ASYNCHRONNÍ MOTOR S KLECOVÝM ROTOREM – téma vědeckého článku o elektrotechnice, elektronickém inženýrství, informačních technologiích, přečtěte si zdarma text výzkumné práce v elektronické knihovně CyberLeninka

Abstrakt vědeckého článku o elektrotechnice, elektronickém inženýrství, informačních technologiích, autor vědecké práce — Elizarov V. V.

Tento článek pojednává o konstrukci asynchronního motoru, konkrétně o vlastnostech výroby statoru a rotoru. Typy drážek statoru a rotoru a jejich konstrukční vlastnosti jsou zvažovány ve vztahu k jejich velikosti, tvaru a použitým materiálům. Samostatně je diskutována konstrukce vinutí statoru a jeho klíčových komponent. Jsou navrženy metody pro zvýšení rozběhového momentu a snížení rozběhového proudu. Jsou rozebrány jemnosti interakce indukčních a aktivních složek pracovního stroje. Jsou odhaleny výhody vinutí rotoru asynchronního motoru s rotorem veverkovou klecí.

Podobná témata vědeckých prací z oblasti elektrotechniky, elektronického inženýrství, informačních technologií, autor vědecké práce — Elizarov V. V.

Matematický model třífázového asynchronního elektromotoru s rotorem veverkové klece
Matematické modelování parametrů asynchronních motorů s elektrickými vadami rotoru

Studie magnetodynamické levitace a elektrodynamického brzdění nákladní přepravní platformy

Metodika diagnostiky a identifikace poruch vinutí asynchronního motoru v jeho provozním režimu

STANOVENÍ PARAMETRŮ ZAPOJENÍ ASYNCHRONNÍHO MOTORU S PRSTENOVÝMI VINUTÍMI
i Nemůžete najít, co potřebujete? Vyzkoušejte službu výběru literatury.

ASYNCHRONNÍ MOTOR S ROTOREM S KLECOU V OBLOŽENÍ

Tento článek se zabývá konstrukcí asynchronního motoru, konkrétně se zabývá vlastnostmi výroby statoru a rotoru. Jsou zvažovány různé druhy drážek statoru a rotoru z hlediska jejich strukturálních vlastností s ohledem na jejich velikost, tvar a použité materiály. Samostatně se dotkneme zařízení navíjení statoru a jeho klíčových součástí. Jsou navrženy metody pro zvýšení rozběhového momentu a snížení rozběhového proudu. Byly popsány jemnosti interakce indukčních a aktivních složek pracovního stroje. Byly odhaleny výhody navíjení rotoru asynchronního motoru s rotorem veverkovou klecí.

Text vědecké práce na téma „ASYNCHRONNÍ MOTOR S KLECOVÝM ROTOREM“

Elizarov V.V., student 3. ročníku, Ústav elektroniky a osvětlovací techniky, Federální státní rozpočtová vzdělávací instituce vyššího vzdělávání „Národní výzkumná Mordovská státní univerzita pojmenovaná po N. P. Ogarevovi“

Federální státní rozpočtová vzdělávací instituce vyššího vzdělávání „Moskevská státní univerzita pojmenovaná po N. P. Ogarevovi“

ASYNCHRONNÍ MOTOR S KLECÍ

Tento článek pojednává o konstrukci asynchronního motoru, konkrétně o vlastnostech výroby statoru a rotoru. Jsou zvažovány typy drážek statoru a rotoru, jejich konstrukční vlastnosti z hlediska velikosti, tvaru a použitých materiálů. Samostatně je rozebrána konstrukce vinutí statoru a jeho klíčových součástí. Jsou navrženy metody pro zvýšení rozběhového momentu a snížení rozběhového proudu. Jsou odhaleny jemnosti interakce indukčních a aktivních součástí pracovního stroje. Jsou odhaleny výhody vinutí rotoru asynchronního motoru s rotorem veverkovou klecí.

Klíčová slova: asynchronní motor; střídavý proud; magnetický tok; stator; rotor; vinutí.

Student Elizarov V.V.

3. ročník, Institut elektroniky a osvětlení, Federální státní rozpočtová vzdělávací instituce vyššího vzdělávání

Národní výzkumná Ogarevova mordvinská státní univerzita, Rusko, Saransk

Národní výzkumná Mordvinská státní univerzita ASYNCHRONNÍ MOTOR S ROTOREM S KLETOU V OBLOŽENÍ

Tento článek se zabývá konstrukcí asynchronního motoru, konkrétně se zabývá vlastnostmi výroby statoru a rotoru. Jsou zvažovány různé druhy drážek statoru a rotoru z hlediska jejich strukturálních vlastností s ohledem na jejich velikost, tvar a použité materiály. Samostatně se dotkneme zařízení navíjení statoru a jeho klíčových součástí. Jsou navrženy metody pro zvýšení rozběhového momentu a snížení rozběhového proudu. Byly popsány jemnosti interakce indukčních a aktivních složek pracovního stroje. Byly odhaleny výhody navíjení rotoru asynchronního motoru s rotorem veverkovou klecí.

