פיתולי סטטור ורוטור של מכונות חשמליות זרם חילופין

סלילה של מוצר חשמלי (מכשיר) - קבוצה של סלילים או סלילים הממוקמים בצורה מסוימת ומחוברים, שנועדה ליצור או להשתמש בשדה מגנטי, או לקבל ערך נתון של התנגדות של מוצר חשמלי (התקן). סליל מתפתל של מוצר חשמלי (מכשיר) - סליל של מוצר חשמלי (מכשיר) או חלק ממנו, עשוי כיחידה מבנית נפרדת (GOST 18311-80).

המאמר מספר על המכשיר של פיתולי הסטטור והרוטור של מכונות חשמליות עם זרם חילופין.

סידור מרחבי של פיתולי הסטטור:

רוטור כלוב סנאי:

סטטור עם שנים עשר חריצים, שבכל אחד מהם מונח חוט אחד, מוצג באופן סכמטי באיור. 1, א. החיבורים בין המוליכים התקועים מצוינים רק עבור אחד משלושת השלבים; תחילת השלבים A, B, C של הסליל מסומנים C1, C2, C3; מסתיים - C4, C5, C6.חלקי הסליל המונחים בתעלות (החלק הפעיל של הסליל) מוצגים באופן קונבנציונלי בצורה של מוטות, והחיבורים בין החוטים בחריצים (חיבורי קצה) מוצגים כקו אחיד.

לליבת הסטטור יש צורה של גליל חלול, שהוא ערימה או סדרה של ערימות (מופרדות על ידי תעלות אוורור) עשויות יריעות פלדה חשמלית. במכונות קטנות ובינוניות, כל גיליון מוטבע בצורה של טבעת עם חריצים לאורך ההיקף הפנימי. באיור. 1, ב, נתון יריעת סטטור עם חריצים של אחת הצורות המשמשות.

אורז. 1. מיקום הפיתול בחריצי הסטטור וחלוקת הזרמים בחוטים

תן לערך המיידי של הזרם iA של השלב הראשון בנקודת זמן מסוימת להיות מקסימלי והזרם מכוון מתחילת שלב C1 לסוף שלו C4. אנו רואים בזרם זה כחיובי.

קביעת הזרמים המיידיים בשלבים כהשלכה של הוקטורים המסתובבים על הציר הקבוע ON (איור 1, ג), נקבל שהזרמים של שלבים B ו-C ברגע נתון הם שליליים, כלומר, הם מכוונים מסוף השלבים להתחלה.

הבה נעקוב אחריו באיור. 1d היווצרות שדה מגנטי מסתובב. ברגע המדובר, הזרם של שלב A מכוון מתחילתו ועד סופו, כלומר אם בחוטים 1 ו-7 הוא משאיר אותנו מחוץ למישור הציור, אז בחוטים 4 ו-10 הוא עובר מאחורי המישור של השרטוט אלינו (ראה איור 1, א ו-ד).

בשלב ב', הזרם בנקודת זמן זו עובר מסוף השלב לתחילתו.על ידי חיבור החוטים של השלב השני לפי המדגם של הראשון, ניתן להשיג כי הזרם של שלב B עובר דרך חוטים 12, 9, 6, 3; במקביל, דרך חוטים 12 ו-6, הזרם משאיר אותנו מחוץ למישור הציור, ודרך חוטים 9 ו-3 - אלינו. אנו מקבלים תמונה של התפלגות הזרמים בשלב C באמצעות המדגם משלב ב'.

כיווני הזרמים ניתנים באיור. 1, ד; קווים מקווקוים מציגים את קווי השדה המגנטי שנוצרו על ידי זרמי הסטטור; כיווני הקווים נקבעים על ידי כלל הבורג הימני. ניתן לראות מהאיור שהחוטים יוצרים ארבע קבוצות עם אותם כיווני זרם ומספר הקטבים של 2p של המערכת המגנטית הוא ארבעה. האזורים של הסטטור שבהם יוצאים הקווים המגנטיים מהסטטור הם הקטבים הצפוניים והאזורים שבהם הקווים המגנטיים נכנסים לסטטור הם הקטבים הדרומיים. קשת של מעגל סטטור שנכבש על ידי קוטב אחד נקראת הפרדת קוטב.

השדה המגנטי בנקודות שונות על היקף הסטטור שונה. דפוס התפלגות השדה המגנטי לאורך היקף הסטטור חוזר על עצמו מעת לעת דרך כל הפרדה דו-קוטבית. זווית קשת 2 נלקחת כ-360 מעלות חשמליות. מכיוון שישנן חלוקות קוטב כפולות p סביב היקף הסטטור, 360 מעלות גיאומטריות שוות ל-360p מעלות חשמליות, ומעלה גיאומטרית אחת שווה p מעלות חשמליות.

