Как укладывается обмотка асинхронного двигателя

Содержание

Электрическими двигателями называют механизмы, предназначенные для преобразования электрической энергии в механическое движение. Электромоторы сопровождают человека практически во всех сферах его деятельности. Без них невозможно представить современную жизнь. Несмотря на надежность и долговечность, все же случаются поломки и сбои в работе таких устройств. Знание характеристик, особенностей поможет правильно выбирать, обслуживать и при необходимости ремонтировать асинхронные двигатели.

В асинхронных двигателях переменного тока (АД) частота вращения ротора не синхронизирована с частотой магнитного поля, индуцируемого током обмотки статора. От этого принципа произошло определение этой группы электромашин. В синхронных электрических машинах частоты совпадают.

Виды асинхронных двигателей

В настоящее время разработано и применяется множество различных разновидностей АД, которые различаются конструктивно и по характеристикам. Бывают однофазные, двухфазные, трехфазные, многофазные конструкции, которые работают от сети переменного тока. Различается количество полюсов. Применяются модификации с постоянной и переменной частотой тока, последние называются инверторными. По типу ротора различают 2 вида: фазные электродвигатели и с короткозамкнутым ротором. Асинхронные электрические моторы выгодно отличаются от других преобразователей энергии компактностью, долговечностью высоким КПД.

АД распространены очень широко, и являются самым популярным типом электромашин. Асинхронные электродвигатели используют в компрессорах, системах водоснабжения, отопления, кондиционирования, автомобилестроении. Особенно востребованы такие устройства в областях, где требуется точно выдерживать скорость вращения вала, например при производстве полимеров, стеклотканей, проволоки.

Относительно маломощные однофазные агрегаты работают в вентиляторах, маломощной бытовой технике. Более производительные двухфазные агрегаты популярнее, их применяют в приводах стиральных машин, холодильников, иных приборов.

Значительно шире используются трехфазные асинхронные электромашины, в первую очередь в промышленности. Ими оснащают электроприводы станков, подъемных кранов, лифтов, многого другого. Этому способствуют надежность и экономичность электродвигателей.

5. Обмотки асинхронных машин

Основное требование, предъявляемое к обмотке статора, заключается в образовании вращающего поля при питании обмотки трехфазным, двухфазным напряжениями или при питании обмотки от источника однофазного напряжения. В зависимости от питающего напряжения статорная обмотка может быть трехфазной, двухфазной или однофазной. Асинхронные машины большой мощности выполняются в соответствии с описанной ранее конструкцией. Конструкции асинхронных двигателей малой мощности могут в значительной степени отличаться от приведенной ранее конструкции.

Перемотка электродвигателя своими руками. Двигатель 3 кВт. 1500 об/мин

В классической конструкции двигателя статор имеет пазы, в которые укладывается обмотка. У трехфазного двигателя количество фазных статорных обмоток три. Основное требование к конструкции обмотки заключается в обеспечении синусоидального распределения индукции вращающегося поля в зазоре машины при прохождении по обмотке электрического тока. Последнее возможно в том случае, когда эффективное количество витков, или ампервитков при прохождении тока по обмотке, распределено по статору в соответствии с синусным законом. Обмотки статоров состоят из катушек или секций, имеющих определенное количество витков медного провода. Несколько катушек, уложенных в соседние пазы, объединяются в катушечные группы. Одна фаза может содержать одну или несколько катушечных групп. Одна катушка имеет естественно две активных стороны и две лобовые. Последние не участвуют в процессе преобразования энергии.

Катушки или секции изготавливаются перед укладкой в пазы статора по специальным шаблонам. В простейшем случае в один паз статора укладывается одна активная сторона катушки. Тогда обмотка статора называется однослойной. У двигателей с улучшенными характеристиками в пазу укладывается две активные стороны секций. Такие статорные обмотки называют двухслойными.

Рассмотрим расположение активных сторон секций обмотки статора трехфазного двухполюсного двигателя, имеющего 12 пазов. Для простоты активные стороны будем обозначать в соответствии с ранее выбранной системой: катушек обмотки фазы , фазы и катушек фазы .

На рис. 6.15 представлена двухвитковая катушка фазы для получения двухполюсного магнитного поля. При наличии 12 пазов на статоре трехфазного двигателя и однослойной обмотке на каждую фазу приходится 4 паза, в которые можно расположить 2 катушки или секции.

