Обмотчик электрических машин — Схемы обмоток статоров многоскоростных двигателей

Обмотчик электрических машин — Схемы обмоток статоров многоскоростных двигателей

Содержание материала

• Обмотчик электрических машин
• Классификация и основные элементы
• Потери и кпд электрических машин
• Особенности электрических машин различных типов
• Требования к изоляции
• Изоляционные материалы
• Обмоточные провода
• Методы изолирования токопроводящих частей электрических машин
• Виды и конструкция изоляции обмоток
• Виды обмоток
• Основные элементы и обозначения обмоток машин переменного тока
• Способы изображения схем обмоток
• Схемы трехфазных однослойных обмоток статоров
• Схемы трехфазных двухслойных обмоток статоров
• Соединение обмоток статоров в несколько параллельных ветвей
• Обмотки статоров с дробным числом пазов на полюс и фазу
• Схемы обмоток статоров многоскоростных двигателей
• Особенности схем обмоток одно- и двухфазных двигателей
• Намотка катушек из круглого провода
• Укладка однослойных обмоток статоров из круглого провода
• Укладка двухслойных обмоток статоров из круглого провода
• Механизация изготовления и укладки обмоток статоров из круглого провода
• Обмотки статоров для механизированной укладки
• Механизированная намотка статоров совмещенным методом
• Заклинивание пазов обмоток статоров
• Механизированная намотка статоров раздельным методом
• Формовка и бандажирование лобовых частей обмотки статоров
• Комплексная механизация намотки статоров
• Изготовление катушек из прямоугольного провода
• Укладка обмоток статоров в полуоткрытые пазы
• Укладка обмоток статоров в открытые пазы
• Крепление обмоток статоров из прямоугольного провода
• Изготовление стержневых обмоток статоров машин переменного тока
• Особенности укладки обмоток статоров крупных электрических машин
• Схемы обмоток фазных роторов
• Обмотки фазных роторов с дробным числом пазов на полюс и фазу
• Таблицы положений стержней в волновых обмотках роторов
• Технология изготовления стержней волновых обмоток фазных роторов асинхронных двигателей
• Технология укладки стержневой обмотки ротора
• Короткозамкнутые роторы
• Основные элементы и обозначения обмоток якорей машин постоянного тока
• Простые петлевые обмотки машин постоянного тока
• Уравнительные соединения машин постоянного тока первого рода
• Простые волновые обмотки машин постоянного тока
• Несимметричные волновые обмотки машин постоянного тока
• Сложные петлевые и волновые обмотки машин постоянного тока
• Уравнительные соединения машин постоянного тока второго рода
• Комбинированные обмотки машин постоянного тока
• Изготовление катушек якоря из круглого провода
• Изготовление катушек якоря из прямоугольного провода
• Особенности изготовления одновитковых обмоток якоря
• Подготовка якоря к укладке обмотки якоря
• Укладка обмотки якоря
• Конструкция и типы коллекторов
• Пайка коллекторов
• Крепление обмоток якорей и роторов
• Намотка проволочных бандажей
• Бандажи из стеклоленты
• Отделка якоря
• Крепление обмоток роторов турбогенератора
• Виды полюсных катушек обмоток возбуждения
• Катушки обмоток возбуждения из изолированного провода
• Катушки обмоток возбуждения из неизолированной шинной меди, намотанной плашмя
• Катушки обмоток возбуждения из шинной меди, намотанной на ребро
• Особенности изготовления катушек возбуждения крупных синхронных гидрогенераторов
• Пропиточные составы и методы пропитки обмоток
• Сушка обмоток
• Пропитка обмоток лаками с растворителями
• Пропитка обмоток лаками без растворителей
• Пропитка обмоток в компаундах
• Контроль и испытания обмоток
• Измерение сопротивления обмоток
• Измерение сопротивления изоляции обмоток
• Контроль обмоток, уложенных в пазы
• Проверка правильности маркировки выводных концов фаз обмотки статора
• Испытание электрической прочности изоляции обмоток
• Испытание междувитковой изоляции обмоток
• Автоматизация испытаний электрических машин
• Виды и система планово-предупредительных ремонтов
• Частичный ремонт обмоток
• Ремонт обмоток статоров
• Ремонт обмоток фазных роторов асинхронных двигателей
• Ремонт обмоток якорей, катушек возбуждения
• Заключение, литература

