Stator- och rotorlindningar på elektriska växelströmsmaskiner

Lindning av en elektrisk produkt (enhet) — en uppsättning spolar eller spolar placerade på ett visst sätt och anslutna, utformade för att skapa eller använda ett magnetfält, eller för att erhålla ett givet resistansvärde för en elektrisk produkt (enhet). av en elektrisk produkt (enhet) - en spole av en elektrisk produkt (enhet) eller del av den, gjord som en separat strukturell enhet (GOST 18311-80).

Artikeln berättar om enheten för stator- och rotorlindningarna på elektriska maskiner med växelström.

Rumsligt arrangemang av statorlindningarna:

Ekorrburrotor:

En stator med tolv slitsar, i var och en av vilka en tråd är lagd, visas schematiskt i fig. 1, a. Anslutningarna mellan de tvinnade ledarna anges endast för en av de tre faserna; början av faserna A, B, C av spolen är märkta C1, C2, C3; slutar — C4, C5, C6.Delarna av spolen som läggs i kanalerna (den aktiva delen av spolen) visas konventionellt i form av stänger, och anslutningarna mellan trådarna i spåren (ändanslutningar) visas som en heldragen linje.

Statorkärnan har formen av en ihålig cylinder, som är en stapel eller en serie staplar (separerade av ventilationskanaler) gjorda av plåtar av elektriskt stål. På små och medelstora maskiner är varje ark stämplat i form av en ring med spår längs den inre omkretsen. I fig. 1, b, anges en statorplåt med spår av en av de använda formerna.

Ris. 1. Placeringen av lindningen i statorns slitsar och fördelningen av strömmar i ledningarna

Låt det momentana värdet av strömmen iA för den första fasen vid en viss tidpunkt vara maximalt och strömmen riktas från början av fasen C1 till dess slut C4. Vi kommer att betrakta denna ström som positiv.

Genom att bestämma de momentana strömmarna i faserna som en projektion av de roterande vektorerna på den fasta axeln PÅ (Fig. 1, c), får vi att strömmarna i faserna B och C vid ett givet ögonblick är negativa, det vill säga de är riktade från slutet av faserna till början.

Låt oss spåra det i fig. 1d bildandet av ett roterande magnetfält. I det aktuella ögonblicket riktas strömmen av fas A från dess början till slutet, det vill säga om den i ledningarna 1 och 7 lämnar oss utanför ritningens plan, går den i ledningarna 4 och 10 bakom planet av ritningen till oss (se fig. 1, a och d).

I fas B går strömmen vid denna tidpunkt från slutet av fasen till dess början.Genom att ansluta ledningarna i den andra fasen enligt provet av den första, kan det erhållas att strömmen i fas B passerar genom ledningarna 12, 9, 6, 3; samtidigt, genom ledningarna 12 och 6, lämnar strömmen oss utanför ritningens plan, och genom ledningarna 9 och 3 - till oss. Vi får en bild av fördelningen av strömmar i fas C med hjälp av provet från fas B.

Strömmarnas riktningar ges i fig. 1, d; streckade linjer visar de magnetiska fältlinjerna som genereras av statorströmmarna; linjernas riktning bestäms av den högra skruvregeln. Det kan ses av figuren att ledningarna bildar fyra grupper med samma strömriktningar och antalet 2p-poler i det magnetiska systemet är fyra. De regioner av statorn där de magnetiska linjerna lämnar statorn är nordpolerna och de regioner där de magnetiska linjerna kommer in i statorn är sydpolerna. En båge av en statorcirkel som upptas av en pol kallas polseparation.

Magnetfältet vid olika punkter på statorns omkrets är olika. Mönstret av magnetfältsfördelning längs statorns omkrets upprepas periodiskt genom varje tvåpolig separation. Bågvinkel 2 tagen som 360 elektriska grader. Eftersom det finns p dubbelpolsdelningar runt statorns omkrets, är 360 geometriska grader lika med 360p elektriska grader och en geometrisk grad lika med p elektriska grader.

