Stator- og rotorviklinger til elektriske vekselstrømmaskiner

Vikling av et elektrisk produkt (enhet) — et sett med spoler eller spoler plassert på en bestemt måte og tilkoblet, designet for å skape eller bruke et magnetisk felt, eller for å oppnå en gitt verdi av motstanden til et elektrisk produkt (enhet). av et elektrisk produkt (enhet) - en spole av et elektrisk produkt (enhet) eller en del av det, laget som en separat strukturell enhet (GOST 18311-80).

Artikkelen forteller om enheten til stator- og rotorviklingene til elektriske maskiner med vekselstrøm.

Romlig arrangement av statorviklingene:

Ekornburrotor:

En stator med tolv slisser, i hver av hvilke en ledning er lagt, er skjematisk vist i fig. 1, a. Forbindelsene mellom de flertrådede lederne er indikert for kun én av de tre fasene; begynnelsen av fasene A, B, C av spolen er merket C1, C2, C3; ender - C4, C5, C6.Delene av spolen som er lagt i kanalene (den aktive delen av spolen) er konvensjonelt vist i form av stenger, og forbindelsene mellom ledningene i sporene (endeforbindelsene) er vist som en heltrukket linje.

Statorkjernen har form av en hul sylinder, som er en stabel eller en serie stabler (atskilt av ventilasjonskanaler) laget av plater av elektrisk stål. På små og mellomstore maskiner er hvert ark stemplet i form av en ring med spor langs den indre omkretsen. I fig. 1, b, er det gitt en statorplate med spor av en av de anvendte former.

Ris. 1. Plasseringen av viklingen i sporene til statoren og fordelingen av strømmer i ledningene

La den øyeblikkelige verdien av strømmen iA til den første fasen på et bestemt tidspunkt være maksimal og strømmen ledes fra begynnelsen av fasen C1 til dens slutt C4. Vi vil vurdere denne strømmen som positiv.

Ved å bestemme de momentane strømmene i fasene som en projeksjon av de roterende vektorene på den faste aksen PÅ (Fig. 1, c), får vi at strømmene til fase B og C i et gitt øyeblikk er negative, det vil si at de er rettet fra slutten av fasene til begynnelsen.

La oss spore det i fig. 1d dannelsen av et roterende magnetfelt. I det aktuelle øyeblikket er strømmen til fase A rettet fra begynnelsen til slutten, det vil si at hvis den i ledninger 1 og 7 forlater oss utenfor planen til tegningen, går den i ledninger 4 og 10 bak planet av tegningen til oss (se fig. 1, a og d).

I fase B går strømmen på dette tidspunktet fra slutten av fasen til dens begynnelse.Ved å koble ledningene til den andre fasen i henhold til prøven av den første, kan det oppnås at strømmen til fase B passerer gjennom ledningene 12, 9, 6, 3; samtidig, gjennom ledninger 12 og 6, forlater strømmen oss utenfor tegningens plan, og gjennom ledninger 9 og 3 - til oss. Vi får et bilde av fordelingen av strømmer i fase C ved å bruke prøven fra fase B.

Strømretningene er gitt i fig. 1, d; stiplede linjer viser magnetfeltlinjene generert av statorstrømmene; retningene til linjene bestemmes av høyre skrueregel. Det kan sees fra figuren at ledningene danner fire grupper med samme strømretninger og antallet 2p-poler til det magnetiske systemet er fire. Områdene på statoren der magnetlinjene forlater statoren er nordpolene og områdene der magnetlinjene kommer inn i statoren er sørpolene. En bue av en statorsirkel okkupert av en pol kalles polseparasjon.

Magnetfeltet på forskjellige punkter på statoromkretsen er forskjellig. Mønsteret for magnetfeltfordeling langs statoromkretsen gjentas periodisk gjennom hver to-pols separasjon. Buevinkel 2 tatt som 360 elektriske grader. Siden det er p dobbeltpolinndelinger rundt omkretsen av statoren, er 360 geometriske grader lik 360p elektriske grader, og en geometrisk grad tilsvarer p elektriske grader.