Klíčová slova: asynchronní motor; střídavý proud; magnetický tok; stator; rotor; vinutí.

Trojfázový asynchronní motor s rotorem veverkovitého typu byl vynalezen v roce 1889 ruským inženýrem M. O. Dolivo-Dobrovolským. Asynchronní motor je elektrický stroj, který přeměňuje střídavý proud elektrickou energii na mechanickou energii. Jeho název je dán skutečností, že frekvence otáčení magnetického pole statoru je vždy větší než frekvence otáčení rotoru. Asynchronní motory našly široké praktické uplatnění díky snadné údržbě, vysoké spolehlivosti a schopnosti pracovat přímo ze sítě střídavého proudu.

Asynchronní motor s rotorem veverkové klece je znázorněn na obrázku 1, kde 1 je rám, 2 je stacionární část motoru – stator, 3 je třífázové vinutí statoru, 4 je rotor s vinutím veverkové klece a hřídelí -5. Vinutí rotoru je provedeno bezkontaktně (nemá žádné spojení s žádným externím obvodem), díky čemuž dosahujeme dostatečné spolehlivosti asynchronního motoru.

Obr. 1. Asynchronní motor s rotorem veverkové klece.

V asynchronním stroji, ve srovnání se stejnosměrným strojem, nejsou jasně definované póly. Tento magnetický systém se nazývá implicitně pólový. Počet cívek ve statorovém vinutí určuje počet pólů ve stroji. U čtyřpólového stroje obsahuje magnetický systém čtyři identické větve, z nichž každá nese polovinu magnetického toku jednoho z pólů, u dvoupólového stroje jsou takové větve dvě, u šestipólového stroje šest atd. Protože všemi prvky

Pokud stroj prochází střídavým magnetickým tokem, pak každá z jeho výše uvedených sekcí mu poskytuje určitý magnetický odpor. Pro výrobu jader statoru a rotoru asynchronních strojů se používají plechy z elektrotechnické oceli, které jsou od sebe izolovány vrstvou izolačního laku, okužením atd. V důsledku toho se snižuje škodlivý vliv vířivých proudů syntetizovaných ve statorové a rotorové oceli při kroucení magnetického pole. Statorové a rotorové plechy obsahují otevřené, polouzavřené nebo uzavřené štěrbiny. V nich jsou umístěny vodiče těchto vinutí. Ve statoru se mnohem častěji používají polouzavřené štěrbiny ve tvaru obdélníku nebo oválu a u strojů s vysokým výkonem mají otevřené štěrbiny pouze obdélníkový tvar.

Jádro statoru je stlačeno do litého rámu a upevněno speciálními šrouby. Jádro rotoru je nalisováno na hřídel rotoru, která se otáčí v kuličkových ložiscích. Tato ložiska jsou upevněna ve dvou ložiskových štítech. Vzdálenost mezi statorem a rotorem, která je tvořena vzduchovou mezerou, má nejmenší přípustnou velikost, pokud se na ni podíváme z hlediska kvality montáže a mechanické integrity konstrukce. Motory s nízkým a středním výkonem mají vzduchovou mezeru, která je přibližně několik desetin milimetru. Tato vzdálenost zajišťuje snížení odporu magnetického obvodu stroje, což vede ke snížení magnetizačního proudu, který je tak nezbytný při vytváření motoru s magnetickým tokem. Snížení magnetizačního proudu umožňuje zvýšit účiník motoru.

Skládá se z drátu kulatého nebo obdélníkového průřezu ve tvaru řady cívek. Vodiče ve štěrbinách jsou spojeny a tvoří celou řadu cívek. Cívky jsou rozděleny do stejných skupin podle počtu fází. Tyto fáze jsou umístěny symetricky po obvodu statoru nebo rotoru. V každé z těchto skupin jsou cívky pod vlivem elektřiny spojeny, čímž vzniká jedna z fází vinutí, tj. izolovaný elektrický obvod. Pokud je hodnota fázového proudu příliš velká, mohou mít fáze několik paralelních větví. Nejjednodušší prvek ohmové cívky se skládá ze dvou vodičů, které jsou umístěny ve štěrbinách. Tyto štěrbiny jsou od sebe v určité vzdálenosti, která odpovídá jednomu pólu.