I fig. Id visar magnetlinjerna för ett visst fast ögonblick i tiden. Om vi ​​tittar på bilden av magnetfältet under flera på varandra följande ögonblick i tid kan vi se till att fältet roterar med konstant hastighet.

Låt oss hitta fältets rotationshastighet.Efter en tid som är lika med halva perioden för växelströmmen, vänds riktningarna för alla strömmar, på grund av vilket de magnetiska polerna vänds, det vill säga under halva perioden roterar magnetfältet med en bråkdel av ett varv. Rotationshastigheten för statorns magnetfält, d.v.s. den synkrona hastigheten, är (i varv per minut)

Antalet p av polpar kan bara vara ett heltal, därför kan synkronhastigheten vid en frekvens på till exempel 50 Hz vara lika med 3000; 1500; 1000 rpm osv.

Ris. 2. Detaljerat diagram över en trefas enskiktslindning

Lindningarna i en växelströmsmaskin kan delas in i tre grupper:

1) rulle till rulle;

2) kärna;

3) speciell;

Specialspolar inkluderar:

(a) kortslutning i form av en ekorrbur;

b) lindning av en asynkronmotor med omkoppling till ett annat antal poler;

c) lindning av en asynkronmotor med antikopplingar etc.

Förutom ovanstående uppdelning skiljer sig spolar i ett antal andra egenskaper, nämligen:

1) genom utförandets natur — manuellt, mönstrat och halvmönstrat;

2) efter plats i spåret - enkellager och tvålager;

3) med antalet slitsar per pol och fas — lindningar med ett heltal q slitsar per pol och fas och lindningar med ett bråktal q.

En spole är en krets som bildas av två ledningar kopplade i serie. En sektion eller lindning är en serie seriekopplade varv, placerade i två slitsar och med gemensam isolering från kroppen.

Sektionen har två aktiva sidor. Den vänstra aktiva sidan kallas början av sektionen (spole) och den högra sidan kallas slutet av sektionen. Avståndet mellan sektionens aktiva sidor kallas sektionsstigning. Det kan mätas antingen genom antalet stift eller i delar av stolpdelningarna.

Sektionens stigning kallas diametral om den är lika med poldelningen och trunkerad om den är mindre än poldelningen, eftersom sektionsdelningen inte är större än poldelningen.

En karakteristisk storhet som bestämmer spolens funktion är antalet slitsar per pol och fas, d.v.s. antalet luckor som upptas av lindningen av varje fas inom en polindelning:

där z är antalet statorluckor.

Spolen som visas i fig. 1, a, har följande data:

Även för denna enklaste spole visar sig den rumsliga ritningen av ledningarna och deras anslutningar vara komplicerad, så den ersätts vanligtvis av ett utökat diagram, där lindningstrådarna är avbildade inte på en cylindrisk yta, utan på ett plan (en cylindrisk yta med räfflor och en spole "veckas ut » i ett plan). I fig. 2 är ett detaljerat diagram över den betraktade statorlindningen.

I föregående figur visades det för enkelhets skull att en del av lindningens fas A placerad i slitsarna 1 och 4 består av endast två ledningar, det vill säga ett varv. Faktum är att varje sådan del av lindningen som faller på en pol består av w varv, det vill säga i varje par spår är w trådar placerade, kombinerade till en lindning. Därför, vid förbikoppling enligt det utökade schemat, till exempel fas A i spår 1, är det nödvändigt att förbigå spår 1 och 4 w gånger innan man flyttar till spår 7. Avståndet mellan sidorna av svängen av ett lindnings- eller lindningssteg y visas i fig. 1, d; vanligtvis uttryckt i termer av antalet kanaler.