Секции одной фазы располагаются в соседних пазах. Если в пазах 1 и 2 расположить активные стороны катушек фазы , тогда активные стороны этой же фазы должны быть уложены в противоположные пазы 7 и 8. Фазные обмотки двухполюсной машины должны быть расположены в пространстве под углом 120 . Поэтому активные стороны катушек фазы должны быть уложены в пазы 5 и 6 и стороны  в па- зы 11 и 12. Аналогично распределяем оставшиеся пазы для активных сторон фазы (рис. 6.16). Следует запомнить последовательность распределения пазов. Если следовать по статору по часовой стрелке, то последовательность пазов, в которых расположены активные проводники обмоток соответствующих фаз, следующая: .

Пусть имеется статор с 24 пазами. В этом случае для получения поля с одной парой полюсов при однослойной обмотке на одну фазу приходится пазов и распределение пазов будет таким, как показано на рис. 6.17. В данном случае уже в четырех соседних пазах должны быть расположены одноименные активные стороны катушек.

При таком же количестве пазов статора можно получить и четырехполюсное магнитное поле. Как и прежде, на одну фазу приходится 8 пазов. На одну же фазу на одну паров полюсов приходится 4 паза и, следовательно, одноименные активные стороны катушек должны располагаться в двух соседних пазах. Следуя порядку распределения пазов , получаем следующую картину обозначения пазов (см. рис. 6.17, б).

Проводя аналогичные рассуждения, можно распределить пазы любого статора для получения магнитного поля с любым возможным количеством пар полюсов.

В общем случае число пазов по окружности статора обозначим буквой . Если под полюсным шагом подразумевать количество пазов, приходящихся на один полюс, то при пазах статора на один полюс приходится

Каждый полюсный шаг должен включать пазы трех фаз обмотки. Количество пазов на полюс и на фазу равно .

На рис. 6.18 дано распределение в пазах статора обмотки, образующее две пары полюсов при трех секциях в каждой группе обмоток. В приведенном примере , , .

При укладке катушек и катушечных групп в пазы статора возникают некоторые трудности с расположением лобовых сторон катушек, от чего зависит и геометрическая форма отдельной катушки и ее геометрические размеры.

В зависимости от этого различают концентрические, шаблонные и цепные обмотки. Для исключения ошибок при монтаже составляются схемы обмоток.

На рис. 6.19, a представлена схема расположения лобовых сторон секций обмотки статора асинхронного двигателя, имеющего 2 пары полюсов при 36 пазах. На рис. 6.19, б и 6.19, в представлена электрическая схема соединений катушек обмоток. Обмотка относится к разряду концентрических обмоток, т. е. таких катушек одной катушечной группы, которые входят друг в друга при укладке. Катушечные группы одной фазы могут соединяться как последовательно (см. рис. 6.19, б), так и параллельно (см. рис. 6.19, в).

Катушки катушечных групп отдельных фаз могут располагаться более равномерно по окружности статора. Это достигается расположением катушек «вразвалку». На рис. 6.20 представлена схема концентрической обмотки «вразвалку».

Рис. 6.19 Рис. 6.20

Недостатком концентрических обмоток является необходимость изготовления катушек различных размеров. В двигателях малой мощности обычно используют так называемую шаблонную обмотку. Схема расположения катушек такой обмотки в пазах статора изображена на рис. 6.21. Расстояние между пазами, в которые уложены активные стороны катушек, одинаково, поэтому все катушки обмотки статора имеют одинаковые геометрические размеры и могут быть изготовлены по одному шаблону.

Для более равномерного распределения лобовых сторон катушек по статору можно использовать шаблонную обмотку «вразвалку». Схема такой обмотки двухполюсной машины при показана на рис. 6.22.

Рис. 6.21 Рис. 6.22

Распределение индукции в воздушном зазоре магнитного поля обмотки одной фазы ближе к синусоидальному в том случае, если используется цепная схема обмотки (рис. 6.23).

В этом случае активные стороны катушек одной фазы располагаются не в соседних пазах как в предыдущих обмотках, а через паз, как это показано на рис. 6.24. Катушки такой обмотки имеют различные размеры. Однако двигатель с такой статорной обмоткой имеет лучшие электромеханические характеристики.

