Обмотки статора асинхронного двигателя

40.Конструкция обмоток статора. Однослойные и двухслойные петле­вые обмотки.

По конструкции катушек обмотки подразделяют на всыпные с мягкими катушками и обмотки с жесткими катушками или полукатушками. Мягкие катушки изготовляют из круглого изолированного провода. Для придания требуемой формы их предварительно наматывают на шаблоны, а затем укладывают в изолированные трапецеидальные пазы (см. рис. 3.4, в,г и 3.5,в); междуфазовые изоляционные прокладки устанавливают в процессе укладки обмотки. Затем катушки укрепляют в пазах с помощью клиньев или крышек, придают им окончательную форму (формируют лобовые части), осуществляют бандажирование обмотки и ее пропитку. Весь процесс изготовления всыпных обмоток можно полностью механизировать.

Жесткие катушки (полукатушки) изготовляют из прямоугольного изолированного провода. Окончательную форму им придают до укладки в пазы; одновременно на них накладывают корпусную и междуфазовую изоляцию. Затем катушки укладывают в предварительно изолированные открытые или полуоткрытые пазы , укрепляют и подвергают пропитке.

1.Однослойные обмотки -наиболее пригодны для механизированной укладки, так как в этом случае обмотка должна быть концентрической и укладываться в пазы статора обеими сторонами катушки одновременно. Однако применение их приводит к увеличенному расходу обмоточного провода из-за значительной длины лобовых частей. Кроме того, в таких обмотках не представляется возможным выполнить укорочение шага, что приводит к ухудшению формы магнит­ного поля в воздушном зазоре, увеличению добавочных потерь, возникновению провалов в механической характеристике и повышению шума. Однако из-за своей простоты и дешевизны такие обмотки широко применяют в асинхронных двигателях небольшой мощности до 10 — 15 кВт.

2.Двухслойные обмотки -позволяют выполнить укорочение шага обмотки на любое количество зубцовых делений, благодаря чему улучшается форма магнитного поля, создаваемого обмоткой, и подавляются высшие гармонические в кривой ЭДС. Кроме того, при двухслойных обмотках получается более простая форма лобовых соединений, что упрощает изготовление обмоток. Такие обмотки применяют для двигателей мощностью свыше 100 кВт с жесткими катушками, которые укладывают вручную.

Рис. 3.18. Расположение катушек в пазах при однослойной (а) и двухслойной (б) обмотках

41. Обмотки статора. Однослойные и двухслойные волновые обмотки

В пазах сердечника статора раз­мещается многофазная обмотка, которая подсоединяется к сети переменного тока. Многофазные симметричные обмотки с числом фаз твключают в себя т фазных обмоток, которые соединяются в звезду или многоугольник. Так, например, в случае трехфазной обмотки статора число фаз т=3 и обмотки могут соединяться в звезду или треугольник. Между собой обмотки фаз смещены на угол 360/т град; для трехфазной обмотки этот угол равен 120°.

Обмотки фаз выполняются из отдельных катушек, соединенных последовательно, параллельно либо последовательно-параллельно. В данном случае под катушкой подразумеваются несколько последовательно соединенных витков обмотки статора, размещенных в одних и тех же пазах и имеющих общую изоляцию относительно стенок паза. В свою очередь витком считаются два активных (т. е. расположенных в самом сердечнике статора) проводника, уложенных в двух пазах под соседними разноименными полюсами и соединенных друг с другом последовательно. Проводники, расположенные вне сердечника статора и соединяющие активные проводники между собой, называются лобовыми частями обмотки. Прямолинейные части катушек обмоток, уложенные в пазы, называются сторонами катушек или пазовыми частями.

Пазы статора, в которые укладываются обмотки, образуют на внутренней стороне статора так называемые зубцы. Расстояние между центрами двух соседних зубцов сердечника статора, измеренное по его поверхности, обращенной к воздушному зазору, называется зубцовым делением или пазовым делением.

Многослойные цилиндрические катушечные обмотки (рисунок 3) наматываются из круглого провода и состоят из многослойных дисковых катушек, расположенных вдоль стержня. Между катушками (через каждую катушку или через две-три катушки) могут быть оставлены радиальные каналы для охлаждения. Такие обмотки применяются на стороне высшего напряжения при Sст ≤ 335 кВ×А, Iст ≤ 45 А и Uл.н ≤ 35 кВ.

Однослойные и двухслойные цилиндрические обмотки (рисунок 4) наматываются из одного или нескольких (до четырех) параллельных прямоугольных проводников и применяются при Sст ≤ 200 кВ×А,Iст ≤ 800 А и Uл.н ≤ 6 кВ.

>Методика расчета асинхронного двигателя.

1. Выбор главных размеров асинхронного электродвигателя.

1.1. Число пар полюсов двигателя.

где n– синхронная частота вращения магнитного поля статора двигателя, об/мин f =50 Гц – частота питающего напряжения.