I fig. 1d viser magnetlinjene for et bestemt fast tidspunkt i tid. Hvis vi ser på bildet av magnetfeltet i flere påfølgende øyeblikk i tid, kan vi forsikre oss om at feltet roterer med konstant hastighet.

La oss finne rotasjonshastigheten til feltet.Etter en tid som er lik halvparten av perioden til vekselstrømmen, reverseres retningene til alle strømmene, på grunn av hvilket de magnetiske polene reverseres, det vil si i halve perioden roterer magnetfeltet med en brøkdel av en omdreining. Rotasjonshastigheten til statormagnetfeltet, dvs. den synkrone hastigheten, er (i omdreininger per minutt)

Antallet p polpar kan bare være et heltall, derfor ved en frekvens på for eksempel 50 Hz kan synkronhastigheten være lik 3000; 1500; 1000 rpm osv.

Ris. 2. Detaljert diagram av en trefaset enkeltlagsvikling

Viklingene til en vekselstrømsmaskin kan deles inn i tre grupper:

1) hjul til hjul;

2) kjerne;

3) spesiell;

Spesielle spoler inkluderer:

(a) kortslutning i form av et ekornbur;

b) vikling av en asynkronmotor med veksling til et annet antall poler;

c) vikling av en asynkronmotor med antikoblinger osv.

I tillegg til divisjonen ovenfor, skiller spoler seg i en rekke andre egenskaper, nemlig:

1) etter utførelsens natur - manuell, mønstret og semi-mønstret;

2) etter plassering i sporet - enkeltlag og tolag;

3) ved antall spor per pol og fase - viklinger med et heltall q spor per pol og fase og viklinger med et brøknummer q.

En spole er en krets dannet av to ledninger koblet i serie. En seksjon eller vikling er en serie av svinger koblet i serie, plassert i to spor og med felles isolasjon fra kroppen.

Seksjonen har to aktive sider. Den venstre aktive siden kalles starten av seksjonen (spolen) og høyre side kalles slutten av seksjonen. Avstanden mellom de aktive sidene av seksjonen kalles seksjonsstigningen. Det kan måles enten ved antall utstikkere eller i deler av poldelingene.

Seksjonens stigning kalles diametral hvis den er lik poldelingen og avkortet hvis den er mindre enn poldelingen, siden seksjonsstigningen ikke er større enn poldelingen.

En karakteristisk størrelse som bestemmer driften av spolen er antall spor per pol og fase, dvs. antall spor som er okkupert av viklingen av hver fase innenfor en poldeling:

der z er antall statorspor.

Spolen vist i fig. 1, a, har følgende data:

Selv for denne enkleste spolen viser den romlige tegningen av ledningene og deres tilkoblinger seg å være komplisert, så den erstattes vanligvis av et utvidet diagram, der viklingstrådene er avbildet ikke på en sylindrisk overflate, men på et plan (en sylindrisk overflate med spor og en spole "folder seg ut i et plan). I fig. 2 er et detaljert diagram av den betraktede statorviklingen.

I den forrige figuren ble det for enkelhets skyld vist at en del av fase A av viklingen plassert i spor 1 og 4 består av bare to ledninger, det vil si en omdreining. Faktisk består hver slik del av viklingen som faller på en pol av w svinger, det vil si i hvert par spor er det plassert w ledninger, kombinert til en vikling. Derfor, når du omgår i henhold til det utvidede skjemaet, for eksempel fase A av spor 1, er det nødvendig å omgå spor 1 og 4 w ganger før du flytter til spor 7. Avstanden mellom sidene av svingen til ett viklings- eller viklingstrinn y er vist i fig. 1, d; vanligvis uttrykt i antall kanaler.