Во многих механизмах требуется изменять скорость в процессе работы. Чаще всего для привода таких механизмов используют двигатели постоянного тока, но в ряде случаев применяют также и асинхронные двигатели, как более дешевые и надежные.
Частоту вращения асинхронного двигателя можно определить по формуле n= 1 — s) = (60f/p)(1 — s). Из этой формулы следует, что частоту вращения асинхронного двигателя можно регулировать, изменяя частоту питающего тока I, скольжение s или число пар полюсов двигателя р. На практике применяют все три способа регулирования. Изменение частоты тока возможно с помощью статических преобразователей частоты. Скольжение меняют путем включения активного сопротивления в. цепь фазного ротора. Число полюсов обмотки можно изменить в двигателях, имеющих обмотки, соединенные в специальные схемы.

Такие двигатели называют многоскоростными, а их обмотки — полюсно-переключаемыми.
Переключение чисел обмотки асинхронного двигателя — простой и распространенный метод регулирования, так как не требуется дополнительного оборудования и в то же время обеспечивается работа двигателя с достаточно высокими энергетическими показателями на разных частотах вращения. Он широко применяется на практике, несмотря на то что частота вращения этим методом изменяется только ступенями. Частота вращения поля в машине n= 60f/p. При токе промышленной частоты f= 50 Гц она равна 3000 об/мин при 2р = 2, 1500 об/мин при 2р — 4, 1000 об/мин при 2р — 6 и т. д.
Частота вращения двигателя при переключении ее обмотки на разные числа полюсов меняется в таком же соотношении. Изменения числа полюсов статора можно достичь двумя способами: установкой в пазы статора двух независимых обмоток, выполненных на разные числа полюсов, или переключением схемы соединения катушечных групп одной обмотки.
Первый способ дает возможность получить любые соотношения между числами полюсов и, следовательно, между частотами вращения двигателя. Недостатком такого способа регулирования является неполное использование объема пазов статора, так как в пазы укладываются обе обмотки, а двигатель работает только на одной из них. Вторая обмотка в это время отключена и занятая ею часть объема пазов не используется. Это вызывает необходимость увеличения размеров пазов и всего двигателя по сравнению с односкоростным той же мощности.
Второй способ изменения числа полюсов основан на изменении направлений магнитных потоков в машине путем переключения схемы обмотки. На рис. 37, а на поперечном сечении машины с 2р = 2 условно показано положение двух катушечных групп (1 и 4), принадлежащих одной фазе в двухполюсной обмотке. Стрелками отмечено направление магнитных силовых линий потока машины. На схеме соединения катушечных групп этой фазы также стрелками отмечено направление обтекания их током. Причем направление стрелки над катушечной группой вправо (1-я катушечная группа) соответствует направлению силовых линий потока от центра, а влево (4-я катушечная группа) — к центру. При таком соединении катушечных групп обмотка образует два полюса. На рис. 37, б такое же построение проделано для четырехполюсной машины, одной фазе обмотки которой принадлежат 1, 4, 7 и 10-я катушечные группы.

Рис. 37. Направления потоков в магнитопроводе и условные схемы обмотки одной фазы машины:
а —с двумя катушечными группами при 2р=2, б — с четырьмя катушечными, группами при 2р=4, в — с двумя катушечными группами при 2р=4

