Контрольная работа: Назначение и конструктивные особенности асинхронных машин переменного тока
Если у трехфазной обмотки статора выведены начала и концы фаз и она может быть включена в звезду или треугольник, то указываются линейные напряжения и токи для каждого из возможных соединений (Y/∆) в виде дроби UЛ Y /UЛ∆ и IЛ Y /IЛ∆ .
Кроме того, для двигателя с контактными кольцами приводятся напряжение на разомкнутых кольцах при неподвижном роторе и линейный ток ротора в номинальном режиме.
Номинальные данные асинхронных двигателей варьируются в широких пределах. Номинальная мощность – от долей ватта до десятков тысяч киловатт. Номинальная синхронная частота вращения:
при частоте сети 50Гц от 3000 до 500об/мин и менее в особых случаях; при повышенных частотах – до 100000 об/мин и более (номинальная частота вращения ротора обычно на 2÷5% меньше синхронной; в микродвигателях – на 5÷20%). Номинальное напряжение – от 24В до 10кВ (большие значения при больших мощностях).
Номинальный КПД асинхронных двигателей возрастает с ростом их мощности и частоты вращения; при мощности более 0,5кВт он составляет 0,65÷0,95; в двигателях малой мощности 0,2÷0,65.
Номинальный коэффициент мощности асинхронных двигателей, равный отношению активной мощности к полной мощности, потребляемой из сети,
также возрастает с ростом мощности и частоты вращения двигателей; при мощности более 1кВт он составляет 0,7÷0,9; в двигателях малой мощности 0,3÷0,7.
2. Конструкция асинхронных машин с короткозамкнутым ротором
Конструкция асинхронной машины с короткозамкнутым ротором представлена на рисунке 1.
Статор машины состоит из магнитопровода 2, трехфазной разноименнополюсной обмотки 20, выводные концы которой с помощью выводной коробки 13 присоединяются к сети переменного тока и станины 1.
Активными элементами статора, специально предназначенными для образования вращающегося магнитного поля, являются магнитопровод 2 и обмотка 20; станина выполняет только конструктивные функции, фиксируя активные части в определенном положении (при помощи лап 14 станина неподвижно закрепляется на фундаменте).
Рисунок 1 – Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (55кВт, 1500об/мин, 50Гц, защищенный обдуваемый).
Магнитопровод 2 набирается из изолированных пластин электротехнической стали обычно толщиной 0,5мм. Пластины штампуются из листовой или рулонной электротехнической стали со стандартизованными размерами и изолируются с обеих сторон лаком. При наружном диаметре магнитопровода менее 1м, что имеет место во всех асинхронных двигателях, за исключением самых крупных, его набирают из цельных кольцеобразных пластин, на внутренней стороне которых вырублены пазы нужной формы (рис. 2, б).
В конструкции по рисунку 1 радиальные каналы в магнитопроводе отсутствуют. В этом случае кольцевые пластины собираются в пакет и прессуются вне станины на специальной цилиндрической оправке. В спрессованном состоянии пакет пластин удерживается с помощью нажимных колец 6 и стяжных скоб 5 и лишь после установки обмотки вставляется в станину.
Рисунок 2 – Кольцевые пластины магнитопроводов ротора (а) и статора (б): 1 – ярмо; 2 – зубец; 3 – паз; 4 – аксиальный вентиляционный канал; 5 – отверстие для вала; 6 – ярмо статора
Рисунок 3 – Крепление в станине статора магнитопровода с радиальными каналами, набранного из цельных пластин.
Магнитопровод, образованный из ряда пакетов кольцевых пластин, отделенных друг от друга радиальными вентиляционными каналами, собирается обычно в станине. Необмотанный статор такой конструкции показан на рисунке 3. В радиальном направлении пакеты пластин 1 центрируются ребрами станины 2, в осевом направлении они удерживаются в спрессованном состоянии нажимными шайбами 3 и приваренными после запрессовки магнитопровода шпонками 4. Каналы между пластинами образуются при помощи дистанционных распорок 5.
При наружном диаметре магнитопровода более 1м он набирается из отдельных сегментов, и конструкция статора получается такой же, как в крупных синхронных машинах.
В целях уменьшения пульсаций магнитного поля и добавочных потерь, связанных с зубчатостью магнитопровода, обмотка статора укладывается в асинхронных машинах в полузакрытые пазы (рис. 4, а). Только в крупных асинхронных машинах применяют шаблонные катушечные и стержневые обмотки, укладываемые в открытые пазы. Для таких пазов пригодны как однослойные, так и двухслойные многовитковые катушечные всыпные обмотки. Катушки этих обмоток наматываются из изолированного обмоточного провода круглого сечения (7 на рис. 4, а) каждый проводник катушки «всыпается» в паз по отдельности.
Рисунок 4 – Разрезы пазов: а – двухслойной катушечной всыпной обмотки статора асинхронного двигателя; б – трехфазной двухслойной волновой стержневой обмотки ротора асинхронного двигателя с контактными кольцами.
Для изолирования витков катушки друг от друга оказывается достаточной собственная изоляция обмоточных проводников. Изоляция обмотки от заземленных частей, называемая корпусной изоляцией, делается в зоне пазовых и лобовых частей по-разному. Корпусная изоляция пазовой части катушки выполняется в виде «пазовой коробочки», образованной из нескольких слоев 2÷4 изоляционных материалов, которая закладывается в паз перед укладкой обмотки. Обмотка закрепляется в пазах при помощи клиньев 7 из изоляционного материала. Под клинья подкладываются изоляционные прокладки 6. Изоляцией между слоями обмотки служит прокладка 5 (в однослойной обмотке эта прокладка отсутствует).
Ротор машины состоит из магнитопровода 3 (см. рис. 1), в пазах которого размещается неизолированная многофазная короткозамкнутая обмотка 19, пристроенных к ней вентиляционных лопастей 7, вала 15 и двух вентиляторов 8 и 11. Активными элементами ротора, принимающими участие в процессе преобразования энергии, являются магнитопровод 3 и обмотка 19; остальные детали имеют конструктивное назначение: вал 15 передает механическую энергию к исполнительной машине, вентиляторы 7,8 и 11 обеспечивают циркуляцию охлаждающей среды. Более детально устройство активных частей ротора показано на рисунке 5.
Магнитопровод ротора 4 (рис. 5) набирается из цельных кольцевых пластин, отштампованных из листов электротехнической стали толщиной 0,5мм, на наружной стороне которых вырублены пазы нужной формы (на рис. 5 — закрытые, на рис. 2, а — полузакрытые).
Пластины магнитопровода ротора набираются на специальную оправку, спрессовываются на ней и удерживаются в запрессованном состоянии в процессе изготовления короткозамкнутой обмотки. Короткозамкнутая обмотка отливается из алюминия и не изолируется от магнитопровода. Торцевые кольца 2 (рис. 5), замыкающие с двух сторон стержни обмотки 1, отливаются как одно целое со стержнями. Одновременно в виде приливов к короткозамыкающим кольцам отливаются вентиляционные лопасти 3.