Kintamosios srovės elektros mašinų statoriaus ir rotoriaus apvijos

Elektros gaminio (įtaiso) apvija — tam tikru būdu išdėstytų ir sujungtų ritinių ar ritių rinkinys, skirtas sukurti arba naudoti magnetinį lauką, arba gauti tam tikrą elektros gaminio (įtaiso) varžos vertę Apvijos ritė elektros gaminio (prietaiso) - elektros gaminio (prietaiso) ar jo dalies ritė, pagaminta kaip atskiras struktūrinis mazgas (GOST 18311-80).

Straipsnyje pasakojama apie elektros mašinų su kintamąja srove statoriaus ir rotoriaus apvijų įtaisą.

Erdvinis statoriaus apvijų išdėstymas:

Voverės narvelio rotorius:

Statorius su dvylika plyšių, kurių kiekvienoje yra po vieną laidą, schematiškai parodytas fig. 1, a. Jungtys tarp suvytusių laidininkų nurodytos tik vienai iš trijų fazių; ritės fazių A, B, C pradžia pažymėta C1, C2, C3; galai - C4, C5, C6.Kanaluose nutiestos ritės dalys (aktyvioji ritės dalis) sutartinai pavaizduotos strypų pavidalu, o jungtys tarp laidų grioveliuose (galinės jungtys) – ištisine linija.

Statoriaus šerdis turi tuščiavidurio cilindro formą, kuri yra krūva arba kaminai (atskirti ventiliacijos kanalais), pagaminti iš elektrotechninio plieno lakštų. Mažose ir vidutinėse mašinose kiekvienas lapas yra įspaustas žiedo pavidalu su grioveliais išilgai vidinio perimetro. Fig. 1, b, pateiktas statoriaus lakštas su vienos iš naudojamų formų grioveliais.

Ryžiai. 1. Apvijos vieta statoriaus plyšiuose ir srovių pasiskirstymas laiduose

Tegul pirmosios fazės srovės iA momentinė vertė tam tikru momentu yra maksimali ir srovė nukreipiama nuo fazės C1 pradžios iki jos pabaigos C4. Laikysime šią srovę teigiama.

Nustačius momentines sroves fazėse kaip besisukančių vektorių projekciją ant fiksuotos ašies ON (1 pav., c), gauname, kad B ir C fazių srovės tam tikru momentu yra neigiamos, tai yra nukreiptos. nuo fazių pabaigos iki pradžios.

Atsekime jį pav. 1d besisukančio magnetinio lauko susidarymas. Nagrinėjamu momentu A fazės srovė yra nukreipta nuo jos pradžios iki galo, tai yra, jei 1 ir 7 laiduose ji palieka mus už brėžinio plokštumos, tai 4 ir 10 laiduose ji eina už plokštumos. brėžinio mums (žr. 1 pav., a ir d).

B fazėje srovė šiuo metu pereina nuo fazės pabaigos iki jos pradžios.Sujungus antrosios fazės laidus pagal pirmosios pavyzdį, galima gauti, kad B fazės srovė eina per laidus 12, 9, 6, 3; tuo pačiu metu per laidus 12 ir 6 srovė palieka mus už brėžinio plokštumos, o per laidus 9 ir 3 - pas mus. Naudodami B fazės pavyzdį gauname srovių pasiskirstymo C fazėje vaizdą.

Srovių kryptys pateiktos pav. 1, d; punktyrinės linijos rodo magnetinio lauko linijas, kurias sukuria statoriaus srovės; linijų kryptys nustatomos pagal dešiniojo sraigto taisyklę. Iš paveikslo matyti, kad laidai sudaro keturias grupes, kurių srovės kryptys yra vienodos, o magnetinės sistemos 2p polių skaičius yra keturi. Statoriaus sritys, kuriose magnetinės linijos išeina iš statoriaus, yra šiaurės poliai, o sritys, kuriose magnetinės linijos patenka į statorių, yra pietų poliai. Statoriaus apskritimo lankas, kurį užima vienas polius, vadinamas polių atskyrimu.

Magnetinis laukas skirtinguose statoriaus perimetro taškuose yra skirtingas. Magnetinio lauko pasiskirstymo pagal statoriaus perimetrą modelis periodiškai kartojamas per kiekvieną dviejų polių atskyrimą. Lanko kampas 2 imamas kaip 360 elektrinių laipsnių. Kadangi aplink statoriaus perimetrą yra p dvigubų polių padalų, 360 geometrinių laipsnių yra lygūs 360 p elektrinių laipsnių, o vienas geometrinis laipsnis lygus p elektrinių laipsnių.