Ris. 3. Asynkron maskinskjold

Vist i fig.1 og 2 kalles statorviklingen enkeltlag, siden den passer inn i hvert spor i ett lag For å plassere de kryssende frontdelene i et plan, er de bøyd på forskjellige overflater (fig. 2, b). Enkeltlags viklinger er laget med et trinn lik separasjonen av polene (fig. 2, a), eller dette trinnet er i gjennomsnitt lik separasjonen av polene for forskjellige viklinger av samme fase, hvis y> 1, y< 1... I våre dager er dobbeltlagsspoler mer vanlig.

Begynnelsen og slutten av hver av de tre fasene av viklingen er angitt på maskinpanelet, hvor det er seks klemmer (fig. 3). Tre lineære ledninger i et trefasenettverk er koblet til de øvre terminalene C1, C2, SZ (begynnelsen av fasene). De nedre klemmene C4, C5, C6 (endene av fasene) er enten koblet til ett punkt med to horisontale hoppere, eller hver av disse klemmene er koblet til en vertikal jumper med den øvre klemmen liggende over den.

I det første tilfellet danner de tre fasene av statoren en stjerneforbindelse, i det andre - en deltaforbindelse. Hvis for eksempel en fase av statoren er designet for en spenning på 220 V, må linjespenningen til nettverket som motoren er koblet til være 220 V, hvis statoren er koblet til en delta; når koblet til en stjerne, skal nettlinjespenningen være

Når statoren er koblet i stjerne, blir ikke den nøytrale ledningen strømført fordi motoren er en symmetrisk belastning til nettverket.

Rotoren til en induksjonsmaskin er laget av stemplede plater av isolert elektrisk stål på en aksel eller på en spesiell støttestruktur. Den radielle klaringen mellom statoren og rotoren er så liten som mulig for å sikre lav motstand i banen til den magnetiske fluksen som trenger inn i begge deler av maskinen.

Det minste gapet tillatt av de teknologiske kravene er fra en tidel av en millimeter til flere millimeter, avhengig av kraften og dimensjonene til maskinen. Lederne til rotorviklingen er plassert i sporene langs rotoren som danner direkte på overflaten for å sikre størst mulig kontakt mellom rotorviklingen og rotasjonsfeltet.

Induksjonsmaskiner er produsert med både fase- og ekorn-burrotorer.

Ris. 4. Faserotor

En faserotor har vanligvis en trefasevikling, laget som en statorvikling, med samme antall poler. Viklingen er koblet i stjerne eller delta; de tre endene av spolen føres til tre isolerte sleperinger som roterer med maskinakselen. Gjennom børster montert på den stasjonære delen av maskinen og glir på sleperinger, kobles en trefaset start- eller regulerende reostat til rotoren, det vil si at en aktiv motstand innføres i hver fase av rotoren. Det ytre bildet av faserotoren er vist i fig. 4 er tre sleperinger synlige i venstre ende av skaftet. Asynkronmotorer med viklet rotor brukes der det kreves jevn regulering av hastigheten til drivmekanismen, samt ved hyppige start av motoren under belastning.

Utformingen av en ekornburrotor er mye enklere enn en faserotor. For en av utførelsene i fig. 5a viser formen på arkene som rotorkjernen er satt sammen av. I dette tilfellet danner hull nær den ytre omkretsen av hvert ark langsgående kanaler i kjernen. Aluminium helles i disse kanalene, etter størkning dannes det langsgående ledende stenger i rotoren.I begge ender av rotoren støpes det samtidig aluminiumsringer som kortslutter aluminiumsstavene. Det resulterende ledende systemet kalles vanligvis en ekorncelle.

Ris. 5. Ekorncellerotor

En merdrotor er vist i fig. 5 B. I endene av rotoren ses ventilasjonsblader støpt samtidig med korte koblingsringer. I dette tilfellet er slissene skråstilt med en deling langs rotoren. Ekornburet er enkelt, det er ingen skyvekontakter, derfor er trefase asynkrone ekornburmotorer de billigste, enkleste og mest pålitelige; de er de vanligste.