באיור. 1d מציג את הקווים המגנטיים לרגע קבוע מסוים בזמן. אם נסתכל על התמונה של השדה המגנטי במשך מספר רגעים רצופים בזמן, נוכל לוודא שהשדה מסתובב במהירות קבועה.

בואו נמצא את מהירות הסיבוב של השדה.לאחר זמן השווה למחצית מתקופת זרם החילופין, מתהפכים כיווני כל הזרמים, שבגללם מתהפכים הקטבים המגנטיים, כלומר, במחצית התקופה השדה המגנטי מסתובב בשבריר של סיבוב. מהירות הסיבוב של השדה המגנטי של הסטטור, כלומר המהירות הסינכרונית, היא (בסיבובים לדקה)

המספר p של זוגות הקטבים יכול להיות רק מספר שלם, ולכן בתדר של, למשל, 50 הרץ, המהירות הסינכרונית יכולה להיות שווה ל-3000; 1500; 1000 סל"ד וכו'.

אורז. 2. דיאגרמה מפורטת של סלילה חד-שכבתי תלת פאזי

ניתן לחלק את הפיתולים של מכונת זרם חילופין לשלוש קבוצות:

1) סליל לסליל;

2) ליבה;

3) מיוחד;

סלילים מיוחדים כוללים:

(א) קצר חשמלי בצורת כלוב סנאי;

ב) סלילה של מנוע אסינכרוני עם מעבר למספר שונה של קטבים;

ג) סלילה של מנוע אסינכרוני עם אנטי חיבורים וכו'.

בנוסף לחלוקה לעיל, סלילים שונים במספר מאפיינים אחרים, כלומר:

1) על פי אופי הביצוע - ידני, בדוגמת ובדפוס למחצה;

2) לפי מיקום בחריץ - חד-שכבתי ודו-שכבתי;

3) לפי מספר החריצים לכל קוטב ופאזה - פיתולים עם מספר q שלם חריצים לכל קוטב ופאזה ופיתולים עם מספר שבריר q.

סליל הוא מעגל שנוצר על ידי שני חוטים המחוברים בסדרה. קטע או פיתול הוא סדרה של סיבובים המחוברים בסדרה, הממוקמים בשני חריצים ועם בידוד משותף מהגוף.

לקטע שני צדדים פעילים. הצד הפעיל השמאלי נקרא תחילת הקטע (סליל) והצד הימני נקרא סוף הקטע. המרחק בין הצדדים הפעילים של הקטע נקרא גובה הקטע. ניתן למדוד אותו לפי מספר השיניים או בחלקים של חלוקות המוט.

גובה הקטע נקרא קוטר אם הוא שווה לחלוקת הקוטב וקטוע אם הוא קטן מחלוקת הקוטב, שכן גובה החתך אינו גדול מחלוקת הקוטב.

כמות אופיינית הקובעת את פעולת הסליל היא מספר החריצים לכל מוט ופאזה, כלומר. מספר החריצים התפוסים על ידי סלילה של כל שלב בתוך חלוקת מוט אחד:

כאשר z הוא מספר חריצי הסטטור.

הסליל המוצג באיור. ל-1, א, יש את הנתונים הבאים:

אפילו עבור הסליל הפשוט ביותר הזה, הציור המרחבי של החוטים והחיבורים שלהם מתברר כמסובך, ולכן הוא מוחלף בדרך כלל בתרשים מורחב, שבו החוטים המתפתלים מתוארים לא על משטח גלילי, אלא על מישור (גלילי). משטח עם חריצים וסליל "נפרש » במישור). באיור. 2 הוא תרשים מפורט של סלילה הסטטור הנחשב.

באיור הקודם, למען הפשטות, הוכח שחלק משלב A של הפיתול המוצב בחריצים 1 ו-4 מורכב משני חוטים בלבד, כלומר סיבוב אחד. למעשה, כל חלק כזה של הפיתול הנופל על מוט אחד מורכב מסיבובי w, כלומר, בכל זוג חריצים מונחים חוטים, משולבים בפיתול אחד. לכן, כאשר עוקפים לפי הסכימה המורחבת, למשל, שלב א' של חריץ 1, יש צורך לעקוף את חריצים 1 ו-4 w פעמים לפני המעבר לחריץ 7. המרחק בין הצדדים של הסיבוב של שלב פיתול או פיתול אחד , y מוצג באיור. 1, ד; מתבטא בדרך כלל במונחים של מספר הערוצים.

