Namoti statora i rotora električnih strojeva izmjenične struje

Namatanje električnog proizvoda (uređaja) — skup zavojnica ili zavojnica smještenih na određeni način i povezanih, dizajniranih za stvaranje ili korištenje magnetskog polja ili za dobivanje zadane vrijednosti otpora električnog proizvoda (uređaja). Zavojnica za namatanje električnog proizvoda (uređaja) - zavojnica električnog proizvoda (uređaja) ili njegov dio, izrađena kao zasebna konstrukcijska jedinica (GOST 18311-80).

U članku se govori o uređaju namota statora i rotora električnih strojeva s izmjeničnom strujom.

Prostorni raspored namota statora:

Kavezni rotor:

Stator s dvanaest utora, u svaki od kojih je položena jedna žica, shematski je prikazan na sl. 1, a. Spojevi između višežilnih vodiča naznačeni su samo za jednu od tri faze; početak faza A, B, C svitka označen je C1, C2, C3; krajevi — C4, C5, C6.Dijelovi zavojnice položeni u kanale (aktivni dio zavojnice) konvencionalno su prikazani u obliku šipki, a spojevi između žica u utorima (krajnji spojevi) prikazani su punom linijom.

Jezgra statora ima oblik šupljeg cilindra, koji je hrpa ili niz hrpa (odvojenih ventilacijskim kanalima) izrađenih od limova elektrotehničkog čelika. Na malim i srednjim strojevima svaki je list utisnut u obliku prstena s utorima po unutarnjem obodu. Na sl. 1, b, dan je lim statora s utorima jednog od korištenih oblika.

Riža. 1. Položaj namota u utorima statora i raspodjela struja u žicama

Neka je trenutna vrijednost struje iA prve faze u određenom trenutku maksimalna i neka je struja usmjerena od početka faze C1 do njenog kraja C4. Ovu struju ćemo smatrati pozitivnom.

Određivanjem trenutnih struja u fazama kao projekcije rotirajućih vektora na fiksnu os ON (slika 1, c), dobivamo da su struje faza B i C u danom trenutku negativne, odnosno usmjerene su od kraja faza do početka.

Pratimo to na sl. 1d nastanak okretnog magnetskog polja. U ovom trenutku struja faze A usmjerena je od svog početka prema kraju, odnosno ako nas u žicama 1 i 7 ostavlja izvan ravnine crteža, onda u žicama 4 i 10 ide iza ravnine. crteža za nas (vidi sl. 1, a i d).

U fazi B, struja u ovom trenutku prolazi od kraja faze do njenog početka.Spajanjem žica druge faze prema uzorku prve može se postići da struja faze B prolazi kroz žice 12, 9, 6, 3; u isto vrijeme, kroz žice 12 i 6, struja nas ostavlja izvan ravnine crteža, a kroz žice 9 i 3 - do nas. Na uzorku iz faze B dobivamo sliku raspodjele struja u fazi C.

Smjerovi struja dati su na si. 1, d; isprekidane linije prikazuju linije magnetskog polja koje stvaraju struje statora; smjerovi linija određeni su pravilom desnog vijka. Sa slike je vidljivo da žice tvore četiri skupine s istim smjerovima struje, a broj 2p polova magnetskog sustava je četiri. Područja statora u kojima magnetske linije izlaze iz statora su sjeverni polovi, a područja u kojima magnetske linije ulaze u stator su južni polovi. Luk kruga statora koji zauzima jedan pol naziva se odvajanje polova.

Magnetsko polje u različitim točkama na obodu statora je različito. Uzorak distribucije magnetskog polja duž oboda statora periodički se ponavlja kroz svako odvajanje dva pola. Kut luka 2 uzet je kao 360 električnih stupnjeva. Budući da postoji p dvostrukih polova po obodu statora, 360 geometrijskih stupnjeva jednako je 360p električnih stupnjeva, a jedan geometrijski stupanj jednak je p električnih stupnjeva.

