Stator- og rotorviklinger på elektriske vekselstrømsmaskiner

Opvikling af et elektrisk produkt (enhed) — et sæt spoler eller spoler placeret på en bestemt måde og forbundet, designet til at skabe eller bruge et magnetisk felt eller til at opnå en given modstandsværdi for et elektrisk produkt (enhed). af et elektrisk produkt (enhed) - en spole af et elektrisk produkt (enhed) eller en del af det, lavet som en separat strukturel enhed (GOST 18311-80).

Artiklen fortæller om enheden til stator- og rotorviklinger af elektriske maskiner med vekselstrøm.

Rumlig arrangement af statorviklingerne:

Egernburrotor:

I fig. 1, a. Forbindelserne mellem de flertrådede ledere er kun angivet for en af ​​de tre faser; begyndelsen af ​​spolens faser A, B, C er markeret C1, C2, C3; ender - C4, C5, C6.De dele af spolen, der er lagt i kanalerne (den aktive del af spolen) er konventionelt vist i form af stænger, og forbindelserne mellem ledningerne i rillerne (endeforbindelser) er vist som en fuldt optrukket linje.

Statorkernen har form som en hul cylinder, som er en stak eller en række stakke (adskilt af ventilationskanaler) lavet af plader af elektrisk stål. På små og mellemstore maskiner er hvert ark stemplet i form af en ring med riller langs den indvendige omkreds. I fig. 1, b, er angivet en statorplade med riller af en af ​​de anvendte former.

Ris. 1. Placeringen af ​​viklingen i statorens slidser og fordelingen af ​​strømme i ledningerne

Lad den øjeblikkelige værdi af strømmen iA af den første fase på et bestemt tidspunkt være maksimal, og strømmen ledes fra begyndelsen af ​​fasen C1 til dens ende C4. Vi vil betragte denne strøm som positiv.

Ved at bestemme de øjeblikkelige strømme i faserne som en projektion af de roterende vektorer på den faste akse ON (Fig. 1, c), får vi, at strømmene af fase B og C i et givet øjeblik er negative, det vil sige, at de er rettet fra slutningen af ​​faserne til begyndelsen.

Lad os spore det i fig. 1d dannelsen af ​​et roterende magnetfelt. I det pågældende øjeblik er strømmen af ​​fase A rettet fra dens begyndelse til slutningen, det vil sige, hvis den i ledninger 1 og 7 forlader os uden for tegningens plan, så går den i ledninger 4 og 10 bag planet af tegningen til os (se fig. 1, a og d).

I fase B går strømmen på dette tidspunkt fra slutningen af ​​fasen til dens begyndelse.Ved at forbinde ledningerne i den anden fase i overensstemmelse med prøven af ​​den første, kan det opnås, at strømmen af ​​fase B passerer gennem ledningerne 12, 9, 6, 3; på samme tid, gennem ledninger 12 og 6, forlader strømmen os uden for tegningens plan, og gennem ledninger 9 og 3 - til os. Vi får et billede af fordelingen af ​​strømme i fase C ved hjælp af prøven fra fase B.

Strømmenes retninger er angivet i fig. 1, d; stiplede linjer viser de magnetiske feltlinjer genereret af statorstrømmene; linjernes retninger bestemmes af højre skrueregel. Det kan ses på figuren, at ledningerne danner fire grupper med samme strømretninger, og antallet af 2p-poler i det magnetiske system er fire. De områder af statoren, hvor de magnetiske linjer forlader statoren, er nordpolerne, og de områder, hvor de magnetiske linjer kommer ind i statoren, er sydpolerne. En bue af en statorcirkel optaget af en pol kaldes poladskillelse.

Magnetfeltet på forskellige punkter på statorens omkreds er forskelligt. Mønstret for magnetfeltfordeling langs statorens omkreds gentages periodisk gennem hver to-polet adskillelse. Buevinkel 2 taget som 360 elektriske grader. Da der er p dobbeltpolede opdelinger rundt om statorens omkreds, er 360 geometriske grader lig med 360p elektriske grader, og en geometrisk grad er lig med p elektriske grader.