Fig. 1d rodo magnetines linijas tam tikru fiksuotu laiko momentu. Jei pažvelgsime į magnetinio lauko vaizdą keletą akimirkų iš eilės, įsitikinsime, kad laukas sukasi pastoviu greičiu.

Raskime lauko sukimosi greitį.Po laiko, lygaus pusei kintamosios srovės periodo, visų srovių kryptys pasikeičia, dėl to pasikeičia magnetiniai poliai, tai yra per pusę laikotarpio magnetinis laukas pasisuka apsisukimo dalimi. Statoriaus magnetinio lauko sukimosi greitis, ty sinchroninis greitis, yra (apsukomis per minutę)

Polių porų skaičius p gali būti tik sveikasis skaičius, todėl, pavyzdžiui, 50 Hz dažniu, sinchroninis greitis gali būti lygus 3000; 1500; 1000 aps./min ir pan.

Ryžiai. 2. Išsami trifazės vieno sluoksnio apvijos schema

Kintamosios srovės mašinos apvijas galima suskirstyti į tris grupes:

1) ritė į ritę;

2) šerdis;

3) specialusis;

Specialios ritės apima:

a) trumpasis jungimas voverės narvelio pavidalu;

b) asinchroninio variklio apvija su perjungimu į skirtingą polių skaičių;

c) asinchroninio variklio apvija su antijungtimis ir kt.

Be pirmiau pateikto skirstymo, ritės skiriasi daugybe kitų savybių, būtent:

1) pagal vykdymo pobūdį - rankinis, raštuotas ir pusiau raštuotas;

2) pagal vietą griovelyje - viensluoksnis ir dvisluoksnis;

3) pagal plyšių skaičių poliui ir fazei — apvijų su sveikuoju skaičiumi plyšiai poliui ir fazei ir apvijų, kurių trupmeninis skaičius q.

Ritė yra grandinė, sudaryta iš dviejų nuosekliai sujungtų laidų. Sekcija arba apvija yra nuosekliai sujungtų posūkių serija, esanti dviejuose plyšiuose ir su bendra izoliacija nuo korpuso.

Skyrius turi dvi aktyviąsias puses. Kairioji aktyvioji pusė vadinama sekcijos pradžia (ritė), o dešinė – atkarpos pabaiga. Atstumas tarp aktyviųjų atkarpos kraštų vadinamas pjūvio žingsniu. Jį galima išmatuoti pagal šakelių skaičių arba pagal stulpų padalijimo dalis.

Pjūvio žingsnis vadinamas diametraliuoju, jei jis lygus polių padalijimui, o sutrumpintas, jei jis mažesnis už polių padalijimą, nes pjūvio žingsnis nėra didesnis už polių padalijimą.

Būdingas dydis, lemiantis ritės veikimą, yra lizdų skaičius poliui ir fazei, t.y. lizdų, kuriuos užima kiekvienos fazės apvija vienoje polių padaloje, skaičius:

kur z yra statoriaus lizdų skaičius.

Ritė, parodyta pav. 1, a, yra šie duomenys:

Net ir šiai paprasčiausiai ritei erdvinis laidų ir jų jungčių brėžinys pasirodo sudėtingas, todėl dažniausiai pakeičiamas išplėstine schema, kur apvijų laidai vaizduojami ne cilindriniame paviršiuje, o plokštumoje (cilindrinėje paviršius su grioveliais ir ritė „išsiskleidžia » plokštumoje). Fig. 2 yra išsami nagrinėjamos statoriaus apvijos schema.

Ankstesniame paveiksle, siekiant paprastumo, buvo parodyta, kad dalis apvijos A fazės, esančios 1 ir 4 plyšiuose, susideda tik iš dviejų laidų, tai yra, vienas apsisukimas. Tiesą sakant, kiekviena tokia apvijos dalis, krintanti ant vieno poliaus, susideda iš w posūkių, tai yra, kiekvienoje griovelių poroje yra w laidai, sujungti į vieną apviją. Todėl apeinant pagal išplėstinę schemą, pavyzdžiui, 1 lizdo fazę A, prieš pereinant į 7 plyšį, reikia apeiti 1 ir 4 w plyšius. Atstumas tarp vienos apvijos ar apvijos žingsnio posūkio kraštų , y parodyta fig. 1, d; paprastai išreiškiamas kanalų skaičiumi.

Ryžiai. 3. Asinchroninis mašinos skydas

Pavaizduota fig.1 ir 2, statoriaus apvija vadinama viensluoksne, nes į kiekvieną griovelį telpa viename sluoksnyje, kad susikertančios priekinės dalys būtų išdėstytos plokštumoje, jos išlenktos ant skirtingų paviršių (2 pav., b). Vieno sluoksnio apvijos daromos žingsniu, lygiu polių atskyrimui (2 pav., a), arba šis žingsnis yra vidutiniškai lygus skirtingų tos pačios fazės apvijų polių atskyrimui, jei y> 1, y< 1... Mūsų laikais dvisluoksnės ritės yra labiau paplitusios.

