Обмотка фазных роторов

Обмотка фазных роторов выполняется всыпными и стержневыми. Всыпные обмотки — петлевые трехфазные двухслойные равнокатушечные обмотки с укороченным шагом, аналогичные всыпным обмоткам статора. Соединение обмоток — звезда. Роторы со всыпными обмотками проектируются обычно так, чтобы линейное напряжение было равно примерно 380 В.

К достоинствам всыпных обмоток на роторе относятся: повышение напряжения ротора до напряжения статора и соответствующее уменьшение тока ротора, а следовательно, уменьшение размеров контактно-щеточного узла, улучшение работы пуско-регулирующей аппаратуры; возможность уменьшения числа пазов ротора и соответствующее уменьшение расхода изоляционных материалов; возможность механизации укладки обмотки фазного ротора.

Всыпные обмотки фазных роторов применяются для двигателей мощностью до 50 кВт. Пазы обычно трапецеидальные или грушевидные полузакрытые, как показано на рис. 10, а, б.

Стержневые обмотки фазных роторов — двухслойные волновые. Они образуются стержнями из прямоугольной медной проволоки, уложенными в прямоугольные полузакрытые пазы ротора. В каждый паз укладываются два стержня (рис. 10, в), предварительно изолированных.

Рис. 10. Пазы фазных роторов

По форме катушек обмотки фазных роторов подразделяются на петлевые и волновые. В петлевой обмотке (рис. 11) совершаются движения петлеобразной формы, а в волновой обмотке (рис. 12) —движения волнообразной формы при обходе каждой фазы. Статорные обмотки двигателей напряжением до 0,66 кВ общепромышленного применения выполняются только петлевыми. В лобовых частях стержни отогнуты (рис. 12) так, что два стержня образуют секцию волновой обмотки. Шаг обмотки со стороны контактных колец (со стороны выводов обмотки) называется передним уп или у₁, а с противоположной стороны—задним y₃ или у2. Сумма y₁+y₂ составляет двойное полюсное деление 2τ . Пример такой обмотки приведен на рис. 12, где у₁=у₂=9, у₁+у₂=18, 2τ = 18.

Рис. 11. Развернутая схема двухслойной петлевой обмотки: z₁=48; 2р=8; у₁=5; τ=6; β=5/6

При целом числе пазов на полюс и фазу сначала выполняют q обходов в одну сторону, соединяют между собой два нижних стержня (перемычка на рис. 12) и делают q обходов в обратную сторону. Так образуется каждая обмотка фазы ротора.

Рис. 12. Развернутая схема двухслойной волновой обмотки: z₂=36; 2р=4; у₁=у₂=9; τ=9

В последнее время применяется волновая обмотка фазных роторов , которая не требует специальных перемычек для промежуточных соединений при осуществлении поворота обхода, как это было в предыдущем случае. Поворот осуществляется для каждой обмотки фазы с помощью косорасположенного стержня, переходящего из одного слоя паза в другой. Некоторое искажение поля в этом случае не оказывает существенного влияния на работу асинхронного двигателя.

Стержневые обмотки применяются для двигателей средней и большой мощности при напряжении на контактных кольцах 250— 500 В. Эти обмотки более трудоемки в изготовлении, чем всыпные, из-за наличия большого числа паек и большого объема ручных работ.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Всыпная обмотка

Всыпная обмотка применяется в статорах наиболее распространенных электрических машин — низковольтных асинхронных двигателях мощностью до 100 кВт, а также в статорах синхронных машин, той же мощности и напряжения. [1]

Всыпная обмотка укладывается в пазы якорей машин небольшой мощности механизированным способом на автоматических или полуавтоматических обмоточных станках. Обмоточный провод сматывается непосредственно с барабанов без предварительной намотки заготовок катушек. [2]

Всыпная обмотка укладывается в пазы через шлицы пазов. Если попытаться вынуть проводники старой обмотки также через шлицы пазов, то неизбежно повредятся тонкие усики зубцов, так как сцементированные лаком проводники будут отгибать их вверх. [3]