При встречном включении четырех катушечных групп, т. е. при принятой в обычных двухслойных обмотках схеме, обмотка образует четыре полюса: два одной и два другой полярности. Такую же картину поля можно получить и при двух катушках в одной фазе обмотки, если их включить не встречно, а согласно, как показано на рис. 37, в. Сравнив между собой направления потоков и схемы обмоток, видим, что изменение направления тока в одной катушечной группе фазы двухполюсной обмотки приводит к увеличению числа полюсов с двух до четырех, т. е. в два раза. Если таким же образом изменить схему соединений двух (4-ю и 10-ю или 1-ю и 7-ю) катушечных групп четырехполюсной машины, то распределение потока будет такое же, как в машине с 2р = 8. Таким образом, изменение направления включения половины катушечных групп в схеме двухслойной обмотки приводит к увеличению числа полюсов машины в два раза.
Этот принцип используется во всех двухскоростных асинхронных двигателях с отношением чисел полюсов 1 : 2, например в двигателях с переключением чисел полюсов с 2р = 2 на 2р = 4 или с 2р = 4 на 2р = 8.
В коробке выводов многоскоростных двигателей шесть зажи- мов,к которым подсоединены выводные концы обмоток (рис. 38, а). Они обозначаются так же, как и выводные концы обычных обмоток (см. табл. 2), но перед обозначением ставится число, указывающее, сколько полюсов будет иметь обмотка, если эти выводы подключить к сети. Для работы двухскоростного двигателя на 2р — 2/4 с числом полюсов 2р = 2 с сетью соединяются выводы 2С1, 2С2 и 2СЗ (рис. 38, б); выводы 4С1, 4С2 и 4СЗ соединены между собой накоротко. Обмотка при этом соединяется в звезду с двумя параллельными ветвями. Если с сетью соединены выводы 4С1, 4С2 и 4С3, а выводы 2С1, 2С2 и 2С3 разомкнуты (рис. 38, в), то обмотка образует четыре полюса и соединяется в треугольник при а — 1.
Аналогичные схемы включения имеют двухскоростные двигатели и на другие числа полюсов (2р = 4/8, 6/12 и т. п.). Схемы соединений — звезда или треугольник — и числа параллельных ветвей каждой из схем определяются требованиями к соотношениям мощностей двигателей при различных частотах вращения.

Рис. 38. Схема включения обмоток на 2р
а — соединения внутри машины, б — включение обмотки на 2р=2 при а= 2, в —включение обмотки на 2р=4 при а— 1

В статор трехскоростного двигателя укладывают две раздельные обмотки: одна обычная, а другая полюсно-переключаемая, например в двигателе на 2р = 4/6/8 обычная обмотка имеет 6 полюсов, а полюсно-переключаемая — 2р = 4/8.
В четырехскоростном двигателе также две самостоятельные обмотки, обе полюсно-переключаемые, например, в двигателе на 2р = 4/6/8/12 одна обмотка может быть включена на 4 или 8 полюсов, а вторая — на 6 или 12.
В новых сериях асинхронных двигателей применяют более сложные схемы полюсно-переключаемых обмоток, которые позволяют изменять числа полюсов и в отношениях, отличных от 1:2. В серии 4А выпускаются, например, двигатели с одной полюсно-переключаемой обмоткой на 2р = 4/6 или на 2р = 6/8 полюсов и т. д. Количество выводных концов и их обозначения остаются такими же, как и в ранее рассмотренных схемах.

nataliyatovmach.pro

При проверке правильности включения обмоток асинхронных и синхронных электродвигателей необходимо определить начала и концы обмоток статора и ротора, промаркировать и соединить

Определение начал и концов обмоток статора при наличии сухого элемента или аккумулятора произвести одним из следующих способов:

к одной из фаз подключить вольтметр, а на другую импульсами подать напряжение от батареи. (рис а). Пересоединением выводов на вольтметре найти такое положение, при котором в момент подачи напряжения от батареи стрелка прибора отклонится вправо. При таком положении схемы начало фазной обмотки будет на зажиме “плюс” батареи, а начало обмотки второй фазы-на зажиме “минус” вольтметра. Подобным образом определить начало и конец третей фазы;

две фазы соединить последовательно и к выводам их присоединить батарею, а к третей фазе подключить вольтметр (рис 4,30 б).