Na sl. 1d prikazuje magnetske linije za određeni fiksni trenutak u vremenu. Promatramo li sliku magnetskog polja nekoliko uzastopnih trenutaka u vremenu, možemo se uvjeriti da se polje vrti konstantnom brzinom.

Nađimo brzinu rotacije polja.Nakon vremena jednakog polovici perioda izmjenične struje, smjerovi svih struja se obrnu, zbog čega se magnetski polovi obrnu, odnosno u polovici perioda magnetsko polje se okrene za djelić okretaja. Brzina vrtnje magnetskog polja statora, tj. sinkrona brzina je (u okretajima u minuti)

Broj p pari polova može biti samo cijeli broj, stoga na frekvenciji od npr. 50 Hz sinkrona brzina može biti jednaka 3000; 1500; 1000 okretaja u minuti itd.

Riža. 2. Detaljna shema trofaznog jednoslojnog namota

Namoti stroja za izmjeničnu struju mogu se podijeliti u tri skupine:

1) kolut na kolut;

2) jezgra;

3) poseban;

Posebne zavojnice uključuju:

(a) kratki spoj u obliku kaveza za vjeverice;

b) namotavanje asinkronog motora s prebacivanjem na različiti broj polova;

c) namot asinkronog motora s protuspojevima itd.

Osim navedene podjele, zavojnice se razlikuju i po nizu drugih karakteristika, a to su:

1) po prirodi izvedbe - ručno, s uzorkom i polu-uzorkom;

2) prema položaju u utoru - jednoslojni i dvoslojni;

3) brojem utora po polu i fazi — namota s cijelim brojem q utora po polu i fazi i namota s razlomačkim brojem q.

Zavojnica je strujni krug koji čine dvije serijski spojene žice. Sekcija ili namot je niz zavoja spojenih u seriju, smještenih u dva utora i sa zajedničkom izolacijom od tijela.

Sekcija ima dvije aktivne strane. Lijeva aktivna strana naziva se početak odsječka (zavojnica), a desna strana se naziva kraj odsječka. Razmak između aktivnih strana presjeka naziva se korak presjeka. Može se mjeriti prema broju zupaca ili u dijelovima polova.

Korak presjeka naziva se dijametralnim ako je jednak polovnoj podjeli i skraćenim ako je manji od polne podjele, budući da korak presjeka nije veći od polne podjele.

Karakteristična veličina koja određuje rad zavojnice je broj utora po polu i fazi, tj. broj utora koje zauzima namot svake faze unutar jednog odjeljka polova:

gdje je z broj utora statora.

Zavojnica prikazana na sl. 1, a, ima sljedeće podatke:

Čak i za ovu najjednostavniju zavojnicu, prostorni crtež žica i njihovih spojeva ispada kompliciran, pa se obično zamjenjuje proširenim dijagramom, gdje su žice za namatanje prikazane ne na cilindričnoj površini, već na ravnini (cilindrični ploha s utorima i zavojnicom »razvija » u ravnini). Na sl. 2 je detaljan dijagram razmatranog namota statora.

Na prethodnoj slici, radi jednostavnosti, prikazano je da se dio faze A namota koji se nalazi u utorima 1 i 4 sastoji od samo dvije žice, odnosno jednog zavoja. Zapravo, svaki takav dio namota koji pada na jedan pol sastoji se od w zavoja, odnosno u svakom paru utora postavljeno je w žica, spojenih u jedan namot. Stoga, kada se zaobilazi prema proširenoj shemi, na primjer, faza A utora 1, potrebno je zaobići utore 1 i 4 w puta prije prelaska na utor 7. Udaljenost između strana zavoja jednog namota ili koraka namota , y prikazano je na sl. 1, d; obično se izražava u smislu broja kanala.

Riža. 3. Štit asinkronog stroja

Prikazano na sl.1 i 2, namot statora naziva se jednoslojnim, budući da se uklapa u svaki utor u jednom sloju.Da bi se prednji dijelovi koji se presijecaju postavili u ravninu, oni su savijeni na različitim površinama (slika 2, b). Jednoslojni namoti izrađuju se s korakom jednakim odvajanju polova (slika 2, a), ili je ovaj korak u prosjeku jednak odvajanju polova za različite namote iste faze, ako je y> 1, y< 1... Danas su češći dvoslojni svici.

