Vaihtovirtasähkökoneiden staattori- ja roottorikäämit

Sähkötuotteen (laitteen) käämi — tietyllä tavalla sijoitettu ja kytketty käämien tai käämien sarja, joka on suunniteltu luomaan tai käyttämään magneettikenttää tai saamaan sähkötuotteen (laitteen) tietyn resistanssiarvon. Käämikela sähkötuote (laite) - sähkötuotteen (laitteen) tai sen osan käämi, joka on valmistettu erillisenä rakenneyksikkönä (GOST 18311-80).

Artikkeli kertoo sähkökoneiden staattorin ja roottorikäämien laitteesta vaihtovirralla.

Staattorin käämien tilajärjestely:

Oravahäkin roottori:

Staattori, jossa on kaksitoista uraa, joista kuhunkin on asetettu yksi johdin, on esitetty kaavamaisesti kuvassa 1. 1, a. Kierrettyjen johtimien väliset liitännät on ilmoitettu vain yhdelle kolmesta vaiheesta; käämin vaiheiden A, B, C alku on merkitty C1, C2, C3; päät - C4, C5, C6.Kanaviin asetettavat käämin osat (käämin aktiivinen osa) on perinteisesti esitetty tankoina ja urien johtimien väliset liitännät (päätyliitokset) on esitetty yhtenäisenä viivana.

Staattorin ydin on onton sylinterin muotoinen, joka on sähköteräslevyistä valmistettu pino tai pinosarja (ilmanvaihtokanavilla erotettuina). Pienissä ja keskikokoisissa koneissa jokainen levy on meistetty renkaan muotoon, jossa on uria sisäkehälle. Kuvassa Kuviossa 1, b on esitetty staattorilevy, jossa on jonkin käytetyistä muodoista olevat urat.

Riisi. 1. Käämityksen sijainti staattorin koloissa ja virtojen jakautuminen johtimissa

Olkoon ensimmäisen vaiheen virran iA hetkellinen arvo tietyllä hetkellä maksimi ja virta ohjataan vaiheen C1 alusta sen loppuun C4. Pidämme tätä virtaa positiivisena.

Määrittämällä vaiheiden hetkelliset virrat pyörivien vektorien projektiona kiinteällä akselilla ON (kuva 1, c), saadaan, että vaiheiden B ja C virrat tietyllä hetkellä ovat negatiivisia, eli ne ovat suunnattuja. vaiheiden lopusta alkuun.

Jäljitetään se kuvasta. 1d pyörivän magneettikentän muodostuminen. Vaiheen A virta on tällä hetkellä suunnattu alusta loppuun, eli jos se johdoissa 1 ja 7 jättää meidät piirustuksen tason ulkopuolelle, niin johdoissa 4 ja 10 se menee tason taakse. piirustuksen meille (katso kuva 1, a ja d).

Vaiheessa B virta kulkee tällä hetkellä vaiheen lopusta sen alkuun.Kytkemällä toisen vaiheen johdot ensimmäisen näytteen mukaan saadaan aikaan, että vaiheen B virta kulkee johtimien 12, 9, 6, 3; samaan aikaan johtojen 12 ja 6 kautta virta jättää meidät piirustuksen tason ulkopuolelle ja johtojen 9 ja 3 kautta - meille. Vaiheen C virtojen jakautumisesta saadaan kuva vaiheen B näytteen avulla.

Virtojen suunnat on esitetty kuvassa. 1, d; katkoviivat osoittavat staattorivirtojen synnyttämät magneettikenttäviivat; linjojen suunnat määräytyvät oikeanpuoleisen ruuvisäännön mukaan. Kuvasta nähdään, että johdot muodostavat neljä ryhmää, joilla on samat virtasuunnat ja magneettijärjestelmän 2p napojen lukumäärä on neljä. Staattorin alueet, joissa magneettiviivat lähtevät staattorista, ovat pohjoisnavat ja alueet, joissa magneettiviivat tulevat staattoriin, ovat etelänavat. Yhden navan täyttämää staattoriympyrän kaarta kutsutaan napojen erotukseksi.

Magneettikenttä staattorin kehän eri kohdissa on erilainen. Magneettikentän jakautumiskuvio staattorin kehällä toistetaan määräajoin jokaisen kaksinapaisen eron aikana Kaaren kulma 2 otettuna 360 sähköastetta. Koska staattorin kehän ympärillä on p kaksinapajakoa, 360 geometristä astetta vastaa 360p sähköastetta ja yksi geometrinen aste vastaa p sähköastetta.

Kuvassa Kuva 1d esittää magneettiset viivat tietyllä kiinteällä ajanhetkellä. Jos katsomme magneettikentän kuvaa useita peräkkäisiä hetkiä ajassa, voimme varmistaa, että kenttä pyörii vakionopeudella.