схемы проверки маркировки выводов статора асинхронных двигателей с помощью источника постоянного тока и вольтметра

Пересоединением выводов на вольтметре найти такое положение, при котором в момент подачи напряжения от батареи стрелка прибора отклонится вправо.При положении схемы начало фазной обмотки будет на зажиме “плюс” батареи, а начало обмотки второй фазы – на зажиме “минус”вольтметра. Подобным образом определить начало и конец третей фазы;

две фазы соединить последовательно и к выводам их присоединить батарею, а к третей фазе подключить вольтметр. (рис б). Если при этом две первые фазы окажутся включенными одноименными концами, то в момент включения цепи стрелка вольтметра не будет отклоняться. При соединении же первых двух фаз разноименными концами стрелка вольтметра в момент включения цепи будет отклоняться(рис в)

При отсутствии источника постоянного тока проверку можно произвести напряжением переменного тока одним из следующих способов:

при одинарных обмотках соединить последовательно произвольным образом две фазы статора, а свободные их зажимы присоединить к источнику пониженного напряжения переменного тока. (рис а).

Схема проверки маркировки выводов статора с помощью источника переменного тока

К выводам третей фазы подключить вольтметр переменного тока(или лампу). Если первые две фазы соединены одноименными выводами, то вольтметр, включенный в третью фазу, не будет давать показаний (лампа не будет светиться). При соединении двух фаз разноименными выводами (рис б) вольтметр покажет наличие напряжения (лампа будет светиться) на третей фазе. Подобным же образом определить начало и конец третей фазы;

выводы фаз обмоток соединить наугад звездой, а затем нуль и любую фазу подключить к пониженному напряжению сети переменного тока (рис в)

Меняя концы, подсоединяемые к звезде у двух свободных обмоток, добиться распределения напряжений, указанных на (рис в). Это распределение напряжений соответствует правильной схеме соединения выводов обмотки;

при составных обмотках ток переменного напряжения подать на одну из секций обмотки (рис а)

схема проверки маркировки выводов статора при составных обмотках

а к выводам других секций присоединить вольтметр. По наибольшему из измеренных напряжений ∪ найти другую часть обмотки этой фазы. Затем по схеме, показанной на (рис б) , определить полярность составных частей обмотки. При соединении выводов секций обмотки. При соединении выводов секций обмотки разноименными концами напряжение U ₂ будет равно нулю ( или близким к нулю ). Подобным же образом определить полярность и остальных частей секционированной обмотки.

Для проверки соединения обмоток статора двигателей с фазным ротором можно использовать метод, при котором ротор необходимо подключить к источнику трехфазного симметричного напряжения пониженной величины (0,1-0,2 U ном), а затем измерить напряжение на выводах статорной обмотки, которое при правильном соединении обмоток статора должна быть симметричным. Начала и концы роторных обмоток асинхронных двигателей с фазным ротором определяют, как и у обмоток статора.

Электрическая схема обмотки асинхронного двигателя

4.5. Схемы трехфазных распределенных обмоток

4.5.1. Однослойные обмотки

Фаза однослойной обмотки образуется из нескольких (по числу пар полюсов) катушечных групп, состоящих либо из концен-

трических, охватывающих одна другую и разных по размерам катушек, либо из катушек, имеющих одинаковые размеры. Обмотку первого вида называют концентрической однослойной, второго — равнокатушечной однослойной.

Более широко распространены концентрические однослойные обмотки (рис. 4.7), которые выполняются в асинхронных машинах мощностью до 15—16 кВт. Для уменьшения длины вылета лобовых частей обмотки с четным q часто выполняют вразвалку, когда лобовые части половины катушек одной катушечной группы отгибают в одну сторону, а другой половины — в противоположную (рис. 4.8). Широкое распространение концентрических однослойных обмоток объясняется возможностью механизировать

процесс их укладки в пазы как на станках для непосредственной намотки, так и на станках, работающих по принципу втягивания предварительно намотанных заготовок одной или нескольких катушечных групп.

Помимо однослойных концентрических обмоток находят применение также шаблонные однослойные обмотки, состоящие из одинаковых по размерам катушечных групп (рис. 4.9, а). При q = 2 у шаблонной обмотки, выполненной вразвалку, одинаковы размеры и форма всех катушек (рис. 4.9,6). Такую обмотку называют цепной или равнокатушечной.