1.2. Высота оси вращения (предварительно) h, мм

Рис. 1. Высота оси вращения h двигателей серии 4А различной мощности и частоты вращения: – со степенью защитыIP 44; б – с IP 23.

1.3. Наружный диаметр статора по ГОСТ 13267-73

Таблица 1.

h, mm

D, м

0,191

0,225

0,272

0,313

0,349

0,392

0,437

0,530

0,590

0,660

1.4. Внутренний диаметр статора

Таблица 2.

Число пар полюсов

k=D/D

1.5. Полюсное деление

Рисунок 2.

1.6. Расчетная мощность

1.7. Выбираем электромагнитные нагрузки А и В по диаметру Dа для степени защиты IР44(закрытое обдуваемое) согласно рисунка 2.

1.8. Расчетная длина воздушного зазора

где

–коэффициент формы кривой индукции при синусоидальном распределении индукции

–обмоточный коэффициент для основной гармонической магнитного поля, обычно =0,92÷0,96

1.9. Определяем отношение

сравниваем с рекомендуемыми значениями на рисунке 3.

Рис. 3.: – со степенью защитыIP 44; б – с IP 23.

Если λ выше рекомендуемого, то высоту оси вращения двигателя выбираем следующую из стандартного ряда таблицы 2. Повторяем расчеты п. 1.3-1.9.

2. Определение числа зубцов сердечника статора, числа витков и сечение провода обмотки статора.

2.1. Выбираем зубцовое деление статора по рисунку 4.

Рис. 4. Зубцовое деление статора асинхронных двигателей со всыпной обмоткой:

1 – при h 90 мм

2 – при h= 90250 мм

3 – при h280 мм

2.2. Число пазов статора

Число пазов статора в любой обмотке АД должно быть кратно числу фаз m.

Выбор окончательного числа пазов проводят с четкой увязкой получаемого при этом q, (см. таблицу3).

Таблица 3.

Число пар полюсов

Число пазов статора

Число пазов ротора

19, 32.

22, 38.

26, 28, 44, 46.

32, 33, 34, 50, 52.

38, 40, 56, 58.

17, 32.

26, 44, 46.

52, 54.

34, 38, 56, 58, 62, 64.

50, 52, 68, 70, 74.

62, 64, 80, 82, 86.

26, 46.

44, 64, 66, 68.

56, 58, 62, 82, 84, 86, 88.

74, 76, 78, 80, 100, 102, 104.

36, 44, 62, 64.

56, 58, 86, 88, 90.

66, 70, 98, 100, 102, 104.

78, 82, 110, 112, 114.

44, 46, 74, 76.

68, 74, 104, 108, 112.

86, 92, 96, 102, 106, 136, 140, 144.

56, 64, 80, 88.

68, 74, 88, 98, 106, 108, 110.

86, 92, 100, 116, 124, 130, 132.

124, 136, 152, 160, 164, 168, 172.

2.3. Число пазов на полюс и фазу должно быть целым для большинства АД.

где m – число фаз;

2.4. Уточняем зубцовое деление

Окончательное значение t1 не должно выходить за пределы, указанные в таблице 6.

2.5. Число эффективных проводников в пазу .

где а – число параллельных ветвей обмотки; принимают таким, чтобы было целым, а в двухслойной обмотке кратным двум.

Чтобы округление не было слишком грубым, вначале определяют предваритель-ное число эффективных проводников в пазу U , при условии, что а=1.

где А – линейная нагрузка, принятая ранее, А/м D – внутренний диаметр статора, м I1н – номинальный ток обмоток статора, А

Полученное значения U не округляется до целого, а находят такое число параллельных ветвей обмотки, чтобы число эффективных проводников в пазу удовлетворяло условиям, о которых говорилось раньше.

2.6. Число витков фазы обмотки.

2.7. Линейная нагрузка.

2.8. Индукция в воздушном зазоре.

Если полученное значение Bвыходит за пределы рисунка 1 более чем на 5%, то выбирается другое значение Uп(см. пункт 2.5)

2.9. Проверить чтобы А и Внаходились в допустимых пределах согласно рисунка 1.

2.10. Плотность тока в обмотке статора (предварительно)

(Aj) выбираем по рис. 6-16 (б и в), стр. 173, Копылов, Проектирование

В данном методическом пособии (Aj) приведены на рисунке 5.

Рисунок 5.

2.11. Сечение эффективного проводника (предварительно) определяют,

исходя из тока одной параллельной ветви и допустимой плотности тока в обмотке

где I1н, номинальный ток обмотки статора (см. пункт 2.5)

2.12. Исходя их эффективного сечения проводника по таблице №4 определяем обмоточный провод с сечением qэл.

n– кол-во элементарных проводников, подбирается такое, чтобы суммарная площадь сечения была близка к расчетному сечению эффективного проводника;

q– сечение элементарного проводника подбирается по конкретной марке провода.

2.13. Плотность тока в обмотке статора (окончательно)

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *