Обмотки двигателя: Как найти начало и конец обмотки электродвигателя — Мир Антенн

Содержание

Определение начала и конца обмоток электродвигателя

Здравствуйте, дорогие посетители и постоянные читатели сайта «Заметки электрика».

Продолжаю серию статей из раздела «Электродвигатели». В прошлых статьях я рассказывал Вам про устройство асинхронного двигателя, соединение в звезду и треугольник его обмоток, провел эксперимент подключения трехфазного двигателя в однофазную сеть.

Бывают ситуации, когда Вы подходите к двигателю с целью подключить его в сеть, а в клеммной колодке находятся 6 проводов, совершенно без бирочек и маркировки.

Что делать в такой ситуации?

Делается это не очень трудно. В качестве примера я покажу Вам наглядно как определить начало и конец обмоток электродвигателя АИР71А4.

Шаг 1

Самым первым шагом в определении начала и конца обмоток асинхронного двигателя является написание бирочек (кембриков).

Для этого воспользуемся трубкой ПВХ диаметром 5 (мм) и маркером.

Нарезаем из трубки ПВХ шесть отрезков одинаковой длины и подписываем их маркером.

Про маркировку обмоток трехфазного асинхронного двигателя я Вам рассказывал в статье про соединение звездой и треугольником. Кто забыл, то переходите по ссылке и читайте.

Вот что получилось.

Шаг 2

Вы уже знаете, что обмотка статора асинхронного двигателя состоит из 3 обмоток, сдвинутых относительно друг друга на 120 электрических градуса. Так вот вторым шагом в определении начала и конца обмоток асинхронного двигателя является определение принадлежности всех шести выводов к соответствующим обмоткам.

Как это делается?

Можно воспользоваться обычным омметром, но я предпочитаю использовать цифровой мультиметр. Кстати, скоро в свет выйдет интересная и подробная статья о том, как пользоваться мультиметром при проведении различных видов электрических измерений.

Чтобы не пропустить выход новых статей на сайте, Вам необходимо подписаться на получение новостей в конце статьи или в правой колонке сайта.

Итак, с помощью мультиметра определяем первую обмотку. Переключатель режима работы мультиметра ставим в положение 200 (Ом).

Одним щупом встаем на любой из шести проводников. Вторым ищем его конец. Как только попадаем на искомый проводник, показания мультиметра покажут нам значение отличное от нуля. В моем примере это 14,7 (Ом).

Это и есть первая обмотка статора нашего электродвигателя. Одеваем на нее бирки U1 и U2 в произвольном порядке.

Аналогично продолжаем искать остальные две обмотки.

На найденные обмотки одеваем бирочки (кембрики), соответственно, V1, V2 и W1, W2.

В итоге получаем шесть проводов с надетыми на них бирочками (кембриками) в произвольной форме.

Шаг 3

Чтобы перейти к третьему шагу определения начала и концов обмоток трехфазного электродвигателя необходимо вкратце вспомнить теорию электротехники.

Кстати, кое-что Вы уже можете почитать в разделе «Электротехника». Правда этот раздел еще не наполнен статьями, все руки до него не доходят. Также можете почитать мой отзыв про курс электротехники от Михаила Ванюшина. Я его приобрел в свой архив и совсем не пожалел.

Итак, две обмотки, находящиеся на одном сердечнике, можно подключить либо согласовано, либо встречно.

При согласованном включении двух обмоток возникнет электродвижущая сила ЭДС, состоящая из суммы ЭДС первой и второй обмоток. Таким образом, в этих обмотках возникает процесс электромагнитной индукции, который наводит в рядом расположенной обмотке ЭДС, т.е. напряжение.

Если же две обмотки подключить встречно, то сумма ЭДС этих двух обмоток будет равна нулю, т.к. ЭДС каждой обмотки будут направлены друг на друга, и тем самым компенсируют друг друга. Поэтому в рядом расположенной обмотке ЭДС не наведется или наведется, но очень малой величины.

Перейдем к практике.

Берем первую катушку (U1и U2) и соединяем ее со второй (V1 и V2) следующим образом. Напоминаю, что эти обозначения у нас условные.

Эта же схема на моем примере.

На вывод U1 и V2 подаем переменное напряжение порядка 100 (В). Можно подать напряжение и 220 (В), но я ограничился 100 (В).

После этого с помощью вольтметра или мультиметра производим измерение переменного напряжения на выводах W1 и W2.

Если мультиметр покажет некоторое значение напряжения, то первая и вторая обмотки включены согласовано. Если напряжение на выводах будет равняться нулю или иметь совсем маленькое значение, то значит обмотки включены встречно.

Смотрим, что получилось в нашем случае.

Замеряю напряжения на выводах W1 и W2. Получаю значение около 0,15 (В). Это очень маленькое значение, поэтому я делаю вывод, что обмотки я подключил встречно. Поэтому на второй обмотке я меняю местами бирочки V1 и V2 и снова провожу измерение.

После замены на выводах W1 и W2 я измерил напряжение порядка 6,8 (В). Это уже что-то похожее на правду.

Делаю вывод, что первая (U1 и U2) и вторая (V1 и V2) обмотки подключены согласовано, а значит, данная маркировка их начал и концов верна.

Осталось дело за малым – это найти начало и конец у третьей обмотки (W1 и W2). Все делаем аналогично, только подключаем их согласно схемы, приведенной ниже.

Измерение переменного напряжения проводим на выводах V1 и V2.

Получилось напряжение 6,8 (В). Значит маркировка начала и конца третьей обмотки верна.

Шаг 4

После определения начала и конца обмоток трехфазного асинхронного двигателя необходимо проверить себя. Для этого соединяем звездой или треугольником обмотки в зависимости от типа двигателя и напряжения сети. В нашем случае обмотки двигателя я соединил треугольником.

Подаю питающее трехфазное напряжение на обмотки – двигатель работает.

Можно сделать вывод, что начала и концы обмоток двигателя мы нашли правильно.

Существует еще несколько способов определения начала и концов обмоток электродвигателя, но лично я пользуюсь именно этим.

Для наглядности предлагаю посмотреть видео:

P.S. Если статья оказалась Вам полезной. то поделитесь ей со своими друзьями в социальных сетях. А если возникли вопросы по материалу данной статьи, то задавайте их в комментариях.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

Определение начала и конца обмоток электродвигателя

Бывают ситуации, когда маркировка выводов статорной обмотки электродвигателя отсутствует или нарушена, а для правильного подключения асинхронного электродвигателя в сеть необходимо правильно определить начало статорной обмотки и её конец.

Давайте определим принадлежность выводов, к соответствующим обмоткам воспользовавшись для этого мультиметром. Перед началом измерения переключаем мультиметр на 200 Ом и одним из щупов дотрагиваемся до любого из шести выводов, а вторым щупом ищем конец этой обмотки. Когда вы найдете искомый проводник, показания на дисплее мультиметра изменятся на отличное от ноля. В нашем случае это 14,7 Ом.

Вы нашли первую обмотку статора электродвигателя. Предлагаю отметить выводы отрезками кембрика (или любым удобным вам способом) с маркировкой U1 иU2.

Аналогичным способом находим оставшиеся две обмотки.

Вторую обмотку отмечаем кембриком (или любым удобным вам способом) V1 и V2, а третью W1 и W2 соответственно.

В итоге мы нашли три обмотки и от маркировали их выводы в произвольном порядке.

Теперь перейдем к следующему шагу в котором мы определим начало статорной обмотки и её конец, но сначала немного теории.

В электротехнике две обмотки, которые находятся на одном сердечнике возможно подключить согласованно или встречно.

Таким образом, при согласованном подключении двух обмоток возникает ЭДС (электродвижущая сила), складывающаяся из сумм ЭДС (электродвижущей силы) первой и второй обмотоки. То есть процесс электромагнитной индукции возникающей в первых двух обмотках наведет в расположенной рядом обмотке ЭДС, то есть напряжение.

Если же вы подключите две обмотки встречно, получается что ЭДС каждой из обмоток будет направлена друг на друга и её сумма с этих двух встречных обмоток будет равнятся нулю. Поэтому в расположенной рядом обмотке электродвижущая сила не наведётся или наведется только малой величины.

Теперь выполним все выше сказанное на практике.

Выводы U1 и U2 первой обмотки соединяем с выводами V1 и V2 второй обмотки, представленным ниже способом. Помните, что обозначения, нанесенные на выводы достаточно условные.

Выводы обмоток U2 и V1 соединяем между собой, а на выводы U1 и V2 подаем напряжение 220 Вольт.

После чего производим измерение напряжения на выводах обмотки W1 и W2, в первом случае получилось 0,15 Вольт. Полученное напряжение очень маленькое, поэтому можно сделать вывод, что обмотки подключены встречно. Отключаем напряжение и меняем выводы V1 и V2 местами.

После повторного измерения получается 6,8 Вольт. Значит обмотки подключены правильно, а маркировка их верна (рис.1).

Аналогичным способом ищем начало и конец у обмотки с выводами W1 и W2, все подключения выполняем по схеме приведенной ниже (рис.2).

Если при измерении напряжения вы получили 6,8 Вольт значит маркировка и подключение обмоток выполнено правильно.

Далее соедините обмотки вашего электродвигателя по схеме звезда или треугольник и провести испытания без нагрузки. В данном случае обмотки электродвигателя соединены по схеме звезда.

После пуска электродвигателя необходимо обратить внимание на сторону вращения вала и при необходимости поменять фазы местами для её изменения.

Материалы, близкие по теме:

определение обмоток двигателя

Зачастую, найдя какой-нибудь трехфазный двигатель, мы не можем его запустить по той простой причине, что правильно не определены начала и концы трех обмоток. Восполним этот пробел и применим для этого некоторые способы.
Способ первый:
инструмент — батарейка на от 1,5В до 4,5В(или аналогичный блок питания постоянного тока), милливольтрметр постоянного тока.
Допустим, мы вызвонили омметром обмотки и у нас имеются несколько пар проводов. Нам надо определить, где у этих пар начало обмотки, а где конец. Возьмем любую пару проводов, принадлежащих одной из обмоток. Помечаем произвольно один из выводов обмотки как начало (Н), а второй как конец (К). Подключаем милливольтметр постоянного тока на пределе единицы или десятки милливольт постоянного тока(чем меньше напряжение батареи — тем меньше предел)к паре проводов другой обмотки. Минус батарейки присоединяем к нашему условному концу (К) первой обмотки, плюс — к началу. Наблюдаем за показаниями милливольтметра. Нас интересует отклоненение стрелки прибора в момент замыкания цепи «батарейка – обмотка». Если стрелка прибора отклоняется влево за ноль, то переключаем полярность присоединения прибора ко второй обмотке, и снова замыкаем батарейку на первую обмотку. Теперь отклонения прибора в момент замыкания должны быть в положительную(правую) сторону. Тот вывод обмотки, который соединен с плюсом милливольтметра, будет началом второй обмотки, а с минусом – концом (см. рис.1). Таким же образом определяем начало и конец третьей обмотки.
Способ второй:
инструменты — понижающий трансформатор, выключатель, вольтметр.
Выбираем любую обмотку и подаем на нее напряжение с трансформатора величной, например, 6В. Это будет обмотка №1. Если при измерении вольтметром, к примеру, между обмоткой №1 и №2 вольтметр покажет, скажем, 8В — значит эти обмотки соединены одноименными концами(можно принять их за начала). Если это измерение между №1 и №2 покажет 4В — значит соединены они разноименными выводами и одну из обмоток надо развернуть концами. Аналогично определяюся концы 3-ей обмотки.

Способ третий:
инструменты — лампа накаливания на 220В, выключатель, амперметр.
Две любые обмотки двигателя, лампу, выключатель и амперметр соединяем последовательно. Измеряем и запоминаем показание. Затем концы одной из обмоток меняем местами, снова измеряем и запоминаем. Большему показанию прибора будет соответствовать соединение двух обмоток одноименными выводами. Обозначаем их концы. То же самое проделываем с третьей обмоткой.

Как определить рабочую и пусковую обмотки у однофазного двигателя

Однофазные электрические двигатели – электромеханический преобразователь энергии небольшой мощности. Конструктивно однофазный двигатель похож на трехфазный, однако статорная обмотка такого двигателя является двухфазной (основная и пусковая обмотки).
Основная (рабочая) обмотка создает магнитное поле при работе электродвигателя. Однако при подключении только рабочей обмотки к питающей сети результирующее магнитное поле будет равно нулю.

Пусковая (вспомогательная) обмотка предназначена для создания необходимого пускового момента. По способу создания пускового момента однофазные электродвигатели можно разделить на двигатели с рабочим конденсатором (конденсатор постоянно подключен к пусковой обмотке) и двигатели с пусковым конденсатором (конденсатор подключается к вспомогательной обмотке на время пуска).

По своему конструктивному исполнению основная и пусковая обмотки имеют ряд отличий. В первую очередь это сечение токопроводящих проводников. Сечение проводов рабочей обмотки больше ввиду длительного пребывания обмотки под нагрузкой. Именно это условие и используется при определении пусковой и рабочей обмоток электродвигателя. Рабочая обмотка имеет бОльшее сечение проводника, а следовательно и меньшее активное сопротивление.

Клеммная коробка однофазного электродвигателя имеет 3 или 4 вывода. Для определения пусковой и рабочей обмоток необходимо произвести измерение активного сопротивления проводников. Иногда обмотки можно различить визуально, зная что рабочая имеет бОльшее сечение.
Рабочая обмотка подключается к сети переменного тока. Один из выводов пусковой – к выводу рабочей обмотки, второй – через конденсатор к другому концу рабочей обмотки. Направление вращения двигателя определяется подключением пусковой обмотки и не зависит от полярности питающего напряжения.

Для электродвигателей с 3 выводами также необходимо произвести измерения активных сопротивлений. Довольно часто встречается комбинация сопротивлений 10 Ом, 25 Ом и 15 Ом. При этом один из выводов основной обмотки будет иметь наименьшее сопротивление (10 Ом), а второй при измерениях с двумя другими выводами покажет 10 Ом и 15 Ом. Третий вывод будет выводом пусковой обмотки. Направление вращения такого двигателя можно изменить лишь изменением схемы соединения обмоток, для чего необходимо произвести разборку электродвигателя.

Всего комментариев: 0

Распределенные обмотки двигателя | Техпривод

Обмотки электродвигателя могут иметь различную форму. В промышленных двигателях переменного тока (асинхронных и синхронных с постоянными магнитами) чаще всего используются 3-фазные распределенные обмотки. О них и пойдет речь в статье.

Конструктивные особенности

Распределенные обмотки применяются для создания в воздушном зазоре электродвигателя синусоидального распределения магнитодвижущей силы (МДС). Эта сила возникает при протекании по фазным обмоткам сбалансированных переменных токов. Именно МДС в сочетании с конструкцией магнитной цепи электродвигателя служит источником бегущей волны магнитного потока в воздушном зазоре, создающей требуемый крутящий момент.

Распределенная обмотка включает в себя несколько катушек. Их число зависит от количества пазов статора, количества фаз (в нашем случае 3) и полюсов электродвигателя.

Катушка занимает несколько пазов. В обмотке с полным шагом средний охват катушек соответствует количеству пазов, равному полюсному делению — расстоянию между осями двух соседних полюсов (360° / количество полюсов). Обмотка с укороченным шагом охватывает меньшее количество пазов. На рисунке показана обмотка с полным шагом для стандартного 4-полюсного электродвигателя.

Типичные проблемы

Часть обмотки, расположенная в пазах статора, обеспечивает формирование крутящего момента. Остальная ее часть, концевые обмотки, в этом процессе не участвует, поэтому нужно тщательно подходить к проектированию двигателя, чтобы снизить нецелесообразный расход дорогостоящей меди. Кроме того, высокая теплоотдача двигателя обуславливает необходимость плотной укладки витков в пазы и терморегулирования концевой обмотки. Эти факторы непросто учесть в силу особенностей производства электродвигателей. Идеальная распределенная обмотка должна иметь бесконечное число катушек, размещенных в бесконечном количестве пазов. В этом случае пространственное распределение магнитодвижущей силы представляло бы собой идеальную синусоиду. Разумеется, на практике подобное невозможно реализовать, поэтому приходится искать компромисс для достижения оптимальной производительности двигателя.

Об изоляции

В целях предотвращения коротких замыканий и отказа электродвигателя катушки разных фаз должны быть изолированы друг от друга и от сердечника статора. Изоляция создает дополнительные тепловые барьеры, ограничивающие возможность выхода тепла из привода наружу. Кроме того, между проводами обмотки, а также между изоляцией, обмоткой и сердечником статора имеются воздушные полости. Эти полости заполняются смолой с помощью пропитки, что улучшает теплопередачу и изоляцию обмотки.

На что влияет обмотка

Электродвигатели используются в самых разных областях, что обуславливает различные требования к их конструкции. Характер обмотки напрямую влияет на часть этих требований:

минимизация потерь от высших гармоник для повышения КПД
снижение пульсаций крутящего момента
снижение акустического шума и вибраций

Разные схемы обмотки позволяют достичь одинаковых электрических характеристик электродвигателя. Выбор той или иной схемы определяется производственными возможностями, которые сильно зависят от уровня автоматизации.

Другие полезные материалы:
Сервопривод или шаговый двигатель?
FAQ по электродвигателям
6 способов регулировки скорости двигателя

Запуск электродвигателя по схеме «звезда-треугольник»

Практически любое производство в наши дни не обходится без мощного асинхронного электродвигателя. При запуске такого двигателя пусковой ток в 3-8 раз превышает значение номинального тока, необходимого для работы в нормально-устойчивом режиме.

Большой пусковой ток необходим для того, чтобы раскрутить ротор из состояния покоя. Для этого необходимо приложить гораздо больше усилий, чем для дальнейшего поддержания постоянного числа оборотов в заданный промежуток времени. Значительные величины пусковых токов у асинхронных двигателей являются весьма нежелательным явлением, поскольку это может приводить к кратковременной нехватке энергии для другого подключенного к этой же сети оборудования (падению напряжения). Масса примеров такого влияния встречается как на производстве, так и в быту. Первое, что вспоминается — это «мигание» электрической лампочки при работе сварочного аппарата, но бывают случаи серьезнее: просадка напряжения может стать причиной бракованной партии товара на производстве, что ведет к большим финансовым и трудовым затратам. Большой пусковой ток также может вызвать ощутимые тепловые перегрузки обмотки электродвигателя, в результате чего происходит старение изоляции, ее повреждение и в конечном итоге может произойти сгорание двигателя.

Все это послужило мотивом для поиска решения по минимизации токов пуска. Одним из таких решений является метод запуска двигателя по схеме «звезда-треугольник». Для начала разберемся что же такое «звезда», а что — «треугольник», и чем они отличаются друг от друга. Звезда и треугольник являются самыми распространенными и применяемыми на практике схемами подключения трехфазных электродвигателей. При включении трехфазного электродвигателя «звездой» (см. Рисунок 1) концы обмоток статора соединяются вместе, соединение происходит в одной точке, называемой нулевой точкой или нейтралью. Трехфазное напряжение подается на начало обмоток.

Рисунок 1 — Схема подключения «звезда»

При соединении обмоток статора «звездой», соотношение между линейным и фазным напряжениями выражается формулой:

Uл=Uф⋅3U _л= U _ф cdot sqrt{3}

где:
U_л — напряжение между двумя фазами;
U_ф — напряжение между фазой и нейтральным проводом;
Значения линейного и фазного токов совпадают, т. е. I_л = I_ф.

При включении трехфазного электродвигателя по схеме «треугольник» (см. Рисунок 2) обмотки статора электродвигателя соединяются последовательно. Таким образом, конец одной обмотки соединяется с началом следующей, напряжение в этом случае подается на точки соединения обмоток. При соединеии обмоток статора «треугольником» напряжение на фазе равно линейному напряжению между двумя проводами: U_л = U_ф.

Рисунок 2 — Схема подключения «треугольник»

Однако ток в линии (сети) больше, чем ток в фазе, что описывается формулой:

Iл=Iф⋅3I _л=I _ф cdot sqrt{3}

где:
I_л — линейный ток;
I_ф — фазный ток.

Получается, что соединяя обмотки «звездой», мы уменьшаем линейный ток, чего изначально и добивались. Но есть и обратная сторона этой схемы: как мы видим из формулы, пусковой момент двигателя прямо пропорционален фазному напряжению:

Mn=m⋅U2⋅r2´⋅p2⋅π⋅f((r1+r2´)2+(x1+x2´)2)M _n = { m cdot U^2 cdot acute r_2 cdot p } over { 2 cdot %pi cdot f( ( r _1 + acute r _2 )^2 + ( x_1 + acute x_2 )^2 )}

где:
U — фазное напряжение обмотки статора;
r₁ — активное сопротивление фазы обмотки статора
r₂ — приведенное значение активного сопротивления фазы обмотки ротора;
x₁ — индуктивное сопротивление фазы обмотки статора;
x₂ — приведенное значение индуктивного сопротивления фазы обмотки неподвижного ротора;
m — количество фаз;
p — число пар полюсов.

