженной деталью турбогенератора. Прочное крепление его может быть осуществлено только горячей посадкой с натягом. Значение натяга определяется расчетным путем, Натяг должен создавать плотное соединение кольца не только при номинальной частоте вращения, но и при угонной - 3600 об/мин (при эксплуатации турбогенератора в случае внезапного сброса нагрузки частота вращения ротора может увеличиться на 20%).
Масса лобовых частей обмотки ротора распределена неравно мерно относительно продольной и поперечной осей ротора, отчего в кольце кроме растягивающих усилий возникают изгибающие моменты, стремящиеся придать бандажному кольцу овальную форму. Собственная масса кольца при вращении также создает центробежные усилия, составляющие до 70% всей нагрузки на кольцо. Токи в бочке ротора от обратно синхронных полей статора могут замыкаться через бандажное кольцо (рис. 7), в результате посадочные контактные поверхности, а также контактные поверхности между клиньями и зубцами могут сильно нагреваться, вплоть до подгара и выплавления металла. Знакопеременные усилия и вибрация ротора с течением времени ослабляют посадку, вследствие чего бандажное кольцо может сползти c места посадки.
Назначение и принцип работы . Утечка водорода через кольцевой зазор между валом ротора и торцевыми щитами в окружающее пространство предотвращается специальным уплотнением. Уплотнения вала бывают двух типов: торцевые н цилиндрические (кольцевые). Принцип их работы основан на создании встречного потока масла в узком зазоре между валом н неподвижным вкладышем уплотнения (рис. 8), запирающим выход водорода из корпуса статора. Превышение давления масла над давлением водорода составляет 0,05-0,09 МПа. Вкладыш уплотнения покрыт слоем баббита, В баббите сделана клиновидная разделка, благодаря которой, как и в подшипнике, создается масляный клин между валом и вкладышем. При номинальной частоте вращения в масляном слое развивается гидродинамическое усилие, которое вместе с гидростатическим усилием, создаваемым насосами маслоснабжения, отжимает вкладыш от вала.
В цилиндрических уплотнениях в качестве прижимающей силы используется только сила тяжести самого вкладыша. В уплотнениях торцевого типа прижимающее усилие может создаваться давлениями водорода, масла, пружинами. Равновесие между прижимающим и отжимающим усилиями наступает при номинальной частоте вращения при толщине масляного слоя 0,07-0,15 мм, обеспечивающей чисто жидкостное трение.
Масло в уплотнении растекается как в сторону водорода, так и в строну воздуха. Масло, текущее в сторону водорода, отдает не которое количество содержащегося в нем воздуха, и, наоборот, поглощает водород. Уплотнения торцевого типа позволяют получить относительно малые утечки водорода из генератора, что имеет важное значение при повышенном давлении газа. Загрязнение маславодородом и воздухом также весьма незначительно из-за малых зазоров между валом и вкладышем. Однако монтаж торцевых уплотнений сложен, они чувствительны к тепловым расширениям вала и не допускают перерыва в снабжении маслом. В последнем случае возникает полусухое трение, которое приводит к выплавлению баббита и повреждению поверхности вала. Восстановление масло снабжения, как правило, уже не позволяет возобновить нормальную работу уплотнения, т. е. неизбежна аварийная остановка генератора.
Основными частями любого электродвигателя переменного тока являются: неподвижная часть, называемая статором , вращающаяся часть, называемая ротором . Статор и ротор разделены воздушным зазором, величина которого колеблется от 0,1 мм до 1,5 мм в зависимости о т мощности двигателя. В статоре расположены обмотки, к которым подводится электрическая энергия переменного тока от внешнего источника. Обмотки создают в статоре магнитное поле вращающееся с частотой кратной частоте источника. Магнитное поле статора заставляет вращаться ротор двигателя. Если частота вращения ротора в установившемся номинальном режиме точно равна частоте вращения магнитного поля статора, то двигатель называется синхронным , в противном случае – асинхронным .
Асинхронные электродвигатели в настоящее время являются самыми распространенными в мире электродвигателями. На их долю приходится не менее 80% из общего числа выпускаемых промышленность электродвигателей. Это объясняется простотой конструкции, невысокой стоимостью, долговечностью и надежностью в эксплуатации.
Существуют две схемы исполнения асинхронных двигателе: прямая и обратная. В двигателях, выполненных по прямой схеме (рис. 3.1), ротор 1 жестко связан с валом двигателя и вращается вместе с ним. Статор 2 кольцом охватывает ротор и закрепляется на корпусе двигателя 3, который имеет вид трубы, выполненной из алюминия или стали. В двигателях, выполненных по обратной схеме (рис. 3.2) статор 2 жестко закрепляется на неподвижном валу двигателя, а ротор 1 вращается относительно вала на подшипниках и кольцом охватывает статор. Двигатели обратной схемы используются сравнительно редко, в основном, в качестве гиромоторов , поэтому далее будем рассматривать только двигатели прямого исполнения.
Рис. 3.1. Конструкция трехфазного асинхронного двигателя серии АОЛ
Рис. 3.2. Конструкция гиромотора
а – закрытый несимметричный гиромотор, б – закрытый симметричный гиромотор, в – открытый симметричный гиромотор
Для уменьшения потерь на вихревые токи сердечник статора набирают из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,35÷0,5 мм. Листы штампуются в виде колец 1 (рис. 3.3). На внутренней стороне колец 2 имеются углубления – пазы, в которые укладываются провода обмотки статора. Листы перед сборкой изолируют, покрывая слоем лака.