Всыпная обмотка изготавливается из обмоточного провода круглого сечения. Провод наматывают на шаблон для придания катушке предварительной формы. Затем катушки укладывают в заранее изолированные пазы трапецеидальной формы. После укладки катушек и закрепления их в пазах посредством клиньев или крышек производят формовку лобовых частей и их бандажи-рование. Затем обмотанный статор пропитывают. [4]

Всыпная обмотка выполняется у машин малой мощности, а шаблонная — у машин средней и большой мощности. [6]

Всыпная обмотка может быть однослойной или двухслойной, укладку ее производят по одному проводнику через прорезь ( шлиц) паза, изолированного от сердечника стали при помощи пазовой коробочки. [7]

Всыпную обмотку из мягких катушек в единых сериях асинхронных двигателей применяют при мощностях до 100 кет. При мощностях более 400 кет и напряжениях выше 660 в статоры имеют открытые пазы, в которые укладывают катушки с непрерывной изоляцией. Стержневые обмотки встречаются только в крупных машинах мощностью в десятки и сотни тысяч киловатт, главным образом в турбо — и гидрогенераторах. [8]

Всыпную обмотку изготовляют на намоточном станке с помощью универсального шаблона отдельными секциями катушек из провода небольшого диаметра. [10]

Всыпную обмотку изготовляют на намотечном станке с помощью универсального шаблона отдельными секциями катушек из провода небольшого диаметра. [12]

Всыпную обмотку осаживают в пазах, а затем уплотняют и крепят в пазах полукруглыми или плоскими клиньями из дерева ( бука), гетинакса, текстолита или стеклотекстолита. [13]

Всыпную обмотку из мягких катушек в единых сериях асинхронных двигателей применяют при мощностях до 100 кет. При мощностях свыше 400 кет и при напряжениях выше 660 в статоры имеют открытые пазы, в которые укладывают катушки с непрерывной изоляцией. Стержневые обмотки встречаются только в крупных машинах мощностью в десятки и сотни тысяч киловатт, главным образом в турбо — и гидрогенераторах. В однофазных двигателях применяют исключительно всыпные двухслойные обмотки при полузакрытой форме паза. [14]

Если всыпная обмотка должна быть выполнена не одним, а несколькими параллельными проводами, то они наматываются одновременно. Каждый провод сматывается с отдельного барабана и проходит через натяжное устройство. Натяг всех проводов должен быть одинаковый. Он обеспечивается регулировкой натяжных устройств, В асинхронных двигателях старых выпусков число параллельных проводов в обмотке доходило до 10 — 12, что вызывало трудности в размещении оборудования ( 10 — 12 барабанов с обмоточным проводом у одного станка одновременно) и в создании одинакового натяжения провода каждого из барабанов. В новой серии асинхронных двигателей 4А количество параллельных проводов в цбмотке значительно меньше. [15]

Источник

Типы обмоток электродвигателей

Одной из важнейших частей электродвигателя является обмотка, в которой осуществляются основные рабочие процессы преобразования электрической энергии в механическую. Именно в обмотке электромашины происходит индуцирование элекродвижущей силы (ЭДС) и появляется электроток, создающий при взаимодействии с магнитным полем электромагнитные силы.

Различают несколько типов обмоток, используемых при производстве электрических машин или их сборке в процессе ремонта электродвигателей:

• в статорах трехфазных синхронных и асинхронных машин применяются трехфазные обмотки машин переменного тока;
• в роторах асинхронных электродвигателей с контактными кольцами используется тот же тип обмоток;
• в статорах асинхронных однофазных двигателей с короткозамкнутым ротором применяются однофазные обмотки.

• обмотки якорей коллекторных двигателей однофазного переменного и постоянного тока;
• обмотки короткозамкнутые для роторов асинхронных электродвигателей;
• обмотки возбуждения коллекторных и синхронных электродвигателей.

Всыпные, шаблонные, стержневые обмотки

По технологии изготовления и конструктивным особенностям также различают шаблонные, стержневые и всыпные обмотки.