Чтобы было нагляднее, давайте рассмотрим пример: предположим, что рабочей схемой обмотки асинхронного электродвигателя является «треугольник», а линейное напряжение питающей сети равно 380 В, сопротивление обмотки статора Z = 10 Ом. Если обмотки во время пуска подключены «звездой», то уменьшатся напряжение и ток в фазах:

Uф=Uл3=3803=220ВU _ф= {U _л} over { sqrt{3} } = {380} over {sqrt{3}} =220В

Фазный ток равен линейному току и равен:

Iф=Iл=UфZ=22010=22AI _ф=I _л= {U _ф} over {Z } = {220} over {10} =22A

После того, как двигатель набрал необходимые обороты, т. е. разогнался, переключаем обмотки со «звезды» на «треугольник», в этом случае получаем совершенно другие значения тока и напряжения:

Uф=Uл=380BU _ф=U _л =380B Iф=UфZ=38010=38AI _ф = {U _ф} over {Z} = {380} over {10}=38A Iл=3⋅Iф=3⋅38=65,8AI _л= sqrt{3} cdot I _ф=sqrt{3} cdot38=65,8A

Соответственно, при пуске двигателя по схеме «звезда», фазное напряжение в √3 раз меньше линейного, а по схеме «треугольник» — они равны. Отсюда следует, что момент при пуске по схеме «звезда» в 3 раза меньше, а значит, запуская двигатель по этой схеме, мы не сможем добиться выхода двигателя на номинальную мощность. Решая одну проблему возникает вторая, не менее острая, чем повышенные пусковые токи. Но единое решение все-таки есть: необходимо скомбинировать схемы подключения двигателя так, чтобы при пуске мощного двигателя не было больших токов в сети, а после того, как двигатель выйдет на необходимые для его работы обороты, происходит переключение на схему «треугольник», что позволяет работать со 100% нагрузкой без каких-либо проблем.

С поставленной задачей прекрасно справляется реле времени Finder 80.82. При подаче питания на реле, мгновенно замыкается контакт, который отвечает за подключение по схеме «звезда». После заданного промежутка времени, на котором обороты двигателя достигают рабочей частоты, контакт схемы «звезда» размыкается и замыкается контакт, который отвечает за подключение по схеме «треугольник». Контакты останутся в таком положении до снятия питания с реле. Наглядная диаграмма работы данного реле представлена на Рисунке 3.

Рисунок 3 — Временная диаграмма реле времени 80.82

Рассмотрим более подробно реализацию данной схемы на практике. Она применима только для двигателей, у которых на шильдике указано «Δ/Y 380/660В». На Рисунке 4 представлена силовая часть схемы «звезда-треугольник», в которой используется три электромагнитных пускателя.

Рисунок 4 — Силовая часть схемы «звезда-треугольник»

Как было описано ранее, для управления переключением со схемы «звезда» на схему «треугольник» необходимо воспользоваться реле Finder 80.82. На Рисунке 5 представлена схема управления с помощью данного реле.

Рисунок 5 — Управление схемой «звезда-треугольник»

Разберем алгоритм работы данной схемы:

После нажатия кнопки S1.1, запитывается катушка пускателя КМ1, в результате чего, замыкаются силовые контакты КМ1 и при помощи дополнительного контакта КМ1. 1 реализуется самоподхват пускателя. Одновременно подается напряжение на реле времени U1. Замыкаются контакты реле времени 17-18 и включается пускатель КМ2. Таким образом, происходит запуск двигателя по схеме «звезда». По истечении времени Т (см. Рисунок 3), контакт реле времени 17-18 мгновенно разомкнется, пройдет задержка времени Tu, и замкнется контакт 17-28. Вследствие чего, сработает пускатель КМ3, который осуществляет переключение на схему «треугольник». Нормально замкнутые контакты пускателей КМ2.2 и КМ3.2 используется для предотвращения одновременного включения пускателей КМ2 и КМ3. Чтобы защитить двигатель от перегрузки, в силовой цепи установлено тепловое реле КК1. В случае перегрузки, тепловое реле разомкнет силовую цепь и цепь управления через контакт КК1.1. Остановка двигателя происходит при нажатии кнопки S1.2, которая разрывает цепь самоподхвата и обесточит катушку пускателя КМ1.

Обобщая написанное, можно сделать вывод, что для облегчения пуска мощного электродвигателя, рекомендуется изначально запускать его по схеме «звезда», что позволяет значительно снизить пусковые токи, уменьшить просадку напряжения в сети, но не позволяет двигателю выйти на номинальный режим работы. Для выхода двигателя на номинальный режим необходимо осуществить переключение обмоток статора на схему «треугольник». Схема переключения обмоток со «звезды» в «треугольник» реализована с помощью реле времени Finder 80.82, в котором устанавливается время разгона электродвигателя.

Список использованной литературы:

ГОСТ 11828-86 «Определение вращающих моментов и пусковых токов».
Вешеневский С. Н. Характеристики двигателей в электроприводе. // Издание 6-е, исправленное — Москва, Издательство «Энергия», 1977
Войнаровский П. Д. Электродвигатели // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: в 86 т. (82 т. и 4 доп.) — СПб., 1890—1907

Звезда или треугольник. Оптимальное подключение асинхронного электродвигателя | RuAut

Двигатели асинхронного типа имеют целый набор безусловных достоинств. Среди плюсов асинхронных двигателей в первую очередь хочется назвать высокую производительность и надежность их эксплуатации, совсем небольшую стоимость и неприхотливость ремонта и обслуживания двигателя, а также способность переносить достаточно высокие перегрузки механического типа. Все эти достоинства, которыми обладают асинхронные двигатели, обусловлена тем, что данный тип двигателей имеет очень простую конструкцию. Но, не смотря на большое число достоинств, асинхронным двигателям присущи и их определенные отрицательные моменты.

В практической работе принято использовать два основных способа подключения трёхфазных электродвигателей к электросети. Эти способы подключения носят названия: «подключение методом звезды» и «подключение методом треугольника».

Когда выполняется соединение трёхфазного электродвигателя по типу подключения «звезда», тогда соединение концов обмоток статора электродвигателя происходит в одной точке. При этом трехфазное напряжение подают на начала обмоток. Ниже, на рисунке 1, наглядно проиллюстрирована схема подключения асинхронного двигателя «звездой».

Когда выполняется соединение трёхфазного электродвигателя по типу подключения «треугольник», тогда обмотки статора электродвигателя присоединяются последовательно друг за другом. При этом начало последующей обмотки соединяется с концом предыдущей обмотки и так далее. Ниже, на рисунке 2, наглядно проиллюстрирована схема подключения асинхронного двигателя «треугольником».

Если не вдаваться в теоретические и технические основы электротехники, то можно принять на веру тот факт, что работа тех электродвигателей, у которых обмотки подключены по схеме «звезда», является более мягкой и плавной, чем у электродвигателей, обмотки которых соединены по схеме «треугольник». Но тут же стоит обратить внимание на ту особенность, что электродвигатели, обмотки которых подключены по схеме «звезда», не способны развить полную мощность, заявленную в паспортных характеристиках. В том случае, если соединение обмоток выполнено по схеме «треугольник», то электродвигатель работает на максимальную мощность, которая заявлена в техническом паспорте, но при этом имеют место быть очень высокие значения пусковых токов. Если произвести сравнение по мощности, то электродвигатели, чьи обмотки будут соединены по схеме «треугольник», способны выдавать мощность в полтора раза выше, чем те электродвигатели, обмотки которых подключены по схеме «звезда».