Kiekvienos iš trijų apvijos fazių pradžia ir pabaiga nurodyta mašinos skydelyje, kur yra šeši spaustukai (3 pav.). Trys linijiniai trifazio tinklo laidai yra prijungti prie viršutinių gnybtų C1, C2, SZ (fazių pradžia). Apatiniai spaustukai C4, C5, C6 (fazių galai) yra arba sujungti į vieną tašką dviem horizontaliais trumpikliais, arba kiekvienas iš šių spaustukų yra prijungtas prie vertikalaus trumpiklio, o viršutinis gnybtas yra virš jo.

Pirmuoju atveju trys statoriaus fazės sudaro žvaigždės jungtį, antruoju - trikampį. Jei, pavyzdžiui, viena statoriaus fazė skirta 220 V įtampai, tai tinklo, prie kurio prijungtas variklis, linijos įtampa turi būti 220 V, jei statorius prijungtas trikampiu; prijungus su žvaigždute, tinklo linijos įtampa turi būti

Kai statorius yra prijungtas žvaigždute, nulinis laidas neįjungiamas, nes variklis yra simetriška tinklo apkrova.

Indukcinės mašinos rotorius pagamintas iš štampuotų izoliuoto elektrotechninio plieno lakštų ant veleno arba ant specialios laikančiosios konstrukcijos. Radialinis tarpas tarp statoriaus ir rotoriaus yra kuo mažesnis, kad būtų užtikrintas mažas pasipriešinimas magnetinio srauto, prasiskverbiančio į abi mašinos dalis, kelyje.

Mažiausias tarpas, kurį leidžia technologiniai reikalavimai, yra nuo dešimtosios milimetro iki kelių milimetrų, priklausomai nuo mašinos galingumo ir matmenų. Rotoriaus apvijos laidininkai yra išdėstyti plyšiuose išilgai rotoriaus, susidarančiose tiesiai ant jo paviršiaus, kad būtų užtikrintas didžiausias rotoriaus apvijos kontaktas su besisukančiu lauku.

Indukcinės mašinos gaminamos tiek su faziniais, tiek su voverės narveliais rotoriais.

Ryžiai. 4. Fazinis rotorius

Fazinis rotorius paprastai turi trifazę apviją, pagamintą kaip statoriaus apvija, su tuo pačiu polių skaičiumi. Apvija sujungta žvaigždute arba trikampiu; trys ritės galai vedami į tris izoliuotus slydimo žiedus, kurie sukasi kartu su mašinos velenu. Per šepečius, sumontuotus ant stacionarios mašinos dalies ir slystančius ant slydimo žiedų, prie rotoriaus prijungiamas trifazis paleidimo arba reguliavimo reostatas, t.y. į kiekvieną rotoriaus fazę įvedama aktyvi varža. Išorinis fazinio rotoriaus vaizdas parodytas fig. 4, kairiajame veleno gale matomi trys slydimo žiedai. Asinchroniniai varikliai su apvyniotu rotoriumi naudojami ten, kur reikia sklandžiai reguliuoti pavaros mechanizmo greitį, taip pat dažnai paleidžiant variklį esant apkrovai.

Voverės narvelio rotoriaus konstrukcija yra daug paprastesnė nei fazinio rotoriaus. Vienam iš konstrukcijų Fig. 5a parodyta lakštų, iš kurių surenkama rotoriaus šerdis, forma. Šiuo atveju skylės šalia kiekvieno lakšto išorinio perimetro sudaro išilginius kanalus šerdyje. Į šiuos kanalus pilamas aliuminis, jam sukietėjus, rotoriuje susidaro išilginiai laidžiai strypai.Abiejuose rotoriaus galuose vienu metu išlieti aliuminio žiedai, kurie trumpai sujungia aliuminio strypus. Gauta laidžioji sistema paprastai vadinama voverės ląstele.

Ryžiai. 5. Voverės celės rotorius

Narvelio rotorius parodytas fig. 5 B. Rotoriaus galuose matomos vėdinimo mentės, išlietos vienu metu su trumpais sujungimo žiedais. Šiuo atveju plyšiai išilgai rotoriaus yra nusklembti vienu padalijimu. Voverės narvelis paprastas, nėra slankiojančių kontaktų, todėl trifaziai asinchroniniai voveraičių varikliai yra pigiausi, paprasčiausi ir patikimiausi; jie yra labiausiai paplitę.