Однослойные обмотки могут быть соединены в несколько параллельных ветвей, возможное число которых определяется из условия а = р/к, где к — целое число. Макси-

Рис. 4.7. Схема однослойной концентрической обмотки, z = 24, 2р = 4, q = 2

Рис. 4.8. Схема однослойной концентрической обмотки, выполненной вразвалку, г = 48, 2р = 4, q = A

Рис. 4.9. Схемы однослойных обмоток, z = 24, 2р = 4, q = 2: а — шаблонной; б — цепной

Рис. 4.10. Схема двухслойной обмотки, z = = 24, 2^ = 4, 9 = 2

мально возможное число параллельных ветвей одной фазы а_тзх=р.

4.5.2. Двухслойные петлевые обмотки

Двухслойные петлевые обмотки (рис. 4.10) применяют практически во всех маши-

нах средней и большинстве машин большой мощности. Основными достоинствами двухслойных петлевых обмоток являются возможность выполнения катушек с укорочением шага (при этом к_у

Таблица t.8. Варианты соединения о5мотки с различным

числом полюсов в несколько параллельных ветвей.

обходимость подъема шага при укладке, что не дает возможности механизировать процесс укладки двухслойных обмоток в пазы машины.

Число возможных параллельных ветвей двухслойных обмоток определяется из усло-

вия а = 2р/к, где к — целое число. Наибольшее возможное число параллельных ветвей а тах = 2р. Различные способы соединения обмоток в несколько параллельных ветвей показаны на упрощенных схемах (табл. 4.8), в которых каждая катушечная группа изоб-

ражена одним символом — прямоугольником, над диагональю которого цифрой указан порядковый номер группы от начала обмотки, а под диагональю — число катушек в данной катушечной группе. Такое изображение схемы возможно, так как все катушки в группах соединяются между собой только последовательно. Стрелки над каждым прямоугольником, обозначающим катушечные группы, условно показывают полярность данной группы. Для обмоток с 2р = 6 и 8 в таблице приведены не все возможные варианты соединений. Они, так же как и соединения для обмоток с любыми другими числами 2р и q, могут быть получены при соблюдении следующих условий: число катушечных групп в каждой параллельной ветви обмотки должно быть одинаковым, а полярности групп должны последовательно чередоваться.

Петлевые обмотки статоров крупных машин, например турбогенераторов, образуются не из цельных катушек, а из отдельных стержней. Однако все соединения схем таких обмоток не отличаются от рассмотренных схем двухслойных петлевых катушечных обмоток.

4.5.3. Обмотки с дробным числом пазов на полюс и фазу

Обмотки с дробным числом пазов на полюс и фазу (рис. 4.11) характеризуются дробностью числа q = b + c/d = N/d. Обмотки состоят из катушечных групп с различным числом катушек: малые группы содержат b катушек, большие — Ъ + 1 катушку каждая. Большие и малые катушечные груп-

пы располагаются в пазах магнитопровода в определенной периодической последовательности, причем каждая фаза обмотки содержит целое число периодов чередования. Общее число катушечных групп в периоде d, из них с больших и d—c малых. Общее число катушек в периоде N.

В технической документации последовательность расположения больших и малых катушечных групп обмотки обозначается рядом цифр, каждая из которых указывает число катушек в данной катушечной группе. Для схемы, изображенной на рис. 4.11, такой последовательностью будет |3222|3222|. Методы определения последовательности чередования катушечных групп, при которой достигается максимально возможная симметрия МДС фаз обмотки, приводятся в [9, 10, 18].

Параллельные ветви в обмотках с дробным q могут быть образованы при условии, что каждая из них будет содержать целое число периодов чередования. Допустимые числа параллельных ветвей определяются из условия а = 2p/(dk), где к — целое число. Наибольшее возможное число параллельных ветвей обмотки а_тах = 2p/d.

Двухслойные обмотки с дробным q используются в крупных многополюсных машинах и в ряде машин средней мощности при выполнении нескольких типоразмеров машин на одном и том же штампе статора, а также в фазных роторах асинхронных двигателей при целом числе пазов на полюс и фазу статора и при q₂ = q_t ± 0,5.