Основываясь на всем вышеописанном, для того, чтобы снизить токи при запуске, целесообразно применять подключение обмоток по комбинированной схеме «треугольник-звезда». Особенно такой тип подключения актуален для электродвигателей, обладающих большей мощностью. Таким образом, в связи с соединением по схеме «треугольник- звезда» изначально запуск выполняется по схеме «звезда», а после того, как электродвигатель «набрал обороты», выполняется переключение в автоматическом режиме по схеме «треугольник».

Схема управления электродвигателем представлена на рисунке 3.

Рис. 3 Схема управления

Еще один вариант схемы управления электродвигателем заключается в следующем (рис. 4).

Рис. 4 Схема управления двигателем

На контакт NC (нормально закрытый) реле времени K1, а также на контакт NC реле K2, в цепи катушки пускателя КЗ, подаётся напряжение питания.

После того, как произойдет включение пускателя КЗ, нормально закрытыми контактами КЗ расцепляются цепи катушки пускателя K2 (запрет случайного включения). Контакт КЗ в цепи питания катушки пускателя K1 замыкается.

Когда запускается магнитный пускатель K1, в цепи питания его катушки замыкаются контакты K1. Реле времени включается в то же самое время, контакт этого реле K1 в цепи катушки пускателя КЗ размыкается. А в цепи катушки пускателя K2 – замыкается.

При отключении обмотки пускателя КЗ, замкнётся контакт КЗ в цепи катушки пускателя K2. После того, как пускатель K2 включится, он размыкает своими контактами K2 цепь питания катушки пускателя КЗ.

Трёхфазное напряжение питания подаётся на начало каждой из обмоток W1, U1 и V1 с помощью силовых контактов пускателя K1. Когда срабатывает магнитный пускатель КЗ, тогда при помощи его контактов КЗ выполняется замыкание, посредством которого между собой соединяются концы каждой из обмоток электродвигателя W2, V2 и U2. Таким образом, выполняется подключение обмоток электродвигателя по схеме соединения «звезда».

Реле времени, объединенное с магнитным пускателем K1, сработает спустя определенное время,. При этом происходит отключение магнитного пускателя КЗ и одновременное включение магнитного пускателя K2. Таким образом силовые контакты пускателя K2 замкнутся и напряжение питания будет подано на концы каждой из обмоток U2, W2 и V2 электродвигателя. Иными словами, электродвигатель включается по схеме подключения «треугольник».

Для того, чтобы электродвигатель запустить по схеме соединения «треугольник-звезда», различные изготовители производят специальные пусковые реле. Данные реле могут носить разнообразные названия, например, реле «старт-дельта» или «пусковое реле времени», а также и некоторые другие. Но назначение всех этих реле заключается в одном и том же.

Типовая схема, выполненная с реле времени, предназначенном для запуска, то есть реле «треугольник-звезда», для осуществления управления запуска трехфазного электродвигателя асинхронного типа представлена на рисунке 5.

Рис.5 Типовая схема с пусковым реле времени (реле «звезда/треугольник») для управления запуском трехфазного асинхронного двигателя.

Итак, подытожим все вышеописанное. Для того, чтобы понизить пусковые токи осуществлять запуск электродвигателя требуется в определенной последовательности, а именно:

сперва электродвигатель запускают на пониженных оборотах соединённым по схеме «звезда»;
затем электродвигатель соединяют по схеме «треугольник».

Первоначальный запуск по схеме «треугольник» создаст максимальный момент, а последующее соединение по схеме «звезда» (для которой в 2 раза меньше пусковой момент) с продолжением работы в номинальном режиме, когда двигатель «набрал обороты», произойдёт переключение на схему соединения «треугольник» в автоматическом режиме. Но не стоит забывать о том, какая нагрузка создается перед запуском на валу, так как вращающий момент при соединении по схеме «звезда» ослаблен. По этой причине маловероятно, что данный метод запуска будет приемлем для электродвигателей с высокой нагрузкой, так как они в таком случае могут потерять свою работоспособность.

Как проверить свои обмотки 101

Обмотки двигателя представляют собой токопроводящие провода, намотанные на магнитопровод; они обеспечивают путь прохождения тока для создания магнитного поля для вращения ротора. Как и любая другая часть мотора, обмотка может выйти из строя. Когда обмотки двигателя выходят из строя, сами проводники выходят из строя очень редко, скорее, это происходит из-за полимерного покрытия (изоляции), окружающего проводники. Полимерный материал является органическим по своему химическому составу и может изменяться из-за старения, карбонизации, нагрева или других неблагоприятных условий, которые вызывают изменение химического состава полимерного материала.Эти изменения невозможно обнаружить визуально или даже с помощью традиционных инструментов для электрических испытаний, таких как омметры или мегомметры.

Внезапный отказ какой-либо части двигателя приведет к потере производительности, увеличению затрат на техническое обслуживание, потере или повреждению капитала и, возможно, к травмам персонала. Поскольку большая часть нарушений изоляции происходит со временем, технология MCA обеспечивает измерения, необходимые для выявления этих небольших изменений, которые определяют состояние системы изоляции обмотки.Знание того, как проверять свои обмотки, позволит вашей команде проявить инициативу и принять соответствующие меры, чтобы предотвратить нежелательный отказ двигателя.

Как проверить изоляцию грунтовых стен

Замыкание на землю или короткое замыкание на землю происходит, когда значение сопротивления изоляции заземленной стены уменьшается и позволяет току течь на землю или открытую часть машины. Это создает проблему безопасности, поскольку обеспечивает путь питающего напряжения от обмотки до рамы или других открытых частей машины. Для проверки состояния изоляции грунтовых стен производятся измерения от выводов обмоток Т1, Т2, Т3 до земли.

Передовой опыт проверяет извилистый путь к земле. Этот тест обеспечивает подачу постоянного напряжения на обмотку двигателя и измеряет, сколько тока проходит через изоляцию на землю:

1) Проверить двигатель без напряжения с помощью исправно работающего вольтметра.

2) Подключите оба измерительных провода прибора к заземлению и проверьте надежность соединения провода прибора с землей.Измерьте сопротивление изоляции относительно земли (IRG). Это значение должно быть 0 МОм. Если отображается любое значение, отличное от 0, повторно подключите измерительные провода к земле и повторите тестирование, пока не будет получено значение 0.

3) Снимите один из тестовых проводов с земли и подключите к каждому из проводов двигателя. Затем измерьте значение сопротивления изоляции каждого вывода относительно земли и убедитесь, что значение превышает рекомендованное минимальное значение для напряжения питания двигателя.

NEMA, IEC, IEEE, NFPA предоставляют различные таблицы и инструкции по рекомендуемому испытательному напряжению и минимальным значениям изоляции относительно земли в зависимости от напряжения питания двигателя.Этот тест определяет любые слабые места в системе изоляции грунтовых стен. Коэффициент рассеяния и проверка емкости относительно земли обеспечивают дополнительную индикацию общего состояния изоляции. Процедура испытаний для этих испытаний такая же, но вместо подачи напряжения постоянного тока применяется сигнал переменного тока, чтобы обеспечить лучшее отображение общего состояния изоляции заземляющей стены.

Как проверить свои обмотки на наличие проблем с подключением, обрыва или короткого замыкания

Проблемы с подключением: Проблемы с подключением создают дисбаланс тока между фазами в трехфазном двигателе, что вызывает чрезмерный нагрев и преждевременное нарушение изоляции.