1. Всыпные обмотки используются в статерах низковольтных электродвигателей; в зависимости от мощности применяются однослойные (до 7 кВт) или двухслойные (до 10 кВт) обмотки. Их использование характерно и для роторов мощностью до 100 кВт. Всыпные обмотки не имеют формы с точно установленными размерами. Такие обмотки всыпаются по одному проводнику (круглый изолированный провод) через узкие шлицы в полузакрытые пазы сердечников.
2. Шаблонные, или жесткие обмотки производятся из прямоугольных или круглых проводов определенных размеров. Они формуются, при этом проводники изолируются общей изоляцией. Укладка происходит в открытые или полуоткрытые пазы. Использование данного вида обмоток характерно для статоров свыше 100 кВт и фазных роторов от 10 до 100 кВт.
3. Применение стержневых обмоток характерно, в основном, для роторных машин с двигателями мощностью более 100 кВт.

В маломощных машинах постоянного тока (до 10 кВт) используются, в основном, всыпные якорные обмотки, укладываемые в полузакрытые пазы. Для якорей более мощных двигателей применяются многовитковые или одновитковые катушки с шаблонной обмоткой, для двигателей еще большей мощности используются стержневые обмотки с высокой электрической и механической прочностью и дополнительной витковой изоляцией. В процессе перемотки трансформаторов или электродвигателей, специалисты точно определяют тип обмотки для дальнейшей надлежащей работы.

Источник

ТИПЫ ОБМОТОК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ И ОБЛАСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ.

В электрических машинах постоянного и переменного тока применяют три вида обмоток: всыпные, шаблонные и стержневые, отличающиеся друг от друга по конструкции и технологии изготовления.

Всыпные обмотки наматываются из круглого изолированного провода на станках на специальные шаблоны. Формы с точно установленными размерами они не имеют, а укладываются (всыпаются) в полузакрытые пазы сердечников через узкие шлицы по одному проводнику.

Шаблонные обмотки изготовляют из круглых изолированных и прямоугольных проводов различных размеров. Шаблонным обмоткам придается определенная форма, проводники ее изолируются общей изоляцией. В таком виде катушки укладываются в пазы сердечников. Шаблонные обмотки иначе называют жесткими или формованными.

Стержневые обмотки применяются в основном в роторах электродвигателей мощностью свыше 100 квт. Шаблонные обмотки укладывают в открытые и полуоткрытые пазы, а стержневые вставляют в полузакрытые пазы с торца пакета ротора.

Обмотки статоров. Статоры электрических низковольтных машин мощностью от 0,6 до 100 квт имеют всыпную, а свыше 100 квт, шаблонную обмотку из прямоугольного провода. В машинах мощностью до 7 квт применяется однослойная, а в машинах мощностью свыше 10 квт — двухслойная обмотка. Наружная изоляция на шаблонные обмотки накладывается лентой, а на пазовые части лентой или простынкой. К статорным обмоткам высоковольтных асинхронных электродвигателей и синхронных генераторов на напряжение 3000 и 6000 В предъявляются более высокие требования, чем к обмоткам низковольтных машин.
Электрические машины на высокое напряжение работают на ответственных участках, поэтому они должны обладать высокой надежностью, которая обеспечивается главным образом надежностью обмоток. Надежность обмоток определяется конструкцией и технологией изготовления. Витковая и наружная изоляции катушек таких обмоток должны иметь высокую электрическую и механическую прочность. Электрическая прочность собственной изоляции проводов для высоковольтных катушек не является достаточной и, чтобы ее увеличить, на каждый проводник накладывают дополнительную витковую изоляцию.
Для катушек с изоляцией классов А и В, наматываемых проводами марок соответственно ПБД и ПСД, дополнительной витковой изоляцией служит микалента толщиной 0,1—0,13 мм, накладываемая на каждый проводник в один слой в 1/3 нахлеста. Провода марки ПСД катушек класса нагревостойкости В и F дополнительно изолируют стекломикалентой толщиной 0,13 мм в один слой в 1/2—1/3 нахлеста. Наружная изоляция высоковольтных катушек состоит из нескольких слоев микаленты марки ЛМЧ — 11, количество которых принимается большим, чем у низковольтных машин. Статорные катушки пропитываются в битуме. В процессе изготовления изоляцию высоковольных обмоток статоров испытывают напряжением, увеличенным против рабочего в три — четыре раза.