אורז. 3. מגן מכונה אסינכרוני

מוצג באיור.1 ו 2, מתפתל הסטטור נקרא חד-שכבתי, שכן הוא מתאים לכל חריץ בשכבה אחת. כדי למקם את החלקים הקדמיים המצטלבים במישור, הם מכופפים על משטחים שונים (איור 2, ב). פיתולים חד-שכבתיים נעשים במדרגה השווה להפרדת הקטבים (איור 2, א), או ששלב זה שווה בממוצע להפרדת הקטבים עבור פיתולים שונים מאותו שלב, אם y> 1, y< 1... בימינו נפוצים יותר סלילי שכבה כפולה.

ההתחלה והסוף של כל אחד משלושת השלבים של הסלילה מצוינים על לוח המכונה, שבו יש שישה מהדקים (איור 3). שלושה חוטים ליניאריים של רשת תלת פאזית מחוברים למסופים העליונים C1, C2, SZ (תחילת השלבים). המהדקים התחתונים C4, C5, C6 (קצוות הפאזות) מחוברים לנקודה אחת עם שני מגשרים אופקיים, או שכל אחד מההדקים הללו מחובר למגשר אנכי כאשר המהדק העליון מונח מעליו.

במקרה הראשון, שלושת השלבים של הסטטור יוצרים חיבור כוכב, בשני - חיבור דלתא. אם, למשל, שלב אחד של הסטטור מיועד למתח של 220 וולט, אז מתח הקו של הרשת שאליה מחובר המנוע חייב להיות 220 וולט, אם הסטטור מחובר עם דלתא; כאשר מחובר עם כוכב, מתח קו הרשת צריך להיות

כאשר הסטטור מחובר בכוכב, החוט הנייטרלי אינו מופעל מכיוון שהמנוע הוא עומס סימטרי לרשת.

הרוטור של מכונת אינדוקציה עשוי יריעות חותמות של פלדה חשמלית מבודדת על פיר או על מבנה תומך מיוחד. המרווח הרדיאלי בין הסטטור לרוטור קטן ככל האפשר כדי להבטיח התנגדות נמוכה בנתיב השטף המגנטי החודר לשני חלקי המכונה.

הפער הקטן ביותר שמאפשרים הדרישות הטכנולוגיות הוא מעשירית המילימטר ועד מספר מילימטרים, תלוי בהספק ובמידות המכונה. המוליכים של מתפתל הרוטור ממוקמים בחריצים לאורך הרוטור הנוצרים ישירות על פני השטח שלו כדי להבטיח את המגע הגדול ביותר של מתפתל הרוטור עם השדה המסתובב.

מכונות אינדוקציה מיוצרות עם רוטורים של שלב וכלוב סנאי כאחד.

אורז. 4. רוטור פאזה

לרוטור פאזה יש בדרך כלל פיתול תלת פאזי, עשוי כמו פיתול סטטור, עם אותו מספר קטבים. הפיתול מחובר בכוכב או בדלתא; שלושת הקצוות של הסליל מובלים לשלוש טבעות החלקה מבודדות המסתובבות עם פיר המכונה. באמצעות מברשות המותקנות על החלק הנייח של המכונה ומחליפות על טבעות החלקה, מחובר ריאוסטט תלת-פאזי התחלתי או ויסות של הרוטור, כלומר, התנגדות אקטיבית מוכנסת לכל שלב של הרוטור. התצוגה החיצונית של רוטור הפאזה מוצגת באיור. 4, שלוש טבעות החלקה נראות בקצה השמאלי של הפיר. מנועים אסינכרוניים עם רוטור פצע משמשים כאשר נדרש ויסות חלק של מהירות מנגנון ההנעה, כמו גם בהתחלות תכופות של המנוע תחת עומס.

העיצוב של רוטור כלוב סנאי הוא הרבה יותר פשוט מזה של רוטור פאזה. עבור אחד העיצובים באיור. 5a מציגה את צורת היריעות שמהן מורכבת ליבת הרוטור. במקרה זה, חורים ליד ההיקף החיצוני של כל גיליון יוצרים תעלות אורכיות בליבה. אלומיניום נשפך לתעלות אלו, לאחר התמצקותו נוצרים ברוטור מוטות מוליכים אורכיים.בשני קצוות הרוטור יצוקים בו זמנית טבעות אלומיניום המקצרות את מוטות האלומיניום. המערכת המוליכה המתקבלת נקראת בדרך כלל תא סנאי.

אורז. 5. רוטור תא סנאי

רוטור כלוב מוצג באיור. 5 ב' בקצוות הרוטור ניתן לראות להבי אוורור יצוקים בו זמנית עם טבעות צימוד קצרות. במקרה זה, החריצים משופעים על ידי חלוקה אחת לאורך הרוטור. כלוב הסנאי פשוט, אין מגעים הזזה, לכן מנועי כלוב סנאי תלת פאזיים אסינכרוניים הם הזולים, הפשוטים והאמינים ביותר; הם הנפוצים ביותר.