Selvitetään kentän pyörimisnopeus.Puolet vaihtovirran jaksosta vastaavan ajan kuluttua kaikkien virtojen suunnat käännetään, minkä vuoksi magneettiset navat käännetään, eli puolessa ajanjaksosta magneettikenttä pyörii kierroksen murto-osan verran. Staattorin magneettikentän pyörimisnopeus eli synkroninen nopeus on (kierroksina minuutissa)

Napaparien lukumäärä p voi olla vain kokonaisluku, joten esimerkiksi taajuudella 50 Hz synkroninen nopeus voi olla 3000; 1500; 1000 rpm jne.

Riisi. 2. Yksityiskohtainen kaavio kolmivaiheisesta yksikerroksisesta käämityksestä

Vaihtovirtakoneen käämit voidaan jakaa kolmeen ryhmään:

1) kelasta kelaan;

2) ydin;

3) erityinen;

Erikoiskelat sisältävät:

a) oikosulku oravahäkin muodossa;

b) asynkronisen moottorin käämitys kytkemällä eri napojen lukumäärään;

c) asynkronisen moottorin käämitys antikytkennöillä jne.

Yllä olevan jaon lisäksi kelat eroavat useista muista ominaisuuksista, nimittäin:

1) toteutuksen luonteen mukaan - manuaalinen, kuviollinen ja puolikuvioitu;

2) sijainnin mukaan urassa - yksikerroksinen ja kaksikerroksinen;

3) rakojen lukumäärällä napaa ja vaihetta kohti — käämit, joiden kokonaisluku on q raot napaa ja vaihetta kohti ja käämit, joiden murtoluku on q.

Käämi on piiri, joka muodostuu kahdesta sarjaan kytketystä johdosta. Osa tai käämi on sarja kierroksia, jotka on kytketty sarjaan, jotka sijaitsevat kahdessa urassa ja joissa on yhteinen eristys rungosta.

Osassa on kaksi aktiivista puolta. Vasenta aktiivista puolta kutsutaan osion (käämin) alusta ja oikeaa osan lopuksi. Leikkauksen aktiivisten sivujen välistä etäisyyttä kutsutaan leikkausväliksi. Se voidaan mitata joko piikkien lukumäärällä tai napajakojen osissa.

Leikkauksen nousua kutsutaan diametraaliksi, jos se on yhtä suuri kuin napajako, ja katkaistuksi, jos se on pienempi kuin napajako, koska leikkausväli ei ole suurempi kuin napajako.

Käämin toiminnan määräävä tunnusomainen suure on rakojen lukumäärä napaa ja vaihetta kohti, ts. kunkin vaiheen käämityksen käyttämien rakojen määrä yhden napajaon sisällä:

missä z on staattoripaikkojen lukumäärä.

Kuvassa näkyvä kela. 1, a, sisältää seuraavat tiedot:

Jopa tälle yksinkertaisimmalle kelalle johtojen ja niiden liitäntöjen tilapiirustus osoittautuu monimutkaiseksi, joten se yleensä korvataan laajennetulla kaaviolla, jossa käämityslangat on kuvattu ei lieriömäisellä pinnalla, vaan tasossa (sylinterimäinen pinta urilla ja kela "avautuu » tasossa). Kuvassa Kuva 2 on yksityiskohtainen kaavio tarkasteltavasta staattorikäämityksestä.

Edellisessä kuvassa näytettiin yksinkertaisuuden vuoksi, että osa uriin 1 ja 4 sijoitetun käämin vaiheesta A koostuu vain kahdesta johdosta eli yhdestä kierrosta. Itse asiassa jokainen tällainen yhdelle napalle putoava käämin osa koostuu w kierrosta, eli kuhunkin urapariin sijoitetaan w lankoja yhdistettynä yhdeksi käämiksi. Siksi, kun ohitetaan laajennetun kaavion mukaisesti, esimerkiksi raon 1 vaihe A, on välttämätöntä ohittaa raot 1 ja 4 w kertaa ennen siirtymistä uraan 7. Yhden käämin tai käämitysaskeleen kierroksen sivujen välinen etäisyys , y on esitetty kuvassa. 1, d; ilmaistaan ​​yleensä kanavien lukumääränä.

Riisi. 3. Asynkroninen koneen suoja

Näkyy kuvassaKuvissa 1 ja 2 staattorikäämitystä kutsutaan yksikerroksiseksi, koska se sopii jokaiseen uraan yhtenä kerroksena.Leikkaavien etuosien sijoittamiseksi tasoon ne taivutetaan eri pinnoille (kuva 2, b). Yksikerroksiset käämit tehdään portaalla, joka on yhtä suuri kuin napojen erotus (kuva 2, a), tai tämä vaihe on keskimäärin yhtä suuri kuin napojen erotus saman vaiheen eri käämeille, jos y> 1, y< 1... Nykyään kaksikerroksiset kelat ovat yleisempiä.