Размыкания : Размыкания происходят, когда проводник или проводники разрываются или разъединяются. Это может помешать запуску двигателя или заставить его работать в «однофазном» состоянии, что потребляет избыточный ток, перегрев двигателя и преждевременный выход из строя.

Короткое замыкание: Короткое замыкание возникает при разрыве изоляции, окружающей проводники обмотки между проводниками. Это позволяет току течь между проводниками (короткими), а не через проводники. Это вызывает нагрев в месте короткого замыкания, что приводит к дальнейшему разрушению изоляции между проводниками и, в конечном итоге, к выходу из строя.

Испытание на наличие повреждений обмотки требует выполнения серии измерений переменного и постоянного тока между выводами двигателя и сравнение измеренных значений, если измерения выполнены в сбалансированном состоянии, обмотка в порядке, если указаны несбалансированные повреждения.

Рекомендуемые размеры:

1) Сопротивление

2) Индуктивность

3) Импеданс

4) Фазовый угол

5) Частотная характеристика тока

Проверьте состояние обмотки, проверив следующие соединения:

Показание должно быть в пределах 0. От 3 до 2 Ом. Если 0, значит короткое замыкание. Если оно больше 2 Ом или бесконечно, есть обрыв. Вы также можете высушить разъем и повторно протестировать его, чтобы получить более точные результаты. Проверьте вставки на наличие следов пригорания, а кабели на износ.

Несимметрия сопротивления указывает на проблемы с подключением, если эти значения не сбалансированы более чем на 5% от среднего, это указывает на слабое соединение с высоким сопротивлением, коррозию или другие отложения на клеммах двигателя. Очистите провода двигателя и повторите тест.

Обрыв обозначается бесконечным значением сопротивления или импеданса.

Если фазовый угол или частотные характеристики тока не сбалансированы более чем на 2 единицы от среднего, это может указывать на короткое замыкание обмотки. На эти значения может повлиять положение ротора с короткозамкнутым ротором во время испытаний. Если полное сопротивление и индуктивность не сбалансированы более чем на 3% от среднего, рекомендуется повернуть вал примерно на 30 градусов и провести повторное испытание. Если дисбаланс следует за положением ротора, дисбаланс может быть результатом положения ротора.Если дисбаланс остается прежним, указывается неисправность статора.

Традиционные приборы для испытания двигателей не могут эффективно тестировать или проверять обмотки двигателя

Традиционными инструментами, используемыми для проверки двигателей, были мегомметр, омметр или иногда мультиметр. Это связано с наличием этих инструментов на большинстве заводов. Мегомметр используется для проверки безопасности электрического оборудования или систем, а мультиметр используется для выполнения большинства других электрических измерений.Однако ни один из этих инструментов по отдельности или вместе не предоставляет информацию, необходимую для правильной оценки состояния системы изоляции двигателя. Мегомметр может определить слабые места в изоляции заземления двигателя, но не может определить общее состояние системы изоляции. Он также не дает информации о состоянии системы изоляции обмоток. Мультиметр выявляет проблемы с подключением и обрыв в обмотках двигателя, но не предоставляет информации об изоляции между обмотками.

Испытательные обмотки с анализом цепи двигателя (MCA ™)

Анализ цепи двигателя (MCA ™) — это метод без напряжения, с помощью которого можно тщательно оценить состояние вашего двигателя путем проверки обмоток и других деталей. Он прост в использовании и быстро дает точные результаты. ALL-TEST PRO 7 ™, ALL-TEST PRO 34 ™ и другие продукты MCA ™ можно использовать на любом двигателе, чтобы выявить потенциальные проблемы и избежать дорогостоящего ремонта. MCA полностью проверяет систему изоляции обмотки двигателя и выявляет раннее ухудшение системы изоляции обмотки, а также неисправности в двигателе, которые приводят к отказу.MCA также диагностирует неплотные и неисправные соединения, когда тесты выполняются с контроллера мотора.

Запросите ценовое предложение на оборудование для испытаний двигателей сегодня

Тестирование двигателей необходимо, поскольку двигатели выходят из строя, и тестирование может выявить проблемы, которые помогут предотвратить отказ. В ALL-TEST Pro у нас есть широкий выбор продуктов для тестирования двигателей, подходящих для многих отраслей промышленности. Мы работали с техниками из пищевой промышленности, небольших моторных мастерских, электротехники и многого другого. По сравнению с конкурентами наши машины являются самыми быстрыми и легкими, обеспечивая при этом ценные результаты без необходимости дополнительной интерпретации данных.

Запросите расценки на нашем веб-сайте сегодня, чтобы получить информацию о ценах на нашу продукцию для испытаний двигателей. Для получения дополнительной информации о том, как проверить свои обмотки, свяжитесь с нашей командой онлайн.

Обмотки двигателя

: в чем различия?

Обмотки двигателя могут иметь разные формы. Однако трехфазные распределенные обмотки чаще всего используются в двигателях переменного тока для промышленного применения, чему и будет уделено основное внимание в данной статье. Последующее обсуждение в равной степени применимо к использованию этого типа обмотки в асинхронных двигателях или синхронных двигателях с постоянными магнитами.

Целью распределенной обмотки является создание синусоидального распределения магнитодвижущей силы (MMF) в воздушном зазоре двигателя. Этот MMF образуется, когда в фазных обмотках протекает сбалансированный набор трехфазных токов переменного тока. Это MMF в сочетании с конструкцией магнитной цепи двигателя, которая создает бегущую волну магнитного потока в воздушном зазоре для создания необходимого крутящего момента двигателя.

Обмотки состоят из нескольких катушек, намотанных из изолированной медной или, в некоторых случаях, алюминиевой проволоки.Несколько жил провода можно соединить параллельно, чтобы сформировать единый проводник, который затем наматывают в катушку, имеющую несколько витков. Количество витков будет зависеть от конкретных требований к конструкции.

Распределенная обмотка состоит из нескольких катушек, вставленных в пазы статора двигателя, как показано ниже. Количество катушек будет зависеть от количества пазов статора, количества фаз (в нашем случае 3) и количества полюсов двигателя, p.

Каждая катушка будет охватывать несколько слотов.Обмотка с полным шагом будет иметь катушки, средний пролет которых соответствует количеству пазов, равных полюсному шагу или 360 ° / p, тогда как обмотка с коротким шагом будет занимать меньше пазов. На рисунке ниже показана обмотка с полным шагом для типичного 4-полюсного двигателя.

Статор 4-полюсного двигателя с 3-фазной распределенной обмоткой

Часть обмотки будет в пазу, где она способствует созданию крутящего момента двигателя. Остальное будет в концевых обмотках, которые не способствуют созданию крутящего момента двигателя.Поэтому необходим тщательный дизайн, чтобы избежать ненужных потерь дорогой меди. Кроме того, из-за хороших тепловых характеристик возникает необходимость в высоком заполнении пазов и регулировании теплового режима торцевой обмотки. Эти факторы часто ограничиваются соображениями производственного процесса. Идеальная распределенная обмотка будет иметь бесконечное количество катушек, размещенных в бесконечном количестве пазов, так что пространственное распределение MMF представляет собой идеальную синусоиду. На практике это явно невозможно, поэтому необходимо найти лучший компромисс для достижения требуемой производительности.

