Где находятся полюсы катушек ротора

Асинхронный электродвигатель. Устройство и принцип действия.

www.motors33.ru

Асинхронный электродвигатель имеет две основные части – статор и ротор. Неподвижная часть двигателя называется статор. С внутренней стороны статора сделаны пазы, куда укладывается трехфазная обмотка, питаемая трехфазным током. Вращающаяся часть машины называется ротор, в пазах его тоже уложена обмотка. Статор и ротор собираются из отдельных штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм. Отдельные листы стали изолируются один от другого слоем лака. Воздушный зазор между статором и ротором делается как можно меньше (0,3-0,35 мм в машинах малой мощности и 1-1,5 мм в машинах большой мощности).
В зависимости от конструкции ротора асинхронные двигатели бывают с короткозамкнутым и с фазным роторами. Наибольшее распространение получили двигатели с короткозамкнутым ротором, они просты по устройству и удобны в эксплуатации.
Трехфазная обмотка статора помещается в пазы и состоит из ряда катушек, соединенных между собой. Каждая катушка сделана из одного или нескольких витков, изолированных между собой и от стенок паза.

Рис. 1. Различные виды обмотки статора асинхронных электродвигателей

На рис. 1, а) показана обмотка статора асинхронного электродвигателя. У этой обмотки каждая катушка состоит из двух проводников. Обмотка, состоящая из трех катушек, создает магнитное поле с двумя полюсами. За один период трехфазного тока магнитное поле сделает один оборот. При частоте 50 Гц это будет соответствовать 50 об/сек, или 3000 об/мин.
На рис. 1, б) показана обмотка, у которой каждая сторона катушки состоит из двух проводников.
Скорость вращения магнитного поля четырехполюсного статора вдвое меньше скорости вращения поля двухполюсного статора, т. е. 1500 об/мин (при 50 Гц). Обмотка четырехполюсного статора с одним проводником на полюс и фазу показана на рис. 1, в), а с двумя проводниками на полюс и фазу – на рис. 1, г). Магнитное поле шестиполюсного статора имеет втрое меньшую скорость, чем двухполюсного, т. е. 1000 об/мин (при 50 Гц). Обмотка шестиполюсного статора с одним проводником на полюс и фазу представлена на рис. 1, д). Число всех пазов на статоре равно утроенному произведению числа полюсов статора на число пазов, приходящееся на полюс и фазу.

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором является самым распространенным из электрических двигателей, применяемых в промышленности. Рассмотрим его устройство. На неподвижной части двигателя – статоре 1 – размещается трехфазная обмотка 2 (рис. 2), питаемая трехфазным током. Начала трех фаз этой обмотки выводятся на общий щиток, укрепленный снаружи на корпусе электродвигателя.

Рис. 2. Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором
Собранный сердечник статора укрепляют в чугунном корпусе 3 двигателя. Вращающуюся часть двигателя – ротор 4 – собирают также из отдельных листов стали. В пазы ротора закладывают медные стержни, которые с двух сторон припаивают к медным кольцам

Рис. 3. Короткозамкнутый ротор
а — ротор с короткозамкнутой обмоткой, б — «беличье колесо»,
в — короткозамкнутый ротор, залитый алюминием;
1 — сердечник ротора, 2 — замыкающие кольца, 3 — медные стержни,
4 — вентиляционные лопатки
Таким образом, все стержни оказываются замкнутыми с двух сторон накоротко. Если представить себе отдельно обмотку такого ротора, то она по внешнему виду будет напоминать «беличье колесо». В настоящее время у всех двигателей мощностью до 100 кВт «беличье колесо» делается из алюминия путем заливки его под давлением в пазы ротора. Вал 6 вращается в подшипниках, закрепленных в подшипниковых щитах 7 и 8. Щиты при помощи болтов крепятся к корпусу двигателя. На один конец вала ротора насаживается шкив для передачи вращения рабочим машинам или станкам.
Устройство статора асинхронного двигателя с фазным ротором и его обмотка не отличаются от устройства статора двигателя с короткозамкнутым ротором. Различие между этими электродвигателями заключается в устройстве ротора.

Рис. 4. Разрез асинхронного двигателя с фазным ротором
1 — вал двигателя, 2 — ротор, 3 — обмотка ротора, 4 — статор, 5 — обмотка статора, 6 — корпус, 7 — подшипниковые крышки, 8 — вентилятор, 9 — контактные кольца
Фазный ротор имеет три фазные обмотки, соединенные между собой звездой (реже треугольником). Концы фазных обмоток ротора присоединяют к трем медным кольцам, укрепленным на валу ротора и изолированным как между собой, так и от стального сердечника ротора, вследствие чего этот двигатель получил также название двигателя с контактными кольцами. Три кольца жестко насажены на вал ротора (через изоляционные прокладки). На кольца накладываются щетки, которые размещены в щеткодержателях, укрепленных на одной из подшипниковых крышек.
Щетки, скользящие по поверхности колец ротора, все время имеют с ними хороший электрический контакт и соединены, таким образом, с обмотками ротора. Щетки соединены с трехфазным реостатом.