Početak i kraj svake od tri faze namota označen je na ploči stroja, gdje se nalazi šest stezaljki (slika 3). Tri linearne žice trofazne mreže spojene su na gornje stezaljke C1, C2, SZ (početak faza). Donje stezaljke C4, C5, C6 (krajevi faza) su ili spojene na jednu točku s dva vodoravna skakača, ili je svaka od ovih stezaljki spojena na okomiti skakač s gornjom stezaljkom koja leži iznad nje.

U prvom slučaju, tri faze statora čine zvjezdanu vezu, u drugom - trokutnu vezu. Ako je npr. jedna faza statora predviđena za napon od 220 V, tada linijski napon mreže na koju je motor priključen mora biti 220 V, ako je stator spojen trokutom; kada je spojen u zvijezdu, mrežni napon treba biti

Kada je stator spojen u zvijezdu, neutralna žica nije pod naponom jer je motor simetrično opterećenje mreže.

Rotor indukcijskog stroja izrađen je od utisnutih limova izoliranog elektrotehničkog čelika na osovini ili na posebnoj nosivoj konstrukciji. Radijalni zazor između statora i rotora je što manji kako bi se osigurao mali otpor na putu magnetskog toka koji prodire u oba dijela stroja.

Najmanji razmak koji dopuštaju tehnološki zahtjevi je od desetinke milimetra do nekoliko milimetara, ovisno o snazi ​​i dimenzijama stroja. Vodiči namota rotora nalaze se u utorima duž rotora koji se formiraju izravno na njegovoj površini kako bi se osigurao najveći kontakt namota rotora s rotirajućim poljem.

Indukcijski strojevi proizvode se i s faznim i s kaveznim rotorom.

Riža. 4. Fazni rotor

Fazni rotor obično ima trofazni namot, izveden kao namot statora, s istim brojem polova. Namot je spojen u zvijezdu ili trokut; tri kraja svitka vode do tri izolirana klizna prstena koji se okreću s osovinom stroja. Preko četkica montiranih na nepokretnom dijelu stroja i klizećih po kliznim prstenovima, na rotor je spojen trofazni startni ili regulacijski reostat, tj. u svaku fazu rotora uvodi se aktivni otpor. Vanjski izgled faznog rotora prikazan je na sl. 4, tri klizna prstena vidljiva su na lijevom kraju osovine. Asinkroni motori s namotanim rotorom koriste se tamo gdje je potrebna glatka regulacija brzine pogonskog mehanizma, kao i kod čestih pokretanja motora pod opterećenjem.

Dizajn kaveznog rotora mnogo je jednostavniji od dizajna faznog rotora. Za jedan od dizajna na Sl. Slika 5a prikazuje oblik limova od kojih je sastavljena jezgra rotora. U ovom slučaju, rupe u blizini vanjskog oboda svakog lista tvore uzdužne kanale u jezgri. Aluminij se ulijeva u ove kanale, nakon njegovog skrućivanja, u rotoru se formiraju uzdužne vodljive šipke.Na oba kraja rotora istovremeno se lijevaju aluminijski prstenovi koji kratko spajaju aluminijske šipke. Rezultirajući vodljivi sustav obično se naziva stanica vjeverice.

Riža. 5. Rotor sa vjevericom

Kavezni rotor prikazan je na sl. 5 B. Na krajevima rotora mogu se vidjeti ventilacijske lopatice izlivene istovremeno s kratkim spojnim prstenovima. U ovom slučaju, utori su skošeni za jednu podjelu duž rotora. Kavezni kavez je jednostavan, nema kliznih kontakata, stoga su trofazni asinkroni kavezni motori najjeftiniji, najjednostavniji i najpouzdaniji; najčešći su.