Для улучшения электромеханических характеристик иногда используют двухслойные обмотки статора асинхронных двигателей (см. рис. 6.24). Использование в двухслойной обмотке секций с нормальным шагом не дает значительного улучшения характеристик двигателя. В двигателях малой мощности распространена двухслойная шаблонная обмотка с укороченным шагом.

Обмотка ротора асинхронных машин может быть выполнена двояко. Существуют асинхронные машины с фазным ротором и с короткозамкнутым ротором. У трехфазных асинхронных машин с фазным ротором обмотка ротора конструктивно выполнена по тем же правилам, что и обмотка статора. Обычно обмотка ротора соединяется «звездой» и выводы обмоток отпаяны на три контактных кольца, расположенные на оси ротора и позволяющие с помощью щеток подключить к роторной обмотке дополнительные устройства.

Наиболее надежными и дешевыми являются двигатели с короткозамкнутыми роторами. Как уже говорилось ранее, ротор представляет собой сплошной цилиндр, набранный из листов электротехнической стали, с пазами по образующей, предназначенными для укладки обмотки. Роторы двигателей помещаются в специальные формы и заливаются алюминием.

После заливки и последующей обработки обмотка ротора представляет собой два алюминиевых кольца, расположенных по торцам магнитопровода и соединенных между собой алюминиевыми стержнями. Если рассматривать обмотку без сердечника (без стали), то она напоминает беличье колесо.

Устройство асинхронного двигателя АД

Трехфазный асинхронный двигатель (АД) традиционного исполнения представляет собой электрическую машину, состоящую из двух основных частей: неподвижного статора и ротора, вращающегося на валу двигателя.

Статор двигателя состоит из станины, в которую впрессовывают так называемое электромагнитное ядро статора, включающее магнитопровод и трехфазную распределенную обмотку статора. Назначение ядра — намагничивание машины или создание вращающегося магнитного поля.

Независимо от типа электродвигателя сердечники (магнитопровод) статора выполняют из листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм (для машин небольшой мощности в ряде случаев толщиной 0,65 мм) рис. 1. Листы изолируют друг от друга либо оксидированием, либо лакировкой, либо используют сталь с электроизоляционным покрытием. Магнитопровод представляет собой малое магнитное сопротивление для магнитного потока, создаваемого обмоткой статора, и благодаря явлению намагничивания этот поток усиливает.

Рис. 1 Магнитопровод статора

В пазы магнитопровода укладывается распределенная трехфазная обмотка статора. Обмотка в простейшем случае состоит из трех фазных катушек, оси которых сдвинуты в пространстве по отношению друг к другу на 120°. Фазные катушки соединяют между собой по схемам звезда, либо треугольник (рис. 2).

Рис 2. Схемы соединения фазных обмоток трехфазного асинхронного двигателя в звезду и в треугольник

Ротор двигателя состоит из магнитопровода, также набранного из штампованных листов стали, с выполненными в нем пазами, в которых располагается обмотка ротора. Различают два вида обмоток ротора: фазную и короткозамкнутую.

При фазном роторе в пазы укладывается обычно трехфазная обмотка, которая соединяется по схеме звезды или треугольника и выводится к трем контактным кольцам, расположенным на валу электродвигателя. Контактные кольца с насаженными на них щетками служат для включения пускорегулирующего реостата. Это позволяет, изменяя сопротивление ротора, регулировать скорость вращения двигателя и ограничивать пусковые токи.

Наибольшее применение получила короткозамкнутая обмотка типа «беличьей клетки». Обмотка ротора крупных двигателей включает латунные или медные стержни, которые вбивают в пазы, а по торцам устанавливают короткозамыкающие кольца, к которым припаивают или приваривают стержни. Для серийных асинхронных двигателей малой и средней мощности обмотку ротора изготавливают путем литья под давлением алюминиевого сплава. При этом в пакете ротора 1 заодно отливаются стержни 2 и короткозамыкающие кольца 4 с крылышками вентиляторов для улучшения условий охлаждения двигателя, затем пакет напрессовывается на вал 3. (рис. 3). Короткозамкнутые роторы электродвигателей с повышенным пусковым моментом выполняют с двойной беличьей клеткой, а также глубокопазными. На разрезе, выполненном на этом рисунке, видны профили пазов, зубцов и стержней ротора.