Обмотки фазных роторов. Фазные роторы электрических машин мощностью до 10 квт имеют всыпную однослойную обмотку, машины мощностью от 10 до 100 квт — шаблонную обмотку из прямоугольных проводов и машины мощностью свыше 100 квт стержневую. Стержни ротора изготовляют из медных проводов прямоугольного сечения. С одной стороны у стержня изгибается лобовая часть, другому концу форма лобовой части придается непосредственно на роторе после укладки стержня в паз сердечника.

Обмотки якорей. В машинах постоянного тока мощностью до 10 квт якорные обмотки всыпные и их укладывают в полузакрытые пазы. Наматываются они из тех же марок проводов, что и всыпные обмотки статоров и роторов.
Якоря электрических машин мощностью свыше 10 квт имеют шаблонную обмотку. В якорях большой мощности применяют стержневые обмотки. Катушки шаблонной обмотки, исходя из технологии изготовления, делятся на многовитковые и одновитковые.

Источник

Обмотка статора асинхронного двигателя

В пазах сердечника статора размешается трехфазная обмотка (в случае однофазных двигателей — двухфазная), которая соединяется с сетью трехфазного (однофазного) переменного тока. Трехфазная симметричная обмотка статора асинхронного двигателя состоит из трех однофазных обмоток, которые соединяются между собой по схеме звезда (У) или треугольник (Д). Между собой оси обмоток смещены в пространстве на электрический угол 360/m=360/3=120° (v— число фаз).

Два проводника, расположенных в пазах, отстоящих друг от друга на расстоянии у, называемом шагом обмотки, образуют простейший контур — виток. Каждый виток может состоять из нескольких параллельных (элементарных) проводников. Витки, уложенные в одну и ту же пару пазов и соединенные между собой последовательно, образуют катушку или секцию обмоткн. Совокупность катушек (секции), лежащих в соседних пазах b соединенных последовательно между собой, называется катушечной группой. Обмотка статора асинхронного двигателя состоит из совокупности катушечных групп, которые могут быть соединены последовательно, параллельно или последовательно-параллельно. Параллельно соединенные катушечные группы образуют параллельные ветви обмотки, число которых обозначается a₁.

Расстояние между осями соседних зубцов (пазов) называется зубцовым делением t (измеряется в единицах длины или в градусах). Шаг обмотки у может измеряться в зубцовых делениих и в градусах. Часть окружности статора, приходящаяся на один полюс магнитного поля, называется полюсным делением τ. Полюсное деление может измеряться в единицах длины, градусах, зубцовых делениях. Для первых двух случаев полюсное деление рассчитывается по формуле

(5)

где D — диаметр расточки статора, м; 2р —число полюсов магнитного поля двигателя.

Из формулы (5) следует, что геометрический угол, соответствующий полюсному делению, равен 180° для двухполюсной машины, 90° для четырехполюсной, 60° для шестиполюсной и т. д. Но по определению полюсное деление — часть окружности, приходящийся на один полюс. А полюс занимает всегда электрический угол 180°, или половину периода. Отсюда вытекает связь между электрическими и геометрическими углами в электрических машинах в виде

1° (геометрический угол)=р° (электрический угол). (6)

В частном случае, когда 2р=2, эти углы совпадают.

Шаг обмотки у, равный полюсному делению τ, называется диаметральным (обмотка с диаметральным шагом). Если у τ — удлиненным. Разность τ—у называется укорочением. Относительное значение укорочения β равно:

Расположенные в соседних пазах стороны катушек, занимают q зубцовых делений, называемых числом пазов на полюс и фазу. Зная число пазов на статоре z₁, величину q₁ для многофазных обмоток можно определить по формуле

а для трехфазных обмоток

По -виду катушек обмотка статора асинхронного двигателя подразделяется на всыпные обмотки с мягкими катушками и обмотки с жесткими катушками. Мягкие катушки изготовляются из круглого медного или алюминиевого провода. Такие катушки наматываются на шаблоны, где им придается предварительная форма, и затем укладываются в изолированные трапецеидальние пазы (рис. 9). После укладки катушек и закрепления их в пазах с помощью клиньев или крышек производится формовка лобовых частей и бандажирование. Междуфазовые изоляционные прокладки устанавливаются в процессе укладки обмоток. Обмотанный таким образом статор подвергается пропитке. Весь процесс изготовления всыпных обмоток может быть полностью механизирован.