I fig. 1d viser de magnetiske linjer for et bestemt fast tidspunkt i tiden. Hvis vi ser på billedet af magnetfeltet i flere på hinanden følgende øjeblikke i tid, kan vi sikre os, at feltet roterer med konstant hastighed.

Lad os finde feltets rotationshastighed.Efter en tid svarende til halvdelen af ​​vekselstrømmens periode vendes retningerne af alle strømmene, på grund af hvilken de magnetiske poler vendes, det vil sige i halvdelen af ​​perioden roterer magnetfeltet med en brøkdel af en omdrejning. Rotationshastigheden af ​​statormagnetfeltet, dvs. den synkrone hastighed, er (i omdrejninger pr. minut)

Antallet p af polpar kan kun være et heltal, derfor kan den synkrone hastighed ved en frekvens på f.eks. 50 Hz være lig med 3000; 1500; 1000 rpm osv.

Ris. 2. Detaljeret diagram af en trefaset enkeltlagsvikling

Vindingerne af en vekselstrømsmaskine kan opdeles i tre grupper:

1) spole til spole;

2) kerne;

3) speciel;

Specielle spoler inkluderer:

(a) kortslutning i form af et egernbur;

b) vikling af en asynkronmotor med skift til et andet antal poler;

c) vikling af en asynkronmotor med antiforbindelser mv.

Ud over ovenstående opdeling adskiller spoler sig i en række andre egenskaber, nemlig:

1) efter udførelsens art — manuel, mønstret og semi-mønstret;

2) efter placering i rillen - enkeltlag og tolag;

3) ved antallet af slots pr. pol og fase - viklinger med et heltal q slots pr. pol og fase og viklinger med et brøktal q.

En spole er et kredsløb dannet af to ledninger forbundet i serie. En sektion eller vikling er en serie af vindinger forbundet i serie, placeret i to slidser og med fælles isolering fra kroppen.

Sektionen har to aktive sider. Den venstre aktive side kaldes starten af ​​sektionen (spolen) og højre side kaldes slutningen af ​​sektionen. Afstanden mellem de aktive sider af sektionen kaldes sektionsstigningen. Det kan måles enten ved antallet af spidser eller i dele af stanginddelingerne.

Sektionens stigning kaldes diametral, hvis den er lig med poldelingen og afkortet, hvis den er mindre end poldelingen, da sektionsstigningen ikke er større end poldelingen.

En karakteristisk størrelse, der bestemmer spolens funktion, er antallet af slidser pr. pol og fase, dvs. antallet af spalter optaget af viklingen af ​​hver fase inden for en polopdeling:

hvor z er antallet af statorslots.

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

Selv for denne enkleste spole viser den rumlige tegning af ledningerne og deres forbindelser at være kompliceret, så den erstattes normalt af et udvidet diagram, hvor viklingstrådene er afbildet ikke på en cylindrisk overflade, men på et plan (en cylindrisk overflade med riller og en spole "folder sig ud i et plan). I fig. 2 er et detaljeret diagram af den betragtede statorvikling.

I den foregående figur blev det for nemheds skyld vist, at en del af fase A af viklingen placeret i spalter 1 og 4 kun består af to ledninger, det vil sige en omgang. Faktisk består hver sådan del af viklingen, der falder på en pol, af w vindinger, det vil sige i hvert par riller er der anbragt ledninger, kombineret til en vikling. Derfor, når man omgår i henhold til det udvidede skema, for eksempel fase A af spalte 1, er det nødvendigt at omgå spalter 1 og 4 w gange, før man flytter til spalte 7. Afstanden mellem siderne af drejningen af ​​et viklings- eller viklingstrin y er vist i fig. 1, d; normalt udtrykt i antallet af kanaler.