Рис. 3. Ротор асинхронного двигателя с короткозамкнутой обмоткой

Ответственным конструктивным элементом асинхронных электродвигателей является зазор между статором и ротором. Величина зазора влияет на энергетические и виброакустические показатели, использование активных материалов и надежность электродвигателей При уменьшении зазора понижается реактивная составляющая тока холостого хода и, следовательно, повышается коэффициент мощности электродвигателя; вместе с тем увеличивается магнитное рассеяние, а следовательно, индуктивное сопротивление электродвигателя; увеличиваются добавочные потери, уменьшается фактический кпд электродвигателя и увеличивается нагрев обмоток; увеличивается уровень шума и вибрации магнитного присоединения, возрастает нагрузка на вал и подшипники от силы магнитного притяжения; возникает опасность касания ротора о статор и тем самым понижается надежность электродвигателя. В асинхронных электродвигателях величина воздушного зазора колеблется в пределах от 0,2 до 2 мм.

Общий вид асинхронного двигателя серии 4А представлен на рис. 4. Ротор 5 напрессовывается на вал 2 и устанавливается на подшипниках 1 и 11 в расточке статора в подшипниковых щитах 3 и 9, которые прикрепляются к торцам статора 6 с двух сторон. К свободному концу вала 2 присоединяют нагрузку. На другом конце вала укрепляют вентилятор 10 (двигатель закрытого обдуваемого исполнения), который закрывается колпаком 12. Вентилятор обеспечивает более интенсивное отведение тепла от двигателя для достижения соответствующей нагрузочной способности. Для лучшей теплоотдачи станину отливают с ребрами 13 практически по всей поверхности станины. Для прикрепления двигателя к фундаменту, раме или непосредственно к приводимому в движение механизму на станине предусмотрены лапы 14 с отверстиями для крепления. Выпускаются также двигатели фланцевого исполнения. У таких машин на одном из подшипниковых щитов (обычно со стороны вала) выполняют фланец, обеспечивающий присоединение двигателя к рабочему механизму.

Рис. 4. Общий вид асинхронного двигателя серии 4А

Выпускаются также двигатели, имеющие и лапы, и фланец. Установочные размеры двигателей (расстояние между отверстиями на лапах или фланцах), а также их высоты оси вращения нормируются. Высота оси вращения — это расстояние от плоскости, на которой расположен двигатель, до оси вращения вала ротора. Высоты осей вращения двигателей небольшой мощности: 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100 мм.

Изготовление обмотки

Это делается при помощи шаблона. Его несложно изготовить самостоятельно, из плотного картона или фанеры. Главное – правильно снять все размеры с «железа». Намотку провода лучше делать на специальном станке (распространенное недорогое оборудование). Такое приспособление можно смастерить и самому, из подручного материала:

Если делать намотку вручную, на это уйдет времени значительно больше, да и есть вероятность того, что можно ошибиться в количестве витков. Кроме того, работая с тонким проводом, его легко порвать, а с толстым – уложить неплотно, что вызовет трудности при постановке обмотки на место из-за увеличения ее габаритов.

Установка обмотки

Ничего сложного в этом нет, необходимо лишь соблюдать аккуратность. После укладки изоляции в пазы по месту «сажается» изготовленная «катушка» (такие «гильзы» изготавливаются из диэлектрических материалов). Как они ставятся, понятно из рисунка.

Следует избегать любого повреждения не только провода, но и его внешней изоляции (лаковое покрытие). В некоторых случаях целесообразно использовать специальное приспособление – «трамбовку». С ее помощью обмотка «уплотняется» в посадочных пазах. Все фазные катушки надежно изолируются друг от друга.

Внимание! Необходимо проверить, не торчат ли из пазов частички изоляции. Излишки следует срезать. Иначе после сборки и включения двигателя они будут задевать за ротор. Чем это закончится, неизвестно.

Обмотки асинхронных машин

Вращающееся поле в асинхронных машинах, как правило, создается обмоткой статора, которая подключается к сети. Большинство асинхронных машин имеет трехфазные симметричные обмотки, принцип построения которых рассмотрен в параграфах 1.9, 1.10.