Рис. 9. Пазы и обмотки статора: а — полузакрытый паз, обмотка однослойная; б — полузакрытый паз, обмоткаг двухслойная; в — открытый паз. обмотка двухслойная.; г — полуоткрытый паз, обмотка однослойная; 1 — обмоточный провод; 2 — пазовая коробка; 3 — прокладка под клином; 4 — прокладка между слоями; 5 — пазовый клин

Жесткие катушки (или полукатушки) изготовляются из прямоугольного изолированного провода. Окончательная форма придается катушкам до укладки. В двигателях напряжением до 0,66 кВ пазовую изоляцию устанавливают в сердечник до укладки катушек, а сами катушки не изолируют. После укладки катушек в полуоткрытые пазы (рис. 9) обмотанный статор подвергают пропитке и сушке.

В двигателях напряжением 3 кВ и выше применяются катушки с корпусной изоляцией, которая наносится на катушки до укладки их в открытые пазы (рис. 9). В настоящее время применяется термопластичная изоляция и термореактивная изоляция типа «Монолит».

Всыпные обмотки статора асинхронного двигателя имеют следующие преимущества перед обмотками с жесткими катушками из прямоугольного провода:

• возможность полной механизации всего процесса изготовления;
• меньшая длина и вылет лобовых частей, а следовательно, и меньшие потери, более высокий КПД, меньшая длина активной части машины;
• более благоприятная с точки зрения использования зубцовой зоны трапецеидальная форма паза;
• меньшее открытие паза, обеспечивающее меньшие пульсации потока в воздушном зазоре, т. е. меньшие добавочные потери и намагничивающий ток;
• большая производственная технологичность: намотка катушечных групп, в ряде случаев и обмоток фаз, производится без разрыва, т. е. меньшее число паек; возможность укладки обмотки в пазы сердечника без корпуса облегчают и удешевляют обмотку и пропитку.

В силу этих достоинств мягкие всыпные обмотки статора асинхронного двигателя дешевле и менее трудоемки.

Достоинствами жестких обмоток являются больший коэффициент заполнения за счет применения прямоугольных проводов и большая надежность, связанная с меньшей технологической дефектностью, так как в пазы укладываются готовые изолированные и проверенные катушки, которые подвергаются меньшим деформациям.

В силу указанных преимуществ всыпные обмотки статора асинхронного двигателя являются предпочтительными для асинхронных двигателей на напряжение до 1 кВ и мощностью до 100 кВт. В двигателях мощностью выше 100 кВт и в двигателях напряжением 3 кВ и выше обмотки выполняются из прямоугольного провода (из жестких катушек).

По размещению катушек в пазах различаются однослойные и двухслойные обмотки. Сторона катушки однослойной обмотки занимает паз полностью, при двухслойной обмотке в пазу располагаются вместе две стороны различных катушек, одна из которых устанавливается на дне паза, а другая — в части паза, прилегающей к расточке статора.

Механизация укладки обмотки на электромашиностроительных заводах привела к широкому применению однослойных концентрических обмоток в двигателях мощностью до 10—15 кВт. Для двигателей большей мощности (15—100 кВт) применяются более трудоемкие одно-двухслойные и двухслойные всыпные обмотки из круглого провода. Для двигателей мощностью выше 100 квт, обмотка которых укладывается вручную, применяются двухслойные обмотки.

Одно-двухслойные концентрические обмотки сочетают в себе преимущества однослойных в части осуществления механизированной укладки и двухслойных (возможно укорочение шага и уменьшение длины лобовых частей).

При ремонте асинхронных двигателей при отсутствии механизированной укладки обмоток применяют двухслойные обмотки.

Источник