Рис. 3.3. Листы стали статора и ротора
Пазы статора могут быть полузакрытыми или полуоткрытыми. В машинах переменного тока малой и средней мощности применяют полузакрытые пазы (рис. 3.4). Каждый паз изолируют 1, а затем заполняют проводниками обмотки 2. Обмотку статора закрепляют в пазах с помощью деревянных или пластиковых клиньев 3. В трехфазныз двигателях обмотка трехфазная; фазы сдвинуты в пространстве относительно друг друга на 120 эл. град.
Рис. 3.4. Полузакрытый паз статора
Концы фаз выводят на зажимы коробки выводов. Трехфазную обмотку статора можно собирать в треугольник или звезду в зависимости от напряжения сети.
Ротор 1 (рис. 3.1) асинхронного двигателя обычно представляет собой набранный из штампованных листов электротехнической стали сердечник с пазами, насаженный на вал. Сердечник ротора имеет форму цилиндра, на поверхности которого имеются пазы для обмотки. Листы сердечника ротора 2 (рис. 3.3) специально не изолируют, так как в большинстве случаев вполне достаточной изоляцией оказывается пленка окалины, имеющаяся на поверхности листов.
В зависимости от типа обмотки роторы асинхронных двигателей делятся на короткозамкнутые и фазные .
В машинах малой и средней мощности чаще всего применяются короткозамкнутые роторы. В пазах таких роторов располагаются медные или алюминиевые стержни, соединяющиеся с торцов короткозамыкающими кольцами. Таким образом, обмотка короткозамкнутого ротора имеет вид беличьей клетки (рис. 3.5, а). Чаще всего корткозамкнутая обмотка получается в результате заливки пакета стали алюминием. В этом случае короткозамыкающие кольца снабжают выступами – вентиляционными лопастями, которые при вращении ротора перемешивают воздух и способствуют лучшему охлаждению машины (рис. 3.5, б).
Рис. 3.5. Короткозамкнутая клетка и ротор с обмоткой из алюминия
В асинхронных машинах большой мощности и в некоторых специальных машинах малой мощности для получения большого пускового момента и широкого диапазона регулирования частоты вращения применяются фазные роторы. В пазах такого ротора укладывают не стержни, а изолированные проводники катушек (секций) трехфазной обмотки, выполненной аналогично обмотки статора и соединенной в звезду. Концы фаз обмотки ротора присоединяют к изолированным друг от друга и вала двигателя контактным кольцам, по которым при вращении ротора скользят укрепленные в щеткодержателях щетки. С помощью контактных колец и щеток обмотка ротора соединяется с пусковыми (ПР) или регулировочными реостатами (рис. 3.6).
Вал двигателя вращается в подшипниках, укрепленных в подшипниковых щитах – крышках (рис. 3.1), которые выполнены из того же материала, что и корпус машины.
Рис. 3.6. Принципиальные схемы асинхронных двигателей
Асинхронный двигатель являет собой электрический двигатель, работающий на Асинхронной эта электрическая машина названа потому, что частота, с которой вращается движущаяся часть двигателя - ротор, не равняется частоте, с которой вращается магнитное поле, которое создается благодаря протеканию переменного тока по обмотке недвижимой части двигателя - статора. Асинхронный двигатель - наиболее распространенный из всех электрических двигателей, он получил широчайшую популярность во всех отраслях промышленности, машиностроения и прочее.
Асинхронный двигатель в своей конструкции обязательно имеет две самые важные части: ротор и статор. Эти части разделены небольшим воздушным зазором. Активными частями двигателя также можно называть обмотки и магнитопровод. Конструктивные части обеспечивают охлаждение, вращение ротора, прочность и жесткость.
Статор - это литой стальной либо чугунный корпус цилиндрической формы. Внутри корпуса статора расположен магнитопровод, в специальные вырубленные пазы которого уложена обмотка статора. Оба конца обмотки выведены в клемную коробку и соединяются либо треугольником, либо звездой. С торцов корпус статора полностью закрыт подшипниками. В эти подшипники прессуются подшипники на валу ротора. Ротор асинхронного двигателя же представляет собой стальной вал, на который также напрессован магнитопровод.
Конструктивно роторы можно поделить на две основные группы. Сам двигатель будет носить свое наименование в соответствии с принципом конструкции ротора. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором - это первый тип. Есть и второй. Это асинхронный двигатель с фазным ротором. В пазы двигателя с ротором короткозамкнутым (его еще называют «беличья клетка» ввиду схожести внешнего вида такого ротора с клеткой у белки) заливают алюминиевые стержни и замыкают их по торцам. У фазного ротора есть в наличии три обмотки, которые соединяются между собой в звезду. Концы обмоток прикреплены к закрепленным на валу кольцам. При запуске двигателя к кольцам прижимаются специальные неподвижные щетки. К этим щеткам подключены сопротивления, призванные уменьшить и плавно запустить асинхронный двигатель. Во всех случаях к обмотке статора подводят трехфазное напряжение.
Принцип работы любого асинхронного двигателя прост. В основе лежит знаменитый закон электромагнитной статора, создаваемое трехфазной системой напряжения, вращается под действием тока, проходящего по обмотке статора. Это магнитное поле пересекает обмотку и проводники обмотки ротора. От этого в обмотке ротора создается электродвижущая сила (ЭДС) по закону электромагнитной индукции. Эта ЭДС вызывает протекание в обмотке ротора переменного тока. Этот ток ротора впоследствии и сам создает магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем статора. Этот процесс и запускает вращение ротора в магнитных полях.
Часто для уменьшения пускового тока (а он у асинхронного двигателя может во много раз превышать рабочий ток) применяют подключаемые последовательно к пусковой обмотке. После пуска этот конденсатор выключается, сохраняя рабочие характеристики неизменными.
svetvtebe.ru