Käämityksen kunkin kolmen vaiheen alku ja loppu on merkitty koneen paneeliin, jossa on kuusi puristinta (kuva 3). Kolmivaiheisen verkon kolme lineaarista johtoa on kytketty ylempiin liittimiin C1, C2, SZ (vaiheiden alku). Alemmat kiinnikkeet C4, C5, C6 (vaiheiden päät) on joko yhdistetty yhteen pisteeseen kahdella vaakasuoralla hyppyjohdolla tai kumpikin näistä kiinnikkeistä on kytketty pystysuoraan hyppyjohtimeen, jonka yläpuolella on ylempi puristin.

Ensimmäisessä tapauksessa staattorin kolme vaihetta muodostavat tähtikytkennän, toisessa - kolmioliitoksen. Jos esimerkiksi staattorin yksi vaihe on suunniteltu 220 V jännitteelle, niin sen verkon verkkojännitteen, johon moottori on kytketty, tulee olla 220 V, jos staattori on kytketty kolmiolla; kun kytkettynä tähdellä, verkkolinjan jännitteen tulee olla

Kun staattori on kytketty tähtiin, nollajohdin ei saa jännitystä, koska moottori on symmetrinen kuorma verkkoon.

Induktiokoneen roottori on valmistettu eristetyistä sähköteräslevyistä akselille tai erityiselle tukirakenteelle. Staattorin ja roottorin välinen säteittäinen välys on mahdollisimman pieni, jotta varmistetaan pieni vastus koneen molempiin osiin tunkeutuvan magneettivuon tiellä.

Pienin teknisten vaatimusten sallima rako on millimetrin kymmenesosasta useisiin millimetreihin koneen tehosta ja mitoista riippuen. Roottorin käämityksen johtimet sijaitsevat roottoria pitkin suoraan sen pinnalle muodostuvissa rakoissa varmistamaan roottorin käämin suurin kosketus pyörivän kentän kanssa.

Induktiokoneita valmistetaan sekä vaihe- että oravahäkkiroottoreilla.

Riisi. 4. Vaiheroottori

Vaiheroottorissa on yleensä kolmivaiheinen käämitys, joka on tehty staattorikäämin tapaan, ja siinä on sama määrä napoja. Käämitys on kytketty tähtiin tai kolmioon; käämin kolme päätä johdetaan kolmeen eristettyyn liukurenkaaseen, jotka pyörivät koneen akselin mukana. Koneen kiinteään osaan asennettujen ja liukurenkaiden päällä liukuvien harjojen kautta roottoriin liitetään kolmivaiheinen käynnistys- tai säätöreostaatti, eli jokaiseen roottorin vaiheeseen tuodaan aktiivinen vastus. Vaiheroottorin ulkokuva on esitetty kuvassa. 4, kolme liukurengasta näkyy akselin vasemmassa päässä. Asynkronisia moottoreita, joissa on kierretty roottori, käytetään silloin, kun tarvitaan käyttömekanismin nopeuden tasaista säätöä sekä moottorin usein käynnistyksissä kuormitettuna.

Oravahäkkiroottorin rakenne on paljon yksinkertaisempi kuin vaiheroottorin. Yhdelle kuvion 1 malleista. Kuva 5a esittää niiden levyjen muodon, joista roottorin sydän on koottu. Tässä tapauksessa jokaisen levyn ulkokehän lähellä olevat reiät muodostavat pitkittäisiä kanavia ytimeen. Näihin kanaviin kaadetaan alumiinia, jonka jähmettymisen jälkeen roottoriin muodostuu pitkittäiset johtavat sauvat.Roottorin molemmissa päissä on samanaikaisesti valettu alumiinirenkaita, jotka oikosulkevat alumiinitankoja. Tuloksena olevaa johtavaa järjestelmää kutsutaan yleisesti oravasoluksi.

Riisi. 5. Oravakennon roottori

Häkkiroottori on esitetty kuvassa. 5 B. Roottorin päissä tuuletussiivet voidaan nähdä valettuina samanaikaisesti lyhyiden kytkentärenkaiden kanssa. Tässä tapauksessa raot on viistetty yhden jaon verran roottoria pitkin. Oravahäkki on yksinkertainen, siinä ei ole liukukoskettimia, joten kolmivaiheiset asynkroniset oravahäkkimoottorit ovat halvimpia, yksinkertaisimpia ja luotettavimpia; ne ovat yleisimpiä.