Однослойные обмотки могут быть также выполнены с дробным числом q, однако такие схемы обмоток встречаются редко.

Рис. 4.11. Схема двухслойной обмотки с дробным числом пазов на полюс и фазу, z = 54, 2р = 8, q = 14_t

4.5.4. Стержневые волновые обмотки машин переменного тока

В современных машинах переменного тока волновыми выполняют только двухслойные стержневые обмотки статоров машин большой мощности, например крупных вертикальных гидрогенераторов, и стержневые обмотки фазных роторов асинхронных двигателей мощностью более 50 — 60 кВт. Эти виды обмоток различаются как по конструкции, так и по схемам соединений.

В статорах мощных многополюсных гидрогенераторов для достижения нужного коэффициента к_р применяют стержневую волновую обмотку с дробным q со знаменателем дробности d = 5; 7 и более. Обмотка

обычно соединяется в несколько параллельных ветвей и имеет сложное чередование катушечных групп в периоде.

Стержневые волновые обмотки фазных роторов (рис. 4.12) асинхронных двигателей выполняются с диаметральным шагом и в большинстве машин — с укороченными переходными шагами (см., например, шаги 10—16; 19 — 24 и т. д. на схеме рис. 4.12). Находят применение также и другие разновидности стержневых волновых обмоток роторов, например обмотки с удлиненными переходными шагами, обмотки с переходными стержнями, выполняющими роль перемычек в схеме, обмотки с дробными числами пазов на полюс и фазу (рис. 4.13, 4.14). Для облегчения составления и проверки схем

Рис. 4.12. Схема стержневой волновой обмотки фазного ротора асинхронной машины

с укороченными переходными шагами, z = 24, 2р = 4, q = 2:

/, //, /// — начала перемычек; IV, V, VI — концы перемычек

Рис. 4.13. Схема соединения одной фазы стержневой волновой обмотки ротора асинхронной машины с переходными стержнями, г = 36, 2р = 4, q = 3

Рис. 4.14. Схема соединения одной фазы стержневой волновой обмотки ротора асинхронной машины при дробном числе пазов на полюс и фазу, z = 30, 2р = 4, q = 2’/₂:

у — шаг обмотки со стороны выводов; у’ — шаг обмотки со стороны, противоположной выводам

Рис. 4.15. Схема одно-двухслойной трехфазной обмотки, z = 48, 2р = 4, q = 4

стержневых волновых обмоток фазных роторов разработаны таблицы с указанием номеров пазов, в которых располагаются начальные и конечные стержни фаз и стержни, соединенные перемычками.

4.5.5. Обмотки для механизированной укладки

Современные обмоточные станки позволяют укладывать только обмотки статоров, не требующие поднятия шага на заключительной стадии укладки. Такими обмотками являются однослойные концентрические (см. п. 4.5.1), одно-двухслойные (рис. 4.15) и двухслойные концентрические (рис. 4.16).

Катушечная группа одно-двухслойной обмотки содержит катушки с различным числом витков: одинарным — малые катушки и двойным — большие катушки. Общее число катушек в каждой катушечной группе составляет q — N5^, где N^_K — число больших катушек в группе. В трехфазных машинах нашли применение одно-двухслойные обмотки только с одной большой катушкой

в группе. В двухфазных машинах используются одно-двухслойные обмотки с большим числом q (см. § 4.6).

Двухслойная концентрическая обмотка (рис. 4.16) строится на базе обычной двухслойной путем изменения последовательности соединений в лобовых частях. Она может быть выполнена вразвалку по типу однослойных концентрических обмоток.

4.5.6. Обмотки многоскоростных асинхронных двигателей

Наиболее экономичным ступенчатым способом изменения частоты вращения асинхронных двигателей является переключение двигателя на работу с другим числом полюсов. Возможность изменения числа полюсов двигателя может быть достигнута установкой в пазы статора двух независимых обмоток с разным числом полюсов (двухоб-моточные многоскоростные двигатели), например 4А132М6/4УЗ, 4АМ6/4УЗ, либо переключением схемы соединения катушечных групп одной обмотки (однообмоточные

Рис. 4.16. Схема двухслойной концентрической обмотки, z = 24, 2р — 4, q = 2

Рис. 4 17. Схема двухслойной двухскоростной обмотки статора, z = 36, 2р = 4/2, соединение

двухскоростные двигатели, рис. 4.17). Последний метод широко применяется, в частности, для изменения числа полюсов двигателей в отношении 1:2 (двигатели 4A100S8/4Y3, 4А180М12/6УЗ, 4А200Ь4/2УЗ и др.).