Ris. 3. Asynkron maskinsköld

Visat i fig.1 och 2 kallas statorlindningen enkellager, eftersom den passar in i varje spår i ett lager. För att placera de korsande främre delarna i ett plan böjs de på olika ytor (fig. 2, b). Enskiktslindningar görs med ett steg som är lika med separationen av polerna (fig. 2, a), eller detta steg är i genomsnitt lika med separationen av polerna för olika lindningar av samma fas, om y> 1, y< 1... I våra dagar är dubbelskiktsspolar vanligare.

Början och slutet av var och en av de tre faserna av lindningen anges på maskinpanelen, där det finns sex klämmor (fig. 3). Tre linjära ledningar i ett trefasnätverk är anslutna till de övre terminalerna C1, C2, SZ (början av faserna). De nedre klämmorna C4, C5, C6 (ändarna av faserna) är antingen anslutna till en punkt med två horisontella byglar, eller var och en av dessa klämmor är ansluten till en vertikal bygel med den övre klämman liggande ovanför den.

I det första fallet bildar statorns tre faser en stjärnanslutning, i det andra - en deltaanslutning. Om till exempel en fas av statorn är konstruerad för en spänning på 220 V, måste nätspänningen i nätverket som motorn är ansluten till vara 220 V, om statorn är ansluten med ett delta; när den är ansluten till en stjärna ska nätspänningen vara

När statorn är ansluten i stjärna, är den neutrala ledningen inte strömsatt eftersom motorn är en symmetrisk belastning på nätverket.

Rotorn på en induktionsmaskin är gjord av stämplade plåtar av isolerat elektriskt stål på en axel eller på en speciell bärande struktur. Det radiella spelet mellan statorn och rotorn är så litet som möjligt för att säkerställa lågt motstånd i vägen för det magnetiska flödet som penetrerar maskinens båda delar.

Det minsta gapet som tillåts av de tekniska kraven är från en tiondels millimeter till flera millimeter, beroende på maskinens kraft och dimensioner. Rotorlindningens ledare är placerade i slitsarna längs rotorn som bildar direkt på dess yta för att säkerställa största möjliga kontakt mellan rotorlindningen och det roterande fältet.

Induktionsmaskiner tillverkas med både fas- och ekorrburrotorer.

Ris. 4. Fasrotor

En fasrotor har vanligtvis en trefaslindning, gjord som en statorlindning, med samma antal poler. Lindningen är ansluten i stjärna eller delta; de tre ändarna av spolen leds till tre isolerade släpringar som roterar med maskinaxeln. Genom borstar monterade på den stationära delen av maskinen och glidande på släpringar är en trefas start- eller reglerreostat ansluten till rotorn, det vill säga ett aktivt motstånd införs i varje fas av rotorn. Den yttre vyn av fasrotorn visas i fig. 4 är tre släpringar synliga vid axelns vänstra ände. Asynkronmotorer med en lindad rotor används där smidig reglering av drivmekanismens hastighet krävs, såväl som vid frekventa start av motorn under belastning.

Utformningen av en ekorrburrotor är mycket enklare än den för en fasrotor. För en av konstruktionerna i FIG. Fig. 5a visar formen på plåtarna från vilka rotorkärnan är sammansatt. I detta fall bildar hål nära den yttre omkretsen av varje ark längsgående kanaler i kärnan. Aluminium hälls i dessa kanaler, efter dess stelning bildas längsgående ledande stavar i rotorn.I båda ändarna av rotorn gjuts samtidigt aluminiumringar som kortsluter aluminiumstavarna. Det resulterande ledande systemet kallas vanligtvis en ekorrcell.

Ris. 5. Ekorrcellsrotor

En burrotor visas i fig. 5 B. I ändarna av rotorn syns ventilationsblad gjutna samtidigt med korta kopplingsringar. I detta fall är slitsarna avfasade med en delning längs rotorn. Ekorrburen är enkel, det finns inga glidkontakter, därför är trefas asynkrona ekorrburmotorer de billigaste, enklaste och mest pålitliga; de är de vanligaste.