Обмотки статора и фазные обмотки ротора асинхронных машин выполняются одно- и двухслойными (см. рис. 1.47— 1.53). В зависимости от мощности и напряжения применяются петлевые (см. рис. 1.61) и волновые (см. рис. 1.62) обмотки.

Статорные обмотки асинхронных двигателей серии 4А выполняются только петлевыми. Применяются всыпные обмотки с мягкими катушками и обмотки с жесткими катушками.

Рис. 3.8. Процесс укладки мягких секций в пазы

Всыпиые обмотки применяются в низковольтных машинах до 100 кВт. Мягкие катушки перед укладкой в пазы наматываются па шаблоне из круглого медного или алюминиевого провода. После опрессовки и получения определенной формы секции укладываются в пазы, в которые помещается пазовая изоляция 1 (рис. 3.8, а). Затем вводятся в паз проводники обмотки и укладывается изоляционная прокладка между верхним и нижним слоями обмотки 2 (рис. 3.8, б, в). После заполнения паза обмотка в пазу закрепляется клином 3 (рис. 3.8, г).

После укладки катушек в пазы производятся формовка лобовых частей и их бандажирование. Далее статор вместе с обмоткой подвергается пропитке.

Жесткие катушки изготовляются из прямоугольного изолированного провода (см. рис. 1.50 и 1.51). Корпусная и межфазовая изоляции частично выполняются вместе с катушками, которые компаундируются или пропитываются до укладки в пазы. Затем катушки помещаются в полуоткрытые или открытые пазы, которые имеют пазовую изоляцию. Уложенные в пазы катушки соединяют между собой и окончательно пропитывают.

Обмотки с жесткими секциями обеспечивают больший коэффициент заполнения паза, они более надежны. При применении жестких обмоток пазы прямоугольные, а зубцы имеют трапецеидальную форму. Обмотки с жесткими секциями применяются в машинах мощностью свыше 100 кВт.

Механизация обмоточных работ — один из основных путей снижения трудоемкости изготовления электрических машин. В последние годы на электромашиностроительных заводах широко применяются статорообмоточные станки. В большинстве статорообмоточных станков применяется концентрическая обмотка с одновременной укладкой обеих сторон секций в пазы. Применение всыпных обмоток обеспечивает полную механизацию изготовления обмоток. Поэтому обмотки с мягкими секциями применяются при изготовлении асинхронных машин наиболее массового выпуска. Такими машинами являются двигатели серии 5А мощностью до 100 кВт [ 111.

Обмотки с мягкими секциями имеют меньший вылет лобовых частей, трапецеидальные пазы обеспечивают лучшее использование зубцовой зоны за счет зубцов равномерного сечения. К недостаткам обмоток с мягкими секциями следует отнести их меньшую надежность по сравнению с обмотками с жесткими секциями.

При изготовлении асинхронных двигателей единой серии 4А однослойные концентрические обмотки применяются в двигателях мощностью до 15 кВт.

Двухслойные обмотки с жесткими секциями применяются в двигателях мощностью свыше 100 кВт.

В диапазоне 15—100 кВт применяются одно-двухслойные обмотки, которые сочетают преимущества одно- и двухслойных обмоток. Эти обмотки допускают укорочение шага и укладываются в пазы статорообмоточными станками.

Одно-двухслойная обмотка состоит из концентрических катушек. Катушечная группа состоит из одной большой катушки и q — 1 малых катушек (q — число пазов на полюс и фазу). Большая катушка занимает весь паз, малые катушки — половину паза (рис. 3.9).

В двухслойных обмотках с укорочением шага (см. рис. 1.63, 1.64) в части пазов находятся секции, принадлежащие разным фазам. В одно-двухслойной обмотке в пазах,

Рис. 3.9. Катушки одно-двухслойной обмотки:

1—12 — номера пазов

принадлежащих одной фазе, располагается большая катушка с двойным числом витков, а в остальных пазах в два слоя помещаются стороны катушек разных фаз. Число катушечных групп равно числу полюсов. Однодвухслойная обмотка выполнима при q > 2. При q = 2 обмотка вырождается в концентрическую однослойную обмотку.

Рассматриваемые до сих пор обмотки имели целое число пазов на полюс и фа-

зу q. Иногда целесообразно применять обмотки с дробным q. Например, в машинах с небольшим внутренним диаметром статора при трехфазной обмотке с 1 обмотки состоят из катушечных групп с разным числом катушек. Обмотки фаз получаются несимметричными на полюсном делении, но симметричными по всему внутреннему диаметру статора.