Источник: Кузнецов М. И. Основы электротехники. Учебное пособие.
Изд. 10-е, перераб. «Высшая школа», 1970.

Еженедельные отправки по всей России:

Балашиха, Подольск, Химки, Королёв, Мытищи, Люберцы, Красногорск, Электросталь, Коломна, Одинцово, Домодедово, Серпухов, Щёлково, Орехово-Зуево, Раменское, Долгопрудный, Жуковский, Пушкино, Сергиев Посад, Реутов, Ногинск, Ростов-на-Дону, Таганрог, Шахты, Волгодонск, Новочеркасск, Батайск, Новошахтинск, Уфа, Стерлитамак, Салават, Нефтекамск, Октябрьский, Ставрополь, Пятигорск, Кисловодск, Невинномысск, Ессентуки, Челябинск, Магнитогорск, Златоуст, Миасс, Копейск, Махачкала, Хасавюрт, Дербент, Каспийск, Казань, Набережные Челны, Нижнекамск, Альметьевск, Краснодар, Сочи, Новороссийск, Армавир, Владивосток, Уссурийск, Находка, Артём, Самара, Тольятти, Сызрань, Новокуйбышевск, Екатеринбург, Нижний Тагил, Каменск-Уральский, Первоуральск, Симферополь, Керчь, Евпатория, Сургут, Нижневартовск, Нефтеюганск, Красноярск, Норильск, Ачинск, Барнаул, Бийск, Рубцовск, Ковров, Муром, Волгоград, Волжский, Камышин, Иркутск, Братск, Ангарск, Новокузнецк, Кемерово, Прокопьевск, Нижний Новгород, Дзержинск, Арзамас, Саратов, Энгельс, Балаково, Чебоксары, Новочебоксарск, Новый Уренгой, Ноябрьск, Пермь, Березники, Хабаровск, Комсомольск-на-Амуре, Архангельск, Северодвинск, Белгород, Старый Оскол, Череповец, Вологда, Калуга, Обнинск, Курск, Железногорск, Липецк, Елец, Новосибирск, Бердск, Оренбург, Орск, Томск, Северск, Тула, Новомосковск, Ульяновск, Димитровград, Ярославль, Рыбинск, Майкоп, Улан-Удэ, Назрань, Нальчик, Элиста, Черкесск, Петрозаводск, Сыктывкар, Йошкар-Ола, Саранск, Владикавказ, Кызыл,Ижевск,Абакан, Грозный, Якутск, Чита, Петропавловск-Камчатский, Благовещенск, Астрахань, Брянск, Воронеж, Иваново, Калининград, Киров, Кострома, Курган, Санкт-Петербург, Мурманск, Великий Новгород, Омск, Орёл, Пенза, Москва, Севастополь, Севастополь, Псков, Рязань, Южно-Сахалинск, Смоленск, Тамбов, Тверь, Тюмень

Описание параметра «Число пар магнитных полюсов обмотки статора»

Число пар магнитных полюсов обмотки статора зависит от конструкции электрической машины. Обычно это значение указывается в технической документации на машину.

Вращающееся магнитное поле образуется в результате взаимодействия магнитных полей статора и ротора. Число пар магнитных полюсов обмотки статора определяет число периодов повторения этого взаимодействия за один оборот ротора. Так, если число пар магнитных полюсов равно двум, то вращающееся магнитное поле изменит свою полярность дважды за один оборот ротора.

Ряд синхронных частот вращения асинхронных двигателей установлен ГОСТ 10683-73 и при частоте сети 50Гц имеет следующие значения: 500, 600, 750,1000, 1500 и 3000 об/мин.

Синхронная частота вращения $n_1\,\!$ [об/мин] вращающегося магнитного поля статора связана с частотой питающего напряжения сети $f\,\!$ [Гц] соотношением:

$n_1 = \frac<60f> » />, <img decoding=$

где — число пар магнитных полюсов обмотки статора.

В зависимости от количества числа пар полюсов возможны следующие значения частот вращения магнитного поля статора:

$p\,\!$	n, об/мин при 50Hz	n, об/мин при 60Hz
1	3000	3600
2	1500	1800
3	1000	1200
4	750	900
5	600	720
6	500	600

полюс ротора электрической машины и устройство для изготовления его обмотки возбуждения

Использование: в электромашиностроении. Сущность изобретения: для снижения трудоемкости изготовления и обеспечения требуемой поверхности охлаждения. Медная шина выполнена с наклонной кромкой, причем вершины наклонных участков направлены в сторону внешнего диаметра ротора. Устройство для намотки снабжено приспособлением, состоящим из приводного механизма содержащего электродвигатель с фрезерной головкой, и элементами регулирования положения головки. 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

Формула изобретения

1. Полюс ротора электрической машины, содержащий сердечник, на котором закреплена винтообразная обмотка возбуждения из медной шины, имеющей по крайней мере одну наклонную кромку, расположенную на внешней поверхности обмотки с вершиной направленной в сторону внешнего диаметра ротора из межвитковой и корпусной изоляцией, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости изготовления, наклонная кромка выполнена на всю ширину шины.

