Намотаји статора и ротора електричних машина наизменичне струје

Намотај електричног производа (уређаја) — скуп намотаја или намотаја лоцираних на одређени начин и повезаних, дизајнираних да стварају или користе магнетно поље, или да добију задату вредност отпора електричног производа (уређаја). Завојница за намотавање електричног производа (уређаја) — намотај електричног производа (уређаја) или његов део, направљен као посебна структурна јединица (ГОСТ 18311-80).

Чланак говори о уређају намотаја статора и ротора електричних машина са наизменичном струјом.

Просторни распоред намотаја статора:

Ротор кавезног кавеза:

Статор са дванаест прореза, у сваки од којих је положена по једна жица, шематски је приказан на сл. 1, а. Везе између вишеструких проводника су назначене само за једну од три фазе; почетак фаза А, Б, Ц завојнице означени су Ц1, Ц2, Ц3; крајеви - Ц4, Ц5, Ц6.Делови намотаја положени у канале (активни део намотаја) су конвенционално приказани у облику шипки, а везе између жица у жлебовима (крајњи спојеви) су приказане као пуна линија.

Језгро статора има облик шупљег цилиндра, који је наслага или низ наслага (раздвојених вентилационим каналима) направљених од лимова од електро челика. На малим и средњим машинама сваки лист је утиснут у облику прстена са жљебовима дуж унутрашњег обима. На сл. 1, б, дат је статорски лим са жљебовима једног од употребљених облика.

Пиринач. 1. Локација намотаја у уторима статора и расподела струја у жицама

Нека је тренутна вредност струје иА прве фазе у одређеном тренутку максимална и струја је усмерена од почетка фазе Ц1 до њеног краја Ц4. Ову струју сматраћемо позитивном.

Одређивањем тренутних струја у фазама као пројекције ротирајућих вектора на непокретну осу ОН (сл. 1, в), добијамо да су струје фаза Б и Ц у датом тренутку негативне, односно усмерене. од крајева фаза до почетка.

Хајде да га пратимо на сл. 1д формирање ротирајућег магнетног поља. У овом тренутку струја фазе А је усмерена од њеног почетка до краја, односно ако нас у жицама 1 и 7 напусти ван равни цртежа, онда у жицама 4 и 10 иде иза равни цртежа (видети слику 1, а и д).

У фази Б, струја у овом тренутку пролази од краја фазе до њеног почетка.Повезивањем жица друге фазе према узорку прве може се добити да струја фазе Б пролази кроз жице 12, 9, 6, 3; истовремено, кроз жице 12 и 6, струја нас оставља изван равни цртежа, а кроз жице 9 и 3 - до нас. Добијамо слику о расподели струја у фази Ц користећи узорак из фазе Б.

Правци струја су дати на сл. 1, д; испрекидане линије показују линије магнетног поља које стварају струје статора; правци линија су одређени правилом десног завртња. Са слике се види да жице формирају четири групе са истим правцима струје и број 2п полова магнетног система је четири. Региони статора где магнетне линије напуштају статор су северни полови, а региони где магнетне линије улазе у статор су јужни полови. Лук статорског круга који заузима један пол назива се раздвајање полова.

Магнетно поље у различитим тачкама обима статора је различито. Образац расподеле магнетног поља дуж обима статора се периодично понавља кроз свако двополно раздвајање.Лучни угао 2 узет као 360 електричних степени. Пошто постоји п двополних подела око обима статора, 360 геометријских степени је једнако 360п електричних степени, а један геометријски степен једнак је п електричних степени.

На сл. 1д приказује магнетне линије за одређени фиксни тренутак у времену. Ако посматрамо слику магнетног поља неколико узастопних тренутака у времену, можемо се уверити да се поље ротира константном брзином.

Нађимо брзину ротације поља.После времена једнаког половини периода наизменичне струје, смерови свих струја се обрћу, због чега се магнетни полови обрћу, односно за половину периода магнетно поље ротира за делић обртаја. Брзина ротације магнетног поља статора, односно синхрона брзина је (у обртајима у минути)

Број п парова полова може бити само цео број, стога на фреквенцији од, на пример, 50 Хз, синхрона брзина може бити једнака 3000; 1500; 1000 обртаја у минути итд.

Пиринач. 2. Детаљан дијаграм трофазног једнослојног намотаја

Намотаји машине наизменичне струје могу се поделити у три групе:

1) колут до котура;

2) језгро;

3) посебан;

Специјални намотаји укључују:

(а) кратки спој у облику кавеза са веверицом;

б) намотај асинхроног мотора са пребацивањем на различит број полова;

в) намотај асинхроног мотора са антивезама итд.

Поред горе наведене поделе, калемови се разликују по низу других карактеристика, и то:

1) по природи извођења — ручне, шарене и полу-шаблоне;

2) по локацији у жлебу - једнослојни и двослојни;

3) по броју утора по полу и фази — намотаји са целим бројем к утора по полу и фаза и намотаји са разломаним бројем к.

Завојница је коло формирано од две жице повезане у серију. Секција или намотај је низ завоја повезаних у серију, смештених у два прореза и са заједничком изолацијом од тела.

Секција има две активне стране. Лева активна страна се назива почетак секције (калем), а десна страна се назива крај секције. Растојање између активних страна пресека назива се корак пресека. Може се мерити или бројем зубаца или деловима подела полова.