На рис. 3.10 дана схема однослойной трехфазной обмотки с q = 1 ‘Д 2р = 4.

В двухслойных обмотках дробное q применять легче. Однако следует иметь в виду, что применения обмоток статора с дробным q в асинхронных машинах следует избегать из-за худшей кривой МДС в зазоре. Обмотки с дробным q применяют при перемотке статоров на другое число полюсов, когда изготовление штампов нецелесообразно.

Во многих электроприводах требуется ступенчатое регулирование частоты вращения. Это можно осуществить путем переключения числа пар полюсов машины. В простейшем варианте для этого надо в пазы статора положить две обмотки на разное число полюсов. При этом ротор с коротко- замкнутой обмоткой обеспечит работу асинхронного двигателя с высокими энергетическими показателями при раз-

Рис. 3.10. Схема однослойной обмотки с дробным q (т = 3, 2р = 4, q = ИД z = 18)

Рис. 3.11. Соединение катушечных групп при 2р = 8:

а — последовательное; б — параллельное

ных синхронных частотах вращения. Однако с двумя обмотками статора использование активных материалов плохое, так как одна из обмоток не будет использоваться.

Переключение числа полюсов в отношении 1:2 можно получить, используя одну обмотку. В трехфазных петлевых двухслойных обмотках переключение числа полюсов проще всего осуществляется путем изменения направления тока в отдельных частях обмотки.

При переключении трехфазпой обмотки с числа полюсов 2р = 8 на 2р = 4 надо иметь 12 катушечных групп, комбинируя которые, можно получить две синхронные частоты вращения при параллельном и последовательном соединениях катушек.

На рис. 3.11, а, 6 и 3.12, а, б показано соединение катушечных групп одной фазы обмотки при последовательном и параллельном соединениях для 2р = 8 и 2р = 4.

Чтобы осуществить необходимые переключения катушечных групп, в каждой фазе надо иметь по четыре вывода. В трехфазпой машине должно быть 12 выводов. Чтобы двигатель вращался в одном и том же направлении при переключении числа пар полюсов, нужно еще изменить и чередование фаз, т.е. поменять местами любые две фазы.

Рассмотренная схема переключения не является единственной. К многоскоростным двигателям мы еще вернемся в конце этой главы, там же будут рассмотрены некоторые схемы обмоток несимметричных асинхронных двигателей.

Рис. 3.12. Соединение катушечных групп при 2р = 4:

а — последовательное; б — параллельное

Обмотки роторов асинхронных машин можно разделить на две группы: короткозамкнутые и фазные.

Короткозамкнутая обмотка с простой беличьей клеткой (рис. 3.13, а) состоит из ряда медных или чугунных стержней круглого сечения, уложенных в пазы. Стержни с обеих сторон магнигонровода ротора приваривают к медным кольцам. При выполнении короткозамкнутого ротора пазы не изолируют. Длина стержней обмотки принимается несколько большей длины стали ротора.

Для улучшения пусковых характеристик двигателя применяют ротор с глубокими пазами, когда беличья клетка выполняется из стержней прямоугольного сечения (рис. 3.13, б). В единых сериях короткозамкнутые обмотки роторов изготовляются путем заливки пазов алюминием. При заливке вместе со стержнями отливаются и короткозамыкающие кольца. Форма пазов при заливке может быть весьма разнообразной. Наибольшее распространение получили пазы бутылочной формы (рис. 3.13, в).

Для улучшения пусковых характеристик находят применение также короткозамкнутые обмотки с двойной беличьей клеткой (рис. 3.13, г).

Частота вращения асинхронных двигателей может достигать 500 тыс. об/мин. При высоких частотах вращения шихтованный ротор из-за низкой механической прочности не применяют. В таких двигателях ротор выполняют массивным. При этом ротор представляет собой ферромагнитный цилиндр. В массивном роторе совмещают магнитопровод и обмотку. Широкого применения массивный ротор не находит из-за худших по сравнению с шихтованным ротором энергетических характеристик и большей трудоемкости изготовления.

В двигателях с фазным ротором на роторе применяются всыпные или катушечные обмотки и стержневые.