Nejčastěji jsou tyto závity, které leží ve stejných drážkách, sloučeny do jedné nebo dvou cívek. Tyto kombinace se často nazývají sekce. Každá ze drážek je umístěna tak, že jedna strana cívky je v jedné nebo dvou drážkách, umístěných jedna nad druhou. Odtud název jednovrstvá a dvouvrstvá vinutí. Počet drážek je hlavním parametrem, který určuje rozložení vinutí napříč drážkami.

Ve statorovém vinutí dvoupólového motoru obsahuje každá fáze tři cívky. Strany těchto fází jsou umístěny ve třech sousedních drážkách, tj. q = 3.

Vinutí se nazývá rozložené, pokud q > 1.

Nejrozšířenější jsou dvouvrstvá rozložená vinutí. Jejich sekce (obrázek 2, a) jsou umístěny ve statorových drážkách ve dvou vrstvách. Vodiče jsou ve drážkách upevněny textolitovými klíny (obrázek 2, b), které jsou umístěny u hlav zubů.

Stěny drážky jsou vystlané speciálním izolačním materiálem (elektrokartonem). Vodiče, které se nacházejí v drážkách, jsou k sobě připojeny z konce stroje. Dráty, které je drží pohromadě, se nazývají koncové části. Koncové části jsou vyrobeny poměrně krátké, protože se nepodílejí na generování elektromotorického napětí.

Některé cívky statorového vinutí lze zapojit do hvězdy nebo trojúhelníku. Konce každého fázového vinutí jsou připojeny k šesti svorkám motoru.

Vinutí rotoru je vyrobeno ve tvaru klece nakrátko (obrázek 3,a). Toto provedení je vyrobeno z měděných nebo hliníkových tyčí, které jsou na koncích zkratovány dvěma kroužky (obrázek 3,b). Napětí ve vinutí rotoru je nulové, proto lze tyče tohoto vinutí připojit k drážkám bez obav o izolaci.

Rýže. 2. Dvouvrstvé statorové vinutí asynchronního motoru.

Obr. 3. Zkratovaný rotor: a) – klec veverky; b) – rotor s klecí veverky z tyčí; Drážky zkratovaného rotoru mohou být polouzavřené a uzavřené. U strojů s nízkým výkonem se obvykle používají uzavřené. Tato forma umožňuje výrazně zesílit vodiče vinutí rotoru, i když má negativní vliv ve formě zvýšení indukčního odporu.

Pokud má motor výkon menší nebo rovný 100 kW, pak tyče

Nejčastěji se vyrábí nalitím roztaveného hliníku do štěrbin jádra rotoru.

Kromě tyče jsou odlity také spojovací koncové zkratovací kroužky.

Hliník nebyl jako materiál vybrán náhodou. Má vlastnosti, jako je nízká hustota, vysoká elektrická vodivost a tavitelnost.

Nejčastěji mají motory vlastní chladicí systém ve formě ventilátoru připevněného k hřídeli rotoru. Díky tomuto jednoduchému mechanismu se zahřáté části motoru chladí, což bude mít pozitivní vliv na výkon a sílu stroje.

U asynchronních motorů s rotorem veverkové klece se lopatky ventilátoru často vyrábějí společně s bočními kroužky klece veverkové.

Tyto motory se vyznačují jednoduchou konstrukcí, která zajišťuje dostatečnou spolehlivost provozu. Takové motory se široce používají tam, kde zařízení začínají pracovat bez zátěže, například k pohonu kovoobráběcích strojů a dalších zařízení. Existuje však i negativní stránka, a to, že asynchronní motory s rotorem veverkové klece mají poměrně malý rozběhový moment a velký rozběhový proud, což jim neumožňuje pracovat okamžitě pod velkým zatížením. Mezi takové jednotky patří zvedací zařízení, kompresory atd.

Aby se zbavili výše uvedených nevýhod, je nutné vyrobit klec veverky se zvýšeným aktivním odporem. Tato změna však s sebou nese i negativní dopady v podobě větší ztráty výkonu. Tyto motory se nazývají motory se zvýšeným skluzem a označují se jako střídavé motory. Takové motory lze použít k pohonu strojů, které pracují relativně krátkou dobu.

Motory se zvýšeným startovacím momentem.

Tyto motory mají speciální konstrukci rotoru, která je označena jako AP. Mezi tyto jednotky patří následující motory: motor s dvojitou kotvou nakrátko a motory s hlubokými drážkami.