В последние годы разработаны схемы обмоток, дающие возможность путем переключения катушечных групп изменять числа полюсов и в отношении, отличном от 1:2, с сохранением достаточно высокого обмоточного коэффициента для обеих частот вра-

Рис. 4.18. Принципиальная схема соединений

двухскоростного асинхронного двигателя по

1 — 9 — катушечные группы обмотки; НС1 — НСЗ — выводы обмотки для включения на низшую частоту вращения; ВС1 — ВСЗ — выводы обмотки для включения на высшую частоту вращения

щения и числа выводных концов обмотки (не более шести). Особенность этих схем заключается в специфической компоновке катушечных групп из разновитковых катушек, при которой изменение точек подсоединения обмотки к питающей сети приводит не только к изменению полярности отдельных катушечных групп, но и к переключению групп между фазами или даже к отключению отдельных катушек. При переключениях изменяется и амплитуда МДС обмотки при разных числах полюсов, поэтому такой метод построения схем называют полюсно-ам-плитудной модуляцией (ПАМ). Принцип переключений, характерный для этого метода, иллюстрируется принципиальной схемой (рис. 4.18). Такие полюснопереключаемые обмотки находят применение, например, в двухскоростных асинхронных двигателях серии 4А h = 180 4-250 мм при соотношении чисел полюсов 8 :6.

Полюснопереключаемые обмотки асинхронных двигателей серии 4А с h = = 160 -г- 200 мм при соотношении чисел полюсов 6: 4 построены по схеме Харитонова. Двигатели имеют две обмотки: основную двухслойную и дополнительную однослойную (рис. 4.19). Основная обмотка — полюс-нопереключаемая. При соединении на 2р = 4 включается только основная обмотка, соединенная треугольником при а = 1. При работе двигателя на 2р = 6 основная обмотка соединяется в звезду с двумя параллельными вет-

вями и последовательно с ней включается дополнительная обмотка (рис. 4.19, в).

Для трехскоростных и четырехскорост-ных асинхронных двигателей используют оба принципа изменения числа полюсов: устанавливают две независимые обмотки, каждая из которых (в четырехскоростных) или одна из них (в трехскоростных двигателях) выполняется полюснопереключаемой. В обмотках в большинстве случаев используют более простые схемы переключения числа полюсов в отношении 1:2. Так, двигатели 4А112М6/4/2УЗ имеют две независимые обмотки статора, одна из которых рассчитана на шесть полюсов, а вторая полюсно-переключаемая — на два и четыре полюса. В двигателях 4А180М12/8/6/4УЗ обе обмотки выполнены полюснопереключаемыми, одна—на 12 и 6 полюсов, а вторая — на 8 и 4 полюса.

В четырехскоростных двигателях серии 4А с высотами оси вращения 100 мм при соотношении чисел полюсов 8:6:4:2 обмотка на соотношение числа полюсов 8:6 построена по методу ПАМ. Схемы каждой из обмоток таких машин не имеют принципиальных отличий от рассмотренных выше.

Подключение асинхронного двигателя в схему звезды или треугольника

В настоящее время самым распространённым электродвигателем считается трехфазный асинхронный двигатель, который отличается от других видов надёжностью, простотой изготовления и небольшой ценой. Он может работать как от трехфазной электрической цепи, так и от однофазной.