Висина пресека се назива дијаметрална ако је једнака полној подели и скраћена ако је мања од поделе полова, јер корак пресека није већа од поделе полова.

Карактеристична величина која одређује рад намотаја је број слотова по полу и фази, тј. број слотова које заузима намотај сваке фазе унутар једне поделе полова:

где је з број слотова статора.

Завојница приказана на сл. 1, а, има следеће податке:

Чак и за овај најједноставнији намотај, просторно цртање жица и њихових веза се испоставља компликованим, па се обично замењује проширеним дијаграмом, где су жице за намотаје приказане не на цилиндричној површини, већ на равни (цилиндричном површина са жљебовима и калем се „одвија » у равни). На сл. 2 је детаљан дијаграм разматраног намотаја статора.

На претходној слици, ради једноставности, показано је да се део фазе А намотаја постављеног у прорезе 1 и 4 састоји од само две жице, односно једног завоја. У ствари, сваки такав део намотаја који пада на један пол састоји се од в завоја, то јест, у сваком пару жљебова су постављене в жице, комбиноване у један намотај. Због тога, када се заобилази по проширеној шеми, на пример, фаза А утора 1, потребно је заобићи уторе 1 и 4 в пута пре него што пређете на слот 7. Растојање између страна завоја једног намотаја или корака намотаја , и је приказано на сл. 1, д; обично се изражава у виду броја канала.

Пиринач. 3. Штит асинхроне машине

Приказано на сл.1 и 2, намотај статора се назива једнослојни, пошто се уклапа у сваки жлеб у једном слоју.За постављање пресека предњих делова у равни, они се савијају на различитим површинама (слика 2, б). Једнослојни намотаји се израђују са кораком једнаким раздвајању полова (сл. 2, а), или је овај корак у просеку једнак раздвајању полова за различите намотаје исте фазе, ако је и> 1, и< 1... У нашим данима су двослојни калемови чешћи.

Почетак и крај сваке од три фазе намотаја означен је на машинској табли, где се налази шест стезаљки (слика 3). Три линеарне жице трофазне мреже повезане су са горњим терминалима Ц1, Ц2, СЗ (почетак фаза). Доње стезаљке Ц4, Ц5, Ц6 (крајеви фаза) су или спојене у једну тачку са два хоризонтална краткоспојника, или је свака од ових стезаљки повезана са вертикалним краткоспојником са горњим стезаљком који лежи изнад њега.

У првом случају, три фазе статора формирају везу звезда, у другом - трокут везу. Ако је, на пример, једна фаза статора пројектована за напон од 220 В, онда линијски напон мреже на коју је мотор прикључен мора бити 220 В, ако је статор повезан са троуглом; када је повезан са звездом, напон мреже треба да буде

Када је статор спојен у звезду, неутрална жица није под напоном јер је мотор симетрично оптерећење за мрежу.

Ротор индукционе машине је направљен од штанцаних лимова изолованог електро челика на осовини или на посебној носећој конструкцији. Радијални зазор између статора и ротора је што мањи да би се обезбедио мали отпор на путу магнетног флукса који продире у оба дела машине.

Најмањи зазор који дозвољавају технолошки захтеви је од десетине милиметра до неколико милиметара, у зависности од снаге и димензија машине. Проводници намотаја ротора налазе се у прорезима дуж ротора који се формирају директно на његовој површини како би се обезбедио највећи контакт намотаја ротора са ротирајућим пољем.

Индукционе машине се производе са фазним и кавезним роторима.

Пиринач. 4. Фазни ротор

Фазни ротор обично има трофазни намотај, направљен као намотај статора, са истим бројем полова. Намотај је повезан у звезду или трокут; три краја намотаја доводе се до три изолована клизна прстена који се окрећу са осовином машине. Преко четкица постављених на стационарни део машине и клизећих на клизним прстеновима, на ротор се повезује трофазни стартни или регулациони реостат, односно у сваку фазу ротора се уводи активни отпор. Спољашњи изглед фазног ротора приказан је на сл. 4, три клизна прстена су видљива на левом крају осовине. Асинхрони мотори са намотаним ротором се користе тамо где је потребна глатка регулација брзине погонског механизма, као и код честих покретања мотора под оптерећењем.

Дизајн кавезног ротора је много једноставнији од фазног ротора. За један од дизајна на Сл. 5а је приказан облик листова од којих је састављено језгро ротора. У овом случају, рупе у близини спољашњег обима сваког листа формирају уздужне канале у језгру. Алуминијум се сипа у ове канале, након његовог очвршћавања, у ротору се формирају уздужне проводне шипке.На оба краја ротора истовремено се изливају алуминијумски прстенови који кратко спајају алуминијумске шипке. Добијени проводни систем се обично назива ћелија веверице.

Пиринач. 5. Ротор ћелије веверице

Кавезни ротор је приказан на сл. 5 Б. На крајевима ротора, вентилационе лопатице се могу видети изливене истовремено са кратким спојним прстеновима. У овом случају, прорези су закошени једном поделом дуж ротора. Кавез са веверицом је једноставан, нема клизних контаката, стога су трофазни асинхрони кавезни мотори најјефтинији, најједноставнији и најпоузданији; они су најчешћи.