Rotor (obrázek 4, a) motoru s dvojitou klecí nakrátko obsahuje dvě zkratovaná vinutí. Vnější klec slouží jako spouštěcí vinutí. Tato klec má velký činný a malý jalový odpor. Vnitřní klec slouží jako předního vinutí rotoru. Ta má zase malý činný a velký jalový odpor. Při spouštění začíná proud protékat převážně vnější klecí, což vytváří značný točivý moment. S rostoucí frekvencí otáčení se proud přerozděluje do vnitřní klece a po dokončení spouštěcího procesu stroj pracuje jako jednoduchý zkratovaný motor s jednou vnitřní klecí. Přechod proudu do vnější klece v počátečním okamžiku

Spuštění lze vysvětlit jako působení elektromotorického napětí samoindukčního proudu generovaného ve vodičích rotoru. Velikost magnetického rozptylového toku a velikost elektromotorického napětí samoindukčního proudu v něm a v důsledku toho větší indukční odpor závisí na hloubce vodiče ve štěrbině.

Přechod proudu do horních vodičů rotoru má znatelný účinek, když je rotor v klidu, v okamžiku, kdy je frekvence proudu dostatečně vysoká. V tomto okamžiku jsou indukční odpory článků srovnatelné s aktivními odpory a proud mezi nimi protéká nepřímo úměrně jejich indukčním odporům, tj. protéká převážně vnějším článkem se znatelným aktivním odporem.

S rostoucími otáčkami rotoru se frekvence proudu pouze snižuje a proud bude protékat hlavně vnitřní klecí.

V důsledku toho je proces spouštění motoru s dvojitou klecí nakrátko docela podobný procesu spouštění asynchronního motoru s fázovým rotorem, pokud je v okamžiku spuštění k obvodu vinutí rotoru připojen další aktivní odpor a tento odpor je nutné odstranit.

Stejným způsobem v uvažovaném motoru proud na začátku startu prochází vnější klecí s vysokým aktivním odporem a poté, jak zrychluje, postupně přechází do vnitřní klece s nízkým aktivním odporem.

Obr. 4. Konstrukce rotorů asynchronních motorů se zvýšeným

Pro zvýšení aktivního odporu spouštěcí klece se tyče vyrábějí z manganové mosazi nebo bronzu. Tyče běžící klece jsou vyrobeny z mědi, jejíž měrný odpor je poměrně malý a průřez je mnohem větší než u spouštěcí klece. Je tak možné dosáhnout 4-5násobného zvýšení aktivního odporu ve srovnání s běžící klecí. Mezi tyčemi těchto článků je malá mezera, jejíž rozměry poskytují představu o indukčnosti běžící klece. Dvoučlánkový motor je v nejjednodušší konfiguraci znatelně dražší než zkratovaný motor. Pro zjednodušení technologie a v důsledku toho i snížení konstrukčních nákladů se motory malého a středního výkonu vyrábějí z litého hliníku.

Činnost motoru s hlubokou drážkou je založena na stejných proudových principech jako u motoru se dvěma klecemi. Motor obsahuje 4 tyče s klecí nakrátko, vyrobené ve formě tenkých měděných přípojnic, zhutněných v

nízké rotorové drážky. Spodní vrstvy tyčí, umístěné ve větší vzdálenosti od povrchu rotoru, jsou zachyceny mnohem větším počtem magnetických čar svodového toku než horní, díky čemuž mají mnohem větší indukčnost. V důsledku zvýšení indukčního odporu spodních částí tyčí protéká proud převážně horními částmi. V důsledku toho se využívá pouze malá část průřezu každé tyče, což způsobuje zvýšení aktivního odporu, a to následně vede ke zvýšení odporu celého vinutí rotoru.

S rostoucími otáčkami rotoru se snižuje tok proudu do horních částí tyčí a na konci rozběhu proud protéká rovnoměrně po celé ploše jejich průřezu.

1. Afonin, V. V. Vyjasnění označení souřadnicových systémů pro vektory v modelu asynchronního stroje / O. A. Zacharževskij, V. V. Afonin // XLIV Ogarevova čtení. – Saransk: Nakladatelství Národní výzkumné Mordovské státní univerzity pojmenované po N. P. Ogarevovi, 2016. – S. 292-297.

2. Afonin, V. V. Asynchronní stroj jako reverzibilní měnič elektrické energie na mechanickou energii / O. A. Zacharževskij, V. V. Afonin // XLV Ogarevova čtení. – Saransk: Nakladatelství Národní výzkumné Mordovské státní univerzity pojmenované po N. P. Ogarevovi, 2017. – S. 260-265.

3. Afonin, V. V. Jak zohlednit konstrukci vinutí asynchronního stroje / O. A. Zacharževskij, V. V. Afonin // XLIV Ogarevova čtení. – Saransk: Vydavatelství Národní výzkumné Mordovské státní univerzity pojmenované po N. P. Ogarevovi, 2016. – S. 297-302.

4. Vol’dek, A. I. Elektrické stroje / A. I. Vol’dek // Učebnice pro studenty vysokých škol. Vyd. 2-E, přepracované a doplněné. – Leningrad: Energie, 1974. – 832 s.