• Устройство механизма
  • Принцип работы асинхронного двигателя
• Схема соединения обмоток звездой и треугольником
  • Звезда
  • Треугольник
  • Комбинация звезда-треугольник

Устройство механизма

Асинхронный двигатель делят на две группы, которые зависят от метода исполнения обмотки ротора:

• Двигатели с фазной обмоткой. Имеют сложную конструкцию ротора, из-за чего производство прибора существенно дороже других типов двигателей. Их используют в тяжёлых пусковых условиях и при надобности плавной регулировки частоты вращения.
• Двигатели с короткозамкнутой обмоткой. Устройство имеет более низкую стоимость при производстве и его частота вращения меняется всего на 2- 3 процента при изменении нагрузки от 0 до минимальной частоты. Единственным недостатком является сложность плавной регулировки частоты вращения в больших пределах.

Прибор состоит из неподвижного цилиндра — статора, который состоит из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга техническим лаком и собранных при помощи скоб, для сокращения вихревых токов. В пазах статора находится статорная обмотка, соединяющаяся в комбинацию треугольника либо звезды. Устройство также состоит из вращающей части — ротора, собранного из листов электротехнической стали, где в пазы под давлением заливается алюминий или медь. А также вместе заливаются замыкающие кольца, на которых расположены лопатки. Они необходимы для охлаждения ротора.

Ротор закрепляется на валу двигателя, на котором фиксируются подшипники. Вся эта конструкция располагается в подшипниковых щитах.

Принцип работы асинхронного двигателя

Если подать напряжение на статорную обмотку, то на ней начинает протекать переменный синусоидальный ток, создающий магнитное поле. Оно пересекает обмотку ротора, в котором индуцируется переменная электродвижущая сила. ЭДС образует переменный ток в обмотке ротора, а этот ток создаёт вращающее магнитное поле ротора.

Поле статора и ротора соединяются и образуют общее вращающее магнитное поле двигателя, которое взаимодействует с током в обмотке ротора и формирует усилие по правилу левой руки. Оно разворачивает ротор в сторону вращения магнитного поля.

Устройство называется асинхронным из-за того, что вращательная скорость магнитного поля в несколько раз больше скорости вращения ротора.

Схема соединения обмоток звездой и треугольником

На практике принято применять два главных подключения электродвигателей к сети. В зависимости от надёжности сети, мощности и инженерных параметров устройства, различают схемы соединения обмоток двигателя звездой и треугольником. Но также популярны и их совместные комбинации.

Звезда

Три обмотки двигателя имеют начальные и конечные выводы, которые совмещают в одну нейтральную точку. Её ещё называют нейтральной. При отсутствии нейтрального провода в цепи, схему считают трехпроводной, если он имеется — четырёхпроводной.

Начало выводов прикрепляют к определённым фазам электросети. На фазах напряжение бывает либо 380 В, либо 660 В.

Схема обладает рядом преимуществ:

1. В режиме работ корпус устройства не перегревается;
2. Возможность использования временной перегрузки;
3. Долговечность использования, безопасность и надёжность;
4. Беспрерывное применение электродвигателя длительное время.

При использовании подобного подключения не требуется специализированная работа мастера.

Треугольник

В таком подключении концы не соединяются в одну нейтральную точку, а сливаются с другой обмоткой. Она представляет собой треугольник, в котором соединение обмоток последовательно. Отличие заключается в том, что треугольная система существует только трёхпроводная, так как не имеет общей точки.

Линейное напряжение на обмотках равно 220 В или 380 В.

Схема обладает рядом преимуществ:

• способность использовать электрооборудование на полную мощность;
• применение пускового реостата;
• увеличение момента вращения.

Подобную модель чаще всего используют при работе с мощными устройствами и если существуют большие пусковые нагрузки.

Комбинация звезда-треугольник

Подобную модель применяют при сложных механизмах. При пуске звезда-треугольник быстро вырастает мощность и если двигатель не предназначен для схемы треугольник, то он быстро перегреется и, скорее всего, сгорит. Для предотвращения сгорания предохранителей, применяют автотрансформаторы.

Тогда напряжение становится гораздо меньше и возникающий ток, соответственно, тоже. Далее, осуществляется увеличение частоты и уменьшение показателей тока.

Схема соединения звезда треугольник — это максимальная надёжность и эффективность применяемого электрооборудования.

Схема звезда — треугольник обладает следующими преимуществами:

• возможность применения двух уровней мощности;
• повышение срока службы.