Ris. 3. Asynkront maskinskjold

Vist i fig.1 og 2, kaldes statorviklingen enkeltlags, da den passer ind i hver rille i ét lag.For at placere de krydsende forreste dele i et plan, bøjes de på forskellige overflader (fig. 2, b). Enkeltlagsviklinger er lavet med et trin svarende til adskillelsen af ​​polerne (fig. 2, a), eller dette trin er i gennemsnit lig med adskillelsen af ​​polerne for forskellige viklinger af samme fase, hvis y> 1, y< 1... I vore dage er dobbeltlagsspoler mere almindelige.

Begyndelsen og slutningen af ​​hver af de tre faser af viklingen er angivet på maskinpanelet, hvor der er seks klemmer (fig. 3). Tre lineære ledninger i et trefaset netværk er forbundet til de øvre terminaler C1, C2, SZ (begyndelsen af ​​faserne). De nederste klemmer C4, C5, C6 (enderne af faserne) er enten forbundet til et punkt med to vandrette jumpere, eller hver af disse klemmer er forbundet med en lodret jumper med den øverste klemme liggende over den.

I det første tilfælde danner de tre faser af statoren en stjerneforbindelse, i det andet - en deltaforbindelse. Hvis for eksempel en fase af statoren er designet til en spænding på 220 V, så skal netspændingen i netværket, som motoren er tilsluttet, være 220 V, hvis statoren er forbundet med en delta; når den er forbundet med en stjerne, skal netspændingen være

Når statoren er forbundet i stjerne, er den neutrale ledning ikke strømført, fordi motoren er en symmetrisk belastning af netværket.

Rotoren på en induktionsmaskine er lavet af stemplede plader af isoleret elektrisk stål på en aksel eller på en speciel bærende struktur. Den radiale afstand mellem statoren og rotoren er så lille som muligt for at sikre lav modstand i vejen for den magnetiske flux, der trænger ind i begge dele af maskinen.

Det mindste hul, der tillades af de teknologiske krav, er fra en tiendedel af en millimeter til flere millimeter, afhængigt af maskinens effekt og dimensioner. Rotorviklingens ledere er placeret i slidserne langs rotoren, der danner direkte på dens overflade for at sikre den største kontakt mellem rotorviklingen og det roterende felt.

Induktionsmaskiner er fremstillet med både fase- og egern-burrotorer.

Ris. 4. Fase rotor

En faserotor har normalt en trefaset vikling, lavet som en statorvikling, med det samme antal poler. Viklingen er forbundet i stjerne eller delta; de tre ender af spolen føres til tre isolerede slæberinge, som roterer med maskinakslen. Gennem børster monteret på den stationære del af maskinen og glidende på slæberinge forbindes en trefaset start- eller regulerende reostat til rotoren, det vil sige, at der indføres en aktiv modstand i hver fase af rotoren. Det udvendige billede af faserotoren er vist i fig. 4 er tre slæberinge synlige i venstre ende af akslen. Asynkronmotorer med en viklet rotor anvendes, hvor der kræves en jævn regulering af drivmekanismens hastighed, såvel som ved hyppige start af motoren under belastning.

Designet af en egernburrotor er meget enklere end en faserotor. For en af ​​udformningerne i fig. 5a viser formen af ​​pladerne, hvorfra rotorkernen er samlet. I dette tilfælde danner huller nær den ydre omkreds af hvert ark langsgående kanaler i kernen. Aluminium hældes i disse kanaler, efter dets størkning dannes der langsgående ledende stænger i rotoren.I begge ender af rotoren er der samtidigt støbt aluminiumsringe, som kortslutter aluminiumsstængerne. Det resulterende ledende system kaldes almindeligvis en egerncelle.

Ris. 5. Egerncellerotor

En burrotor er vist i fig. 5 B. I rotorens ender ses ventilationsvinger støbt samtidigt med korte koblingsringe. I dette tilfælde er slidserne affaset af en deling langs rotoren. Egernburet er enkelt, der er ingen glidende kontakter, derfor er trefasede asynkrone egernburmotorer de billigste, enkleste og mest pålidelige; de er de mest almindelige.