Катушки разных фаз необходимо изолировать друг от друга и от сердечника статора во избежание короткого замыкания и выхода из строя. Изоляция представляет собой дополнительные тепловые барьеры, которые ограничивают способность передавать тепло изнутри машины наружу. Между проводами обмотки и между изоляцией, обмоткой и сердечником статора будут образовываться воздушные пустоты. Эти пустоты заполняются смолой с использованием процесса пропитки, который улучшает теплопередачу и дополнительно улучшает изоляцию обмотки.

Применения электродвигателей многочисленны и разнообразны. Различные приложения предъявляют разные требования к конструкции двигателя. Некоторые из этих требований будут зависеть от конструкции обмотки и могут включать:

Минимизация потерь на гармоники для повышения эффективности
Уменьшить пульсации крутящего момента
Снижение акустического шума и вибрации

Для достижения одинаковых электрических характеристик возможно несколько схем обмотки. Выбор этих схем будет определяться производственными ограничениями, на которые сильно влияет уровень автоматизации, используемый для производства обмотки.

В таблице ниже приведены некоторые из наиболее распространенных конфигураций обмоток вместе с основными критериями выбора.

Совершенно очевидно, что необходимо найти серьезные компромиссы между техническими требованиями, сложностью процесса, уровнем автоматизации и стоимостью. Это означает, что конструкторы двигателей должны тесно сотрудничать с производителями, чтобы определить наилучшее общее решение.

Если вам нужна поддержка по вашему двигателю, напишите нам по адресу [email protected]

Усовершенствованные материалы для обмоток электродвигателей и генераторов

Можно разработать более эффективные и экологически безопасные двигатели, сосредоточив внимание на конструкции двигателя по частям, чтобы определить, где новые материалы или конструкции могут быть использованы для максимального повышения общей эффективности. Повышение эффективности конструкции и эксплуатации двигателя начинается с самого основного, но, возможно, самого важного компонента двигателя: обмоток. Обмоточные материалы часто представляют собой изолированные провода, плотно обернутые вместе в плотную катушку, предназначенную для создания магнитного поля в ответ на электрический ток. Превосходные обмотки электродвигателей могут стать ключом к повышению производительности электродвигателей в будущем. Конечно, потребность в эффективности и улучшенных характеристиках выходит за рамки электродвигателей, а также относится к другим устройствам, требующим плотной катушки изолированного провода, таким как генераторы, трансформаторы и электромагниты.

Возможность делать двигатели легче и меньше необходима для достижения более высоких показателей энергоэффективности. В этой статье мы сосредоточимся на части обмотки или магнитопровода двигателя и рассмотрим общие или современные материалы, которые используются для этих частей, или которые могут быть использованы в будущем для улучшения веса, прочности, гибкости, теплового / электрического проводимость и стоимость конструкций обмоток двигателей и генераторов.

Медь

Медь является наиболее распространенным выбором для магнитной проволоки из-за ее высокой проводимости и относительно низкой стоимости.Для большинства двигателей, подобных показанному ниже, мы используем медь с очень тонким эмалевым покрытием и плотно наматываем провод, чтобы создать обмотку, которая будет создавать электромагнитное поле для привода двигателя.

Фотография двигателя дрона, показанная выше, дает нам представление о том, сколько меди попадает в двигатель и почему вес материала важен для повышения эффективности двигателя. Если бы мы могли легко уменьшить вес всей этой меди на двигателе и сохранить его выходную мощность, это резко уменьшило бы количество энергии, необходимое для управления дроном.Медь — отличный выбор для обмоток двигателя из-за ее высокой проводимости и относительно невысокой стоимости, но это также очень плотный и тяжелый материал; это еще более серьезная проблема для двигателей, используемых в электромобилях или самолетах, которые должны быть легкими. Медь отлично подходит для большинства двигателей, но, учитывая вес, прочность и стабильность при высоких температурах или других сложных условиях, мы должны рассмотреть некоторые другие потенциально лучшие материалы.

Алюминий

Если бы мы рассматривали только вес, алюминиевый провод был бы отличным выбором для изготовления магнитопровода.Алюминий — это коммерчески доступный вариант магнитного провода, но поскольку он менее проводящий, чем медь, для создания такой же выходной мощности потребуются провода большего диаметра и, соответственно, более крупные двигатели. Кроме того, алюминий более склонен к усталости при изгибе и, вероятно, легче ломается после повторяющихся движений. Еще одним недостатком алюминия является повышенная вероятность коррозии и сложность содержания контактов в чистоте, что приводит к более высокому локальному сопротивлению и возможности теплового отказа в точках соединения.Усовершенствования можно получить, используя комбинацию алюминия с другими металлами для увеличения проводимости, сохраняя тот же физический размер двигателя и такую же выходную мощность, что и у двигателя с медными обмотками, при этом уменьшая вес.

Золото и серебро

Провода из золота и серебра обладают низким сопротивлением и более устойчивы к коррозии, чем алюминий или медь; на самом деле серебро проводит электричество немного лучше, чем сама медь. Однако и золото, и серебро существенно дороже меди.Повышенная стоимость и низкая доступность этих материалов затруднит превращение этих материалов в основные магнитопроводы для электромобилей и самолетов

Углеродные нанотрубки (УНТ)

Волокна и пряжа из углеродных нанотрубок привлекли внимание производителей электродвигателей и энергетики благодаря невероятному сочетанию свойств, предлагаемых материалами УНТ. Волокна и пряжа из углеродных нанотрубок предлагают очень гибкий, прочный и легкий вариант для конструкций обмоток двигателей.Углеродные нанотрубки также обладают более высокой проводимостью, чем медь, на молекулярном уровне, хотя еще не было продемонстрировано, что нити УНТ могут достичь такого уровня проводимости в масштабе макроскопических волокон.

Современные волокна из углеродных нанотрубок имеют проводимость на 15-20% от проводимости меди; Учитывая это, необходимы дальнейшие улучшения, прежде чем волокна УНТ смогут стать конкурентоспособным материалом для большинства типов магнитной проволоки. Использование волокон CNT в двигателях, работающих на более высоких частотах, может дать преимущество, поскольку электрические характеристики меди ухудшаются при работе на более высоких частотах по сравнению с волокнами CNT.

Гибкость волокон CNT значительно превосходит медь, они более сопоставимы с гибкостью текстильных нитей, способных выдерживать миллионы циклов изгиба. В сочетании с высокой прочностью этот уровень гибкости может позволить повысить эффективность упаковки обмоток двигателя и обеспечить более быстрые и надежные методы установки для создания улучшенных конструкций из магнитопроводов. Волокна и пряжа из УНТ также являются самым легким вариантом для магнитной проволоки, поскольку она в 9 раз легче медной проволоки и в 3 раза легче алюминиевой.

Одним из основных недостатков использования нитей CNT в качестве обмоток двигателя является стоимость материала; эти волокна в настоящее время являются одной из более дорогих альтернатив алюминию и меди и дороже золота и серебра. По мере увеличения спроса на волокна из углеродных нанотрубок и развития технологий производства волокна из углеродных нанотрубок могут начать становиться более конкурентоспособными в области магнитных проводов, если говорить о цене за фунт.