Всыпные обмотки — петлевые трехфазиые двухслойные обмотки с укороченным шагом — укладывают в пазы трапецеидально-овальной формы (рис. 3.13, д, е). Обмотки изготовляют из круглого медного провода. Технология укладки,

Рис. 3.13. Наиболее распространенные формы пазов асинхронных двигателей

Рис. 3.14. Соединение стержней двухслойной волновой обмотки ротора

Рис. 5.15. Соединение обмоток в звезду (а) и треугольник (б) на коробке выводов

изоляция, пропиточные лаки те же, что и для статорных обмоток. Всыпиые обмотки дают возможность иметь на кольцах напряжения, близкие к напряжению обмотки статора, ч то облегчает конструкцию щеточного аппарата и пускоре- гулирующей аппаратуры, так как снижаются токи. Эти обмотки технологичны и допускают уменьшение числа пазов ротора. Всыиныс обмотки применяются в асинхронных двигателях мощностью до 50 кВт.

Стержневые обмотки — двухслойные волновые обмотки, состоящие из стержней прямоугольной меди, уложенных в полузакрытые пазы ротора (рис. 3.13, ж). Стержни обмотки в пазы вставляют с торца, а затем отгибают одну лобовую часть. Стержни обмотки 2 соединяются между собой при помощи хомутиков 1 (рис. 3.14). Хомутики одновременно выполняют роль лопастей вентилятора, обеспечивая при вращении ротора перемешивание воздуха внутри машины.

Шаги обмотки определяются стержнями, соединяемыми со стороны контактных колец и с противоположной стороны ротора. Сумма этих шагов равняется полюсному делению. Чтобы не замкнуть обмотку после обхода пазов ротора, последний шаг в каждом обходе делают укороченным.

Стержневые обмотки фазных роторов применяются в двигателях средней и большой мощностей при напряжении на контактных кольцах до 500 В. Недостатки стержневых обмоток — наличие большого числа паек и большая трудоемкость.

Низковольтные асинхронные двигатели единой серии изготовляются на напряжения 220, 380 и 660 В. На доске выводы обмоток располагают таким образом, что их можно соединять в звезду и треугольник (рис. 3.15, а, б). При большем напряжении обмотки соединяют в звезду, а при меньшем — в треугольник. Обмотки высоковольтных асинхронных машин соединяются в звезду.

Применение

Область применения асинхронных электродвигателей охватывает достаточно большой сегмент хозяйственной деятельности человека. Поэтому их можно встретить в различных типах станочного оборудования – токарных, шлифовальных, фрезерных, прокатных и т.д. В работе грузоподъемных кранов, талей, тельферов и прочих механизмов.

Их используют для лифтов, горнодобывающей техники, землеройного оборудования, эскалаторов, конвейеров. В быту их можно встретить в вентиляторах, микроволновках, хлебопечках и прочих вспомогательных устройствах. Такая популярность асинхронных электродвигателей обусловлена их весомыми преимуществами.

Преимущества и недостатки

К преимуществам асинхронных электродвигателей, в сравнении с другими типами электрических машин следует отнести:

Основными недостатками асинхронного электродвигателя являются относительно большие пусковые токи и слабый пусковой момент, что в определенной степени ограничивает сферу прямого включения. Также асинхронные электродвигатели обладают низким коэффициентом мощности и сильно зависят от параметров питающего напряжения.

Несколько слов о бирке

На корпусе каждого двигателя установлена пластина со следующими техническими данными:

тип двигателя (например, АОЛ 22-4 или АИР71А4)
наименование страны и завода-изготовителя
год выпуска
номинальная полезная мощность на валу
номинальный напряжение (ток)
схема соединения обмоток (Y/∆)
коэффициент мощности
номинальная частота вращения (об/мин)
кпд
режим работы (например, S1)

Пример пластины асинхронного двигателя смотрите на фото ниже:

Асинхронный двигатель. Что лучше?

Если сравнить асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором, то можно сделать следующий вывод.

Электродвигатель с фазным ротором имеет более сложную конструкцию, требует больше времени на обслуживание и менее надежен по сравнению с электродвигателем с короткозамкнутым ротором. Но самое главное его достоинство – это лучшие пусковые и регулировочные свойства.

В следующих статьях читайте про: (список будет пополняться по мере написания статей)