2. Устройство для изготовления обмотки возбуждения ротора электрической машины, содержащее стол с закрепленными на нем шаблоном и привод его вращения, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем формирования и поверхности охлаждения при намотке, оно снабжено фрезерной головкой с приводным механизмом и элементами вертикального и горизонтального регулирования ее положения для выполнения наклонной кромки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к электрическим машинам.

Известна конструкция полюса ротора, содержащая сердечник с обмоткой.

С целью улучшения охлаждения обмотки ее витки выполнены выступающими в зоне лобовых радиальных участков. Выступающие витки выполнены с чередованием, например, через два. Такое чередование значительно усложняет намотку витков катушки, наложение межвитковой изоляции и чистку после опрессовки и запечки катушки. Да и распорки, установленные между щетками и внутренним радиусом витков катушки, не распирают выступающие витки, так как они не касаются радиусного контура распорки.

Известно устройство для намотки полюсных катушек, содержащее электродвигатель, поворотное устройство, оправку, бухтодержатель.

Применение этого устройства ограничено из-за невозможности формировать (гнуть) катушки полюсов для мощных электрических машин, так как оно применимо для изготовления катушек из прямоугольного профиля шинной меди.

Наиболее близким к предложенному является полюс ротора электрической машины, содержащий сердечник, закрепленную на сердечнике винтообразную обмотки возбуждения из медной машины с межвитковой и корпусной изоляцией.

В данной конструкции с целью увеличения наружной поверхности охлаждения катушек их изготавливали из шинной меди с двусторонним скосом по внешнему контуру катушки.

Однако необходимо отметить сложность процесса изготовления такого профиля, наличие дорогостоящего оборудования и оснастки. Кроме того, медь такого профиля производится и поставляется кабельным заводом, т.е. относится к комплектующим изделиям, что не исключает возможность срыва поставок, приводящего к простою производства, на котором изготовляют, например, гидрогенераторы.

Наиболее близким к предложенному устройству для намотки является устройство для намотки полюсных катушек, содержащее электродвигатель, стол с закрепленным на нем шаблоном и зубчатые передачи.

Недостатком его является то, что оно приспособлено для намотки полюсных катушек только из имеющегося профиля шинной меди, т.е. нет возможности одновременно формировать профиль витка и форму катушки.

Цель изобретения — снижение трудоемкости изготовления и обеспечение требуемой поверхности охлаждения обмотки полюсов.

Это достигается за счет того, что в полюсе ротора электрической машины, содержащем сердечник, на котором закреплена винтообразная обмотка возбуждения из медной шины, имеющей по крайней мере одну наклонную кромку, расположенную на внешней поверхности обмотки с вершиной, направленной в сторону внешнего диаметра ротора, и межвитковой и корпусной изоляцией, наклонная кромка выполнена на всю ширину паза.

Устройство для намотки катушки полюса, содержащее стол с закрепленным на нем шаблоном и привод его вращения, снабжено фрезерной головкой с приводным механизмом и элементами вертикального и горизонтального регулирования положения для выполнения наклонной кромки.

Новизна предложенного решения заключается в новой совокупности признаков.

Сущность предложенного решения заключается в том, что выполнение медной шины с наклонной кромкой на внешней поверхности катушки при сохранении необходимой площади наружной поверхности охлаждения катушек обеспечивает значительное упрощение формирования профиля этой поверхности, чем достигается снижение трудоемкости в целом. Расположение вершин наклонных участков в сторону внешнего диаметра ротора формирует плавную траекторию охлаждающего воздушного потока.

Кроме того, благодаря взаимодействию известных признаков с новыми устройство обеспечивает не только намотку катушки полюса, но и одновременное формирование профиля витка и формы катушки.

На фиг.1 изображен полюс ротора, общий вид; на фиг.2 и 3 — схема формовки и намотки его катушки.

Полюс ротора содержит сердечник 1, стяжные шпильки 2, демпферные стержни 3, верхнюю изоляционную шайбу 4, нижнюю изоляционную шайбу 5, упорную шайбу 9. Витки 6 катушки разделены межвитковой изоляцией 7 и изолированы от корпуса корпусной изоляцией 8.

При намотк на прямолинейном участке внешней боковой стороны за пределами закрепленной бухты шинной меди устанавливается съемная фрезерная головка 10 с приводным механизмом перед участком формирования витков 6 обмотки катушки. Фрезерная головка снимает необходимую часть на одной кромке, образуя необходимую площадь охлаждения, которая будет расположена под углом, например, 45 о , причем вершины наклонных участков направлены в сторону внешнего диаметра ротора.

Фрезерная головка соединена с электродвигателем 12 и может регулировать угол наклона посредством регулировочных элементов 13 в зависимости от обрабатываемого профиля меди. Взаиморасположение оправки 11, формируемых витков катушки и фрезерной головки 10 с приводом 12 изображено на фиг.2 с размещением на поворотной плите.

Формирование скоса на боковой внешней поверхности начинается с концевой части на прямолинейном участке витка после включения привода фрезерной головки. С целью исключения подъема витка при его формировании с боковой стороны оправки предусмотрен прижимающий фиксатор 14.