Форма проволоки

Выбор материала играет большую роль в определении подходящего кандидата на магнитный провод, но изменение формы провода также может раскрыть больший потенциал для повышения эффективности.Форма и состав каждого из материалов, которые мы обсуждали до сих пор, могут быть до некоторой степени изменены; например, большинство материалов для проводки обычно имеют круглое поперечное сечение, но также могут иметь форму пленки или ленты. Основным преимуществом формы ленты является повышенная плотность упаковки по сравнению с круглой проволокой. Более высокая плотность упаковки может привести к более компактному двигателю с той же выходной мощностью; однако эта конструкция имеет некоторые недостатки. Общие проблемы с проводом в формате ленты включают сохранение тепла, гибкость и сложность установки.При правильном сочетании изоляционных материалов гибкость, теплоемкость и прочность пленок из углеродных нанотрубок могут сделать их интересным вариантом для разводки плоских магнитов.

Гибридный провод

Вместо того, чтобы рассматривать только один материал для улучшения магнитной проводки, мы также должны учитывать, что сочетание правильных материалов может дать лучший результат. Не все электродвигатели и генераторы сконструированы одинаково, и не все двигатели и генераторы пытаются выполнять одну и ту же работу; Когда мы сравниваем требования к самолетам и требованиям локомотивов, мы видим большое количество различий (одна из которых заключается в том, насколько критическим может быть вес двигателя). Единственное требование, которое является универсальным для любого приложения, — это повышение эффективности энергопотребления. Тем не менее, разработчики будущих моторных технологий должны учитывать потребности каждого отдельного приложения и сохранять непредвзятость в отношении материалов, которые могут обеспечить надлежащий гибридный материал для достижения желаемой цели.

Хорошим примером гибридной проволоки является комбинация медных и углеродных нанотрубок. Эта комбинация материалов может обеспечить провода с термической стабильностью намного выше, чем у одной меди.Для двигателей, которые работают на более высоких частотах и в более высоких диапазонах температур, мы могли бы увидеть, что композит CNT-Cu может стать следующей версией коммерчески выпускаемой меди в качестве магнитной проволоки для поддержания эффективности электродвигателей и генераторов, работающих в суровых и сложных условиях.

В видео ниже мы кратко рассмотрим некоторые экспериментальные работы, которые были выполнены в DexMat для создания композитных проводов CNT-Cu. Здесь мы используем процесс гальваники, чтобы покрыть нить углеродных нанотрубок слоем меди.В результате этого процесса получается полезный гибридный материал, сочетающий в себе проводимость металлической меди с прочностью и долговечностью легкой пряжи из углеродных нанотрубок.

Заключение

Быстро улучшающаяся проводимость и превосходные термические свойства нитей и пленок из УНТ в сочетании с их легким весом, высокой прочностью, гибкостью и возможностью комбинирования с другими материалами могут стать следующим большим нововведением в магнитной проволоке для легких двигателей.

Знать 4 отказа обмотки в электродвигателях переменного тока

Знаете ли вы, что подавляющее большинство отказов электродвигателей можно предотвратить?

Есть некоторые сбои, которые нельзя предотвратить, потому что у всего есть ограниченный срок службы. Но многие двигатели, которые мы пришли в нашу мастерскую для ремонта, вышли из строя, в чем не было необходимости. И когда мы говорим о деталях, которые изнашиваются, слишком часто они изнашиваются слишком быстро.

Отказ обмотки

На обмотки двигателей приходится около 32% всех ремонтов электродвигателей переменного тока.Эти отказы обмоток делятся на четыре основные категории, связанные с их причинами: термическое напряжение, механическое напряжение, электрическое напряжение и воздействие окружающей среды.

Неисправности при термическом напряжении

Температура играет важную роль в отказе двигателя. Фактически, исследования показывают, что срок службы двигателя обратно пропорционален температуре. Это означает, что чем сильнее работает двигатель, тем быстрее он выйдет из строя. Фактически, ожидаемый срок службы изоляции на обмотках удваивается, на каждые 10C вы можете снизить рабочую температуру .Это дает понять, что вы можете предотвратить отказы из-за термического напряжения.

Вот еще один пример: работа двигателя за пределами его проектных ограничений может вызвать повышение температуры. Вы можете ожидать, что при каждой нагрузке, превышающей рабочие пределы вашего двигателя, температура изменится в квадрате. Чередование нагрузки и повторяющиеся запуски / остановки также могут вызвать повышение температуры, как и остановка двигателя. Опять же, это условия, которые вы можете предотвратить.

Колебания напряжения также могут повысить температуру обмотки.Они возникают, когда двигатель подвергается повышенному или пониженному напряжению. Другая проблема — дисбаланс напряжений, когда напряжение питания не равно. Это приводит к неуравновешенным токам в обмотке, которые могут повысить температуру обмотки.

Другие источники тепла включают температуру подшипников (включая систему смазки), недостаточную вентиляцию, неправильное расположение вентиляционных отверстий, тепло, выделяемое соседними машинами, а также потери, связанные с ремнями и муфтами.

Отказ от механических напряжений

Сбои из-за механического напряжения часто проявляются в виде движения катушки. Если катушка плохо заблокирована или закреплена, она будет двигаться и может повредить обмотку. Другой пример отказа из-за механического напряжения — это когда ротор и статор трутся друг о друга.

И имейте в виду, что движение не всегда связано с видимым драматическим смещением. Это может относиться к вибрации, которая со временем может изнашиваться даже при самой качественной изоляции. Эти проблемы с механическим напряжением могут иметь множество исходных точек, включая несоосность эксцентрикового вала, вала или подшипника, неправильный воздушный зазор и чрезвычайно изношенные подшипники.

Отказ от электрического напряжения

Сбои из-за электрического напряжения могут принимать форму витка к витку, катушки к катушке, фазы к фазе, катушки с землей и разомкнутых цепей (или любой их комбинации). Эти типы отказов могут быть результатом проблем с изоляцией обмоток или вызвать проблемы с изоляцией.

Есть и другие причины, по которым электрическое напряжение может повредить обмотки. Использование минимальной изоляции или изоляционного материала низкого качества может привести к возникновению сбоев из-за электрического напряжения.Изоляцию можно постепенно истончить до такой степени, чтобы стала возможной проводимость, часто в результате плохой блокировки или фиксации.

Другая проблема — частичный разряд, возникающий из-за воздушного кармана в изоляции или загрязнения на ее поверхности. Эти частичные разряды повредят обмотки из-за разрушения изоляции со временем и часто превышают 6 кВ. Переходные напряжения, такие как удары молнии или неисправные выключатели, также могут привести к серьезным повреждениям.

Неисправности из-за воздействия окружающей среды

Влага может быть серьезной проблемой для электродвигателей.Это может быть результатом накопления конденсата, общей промывки оборудования или просто очень влажной среды. Независимо от причины, влага может привести к короткому замыканию и другим проблемам с обмоткой.

Когда вы подвергаете двигатель и его обмотку воздействию абразивных частиц (песок, цементная пыль, летучая зола), изоляция обмотки со временем разрушается. Накопление пыли и мусора на самом двигателе также может быть проблемой. Это затруднит работу компонентов, отводящих тепло от двигателя, таких как ребра охлаждения.

И химические вещества могут быть проблемой для обмоток двигателя, и не только коррозионные, такие как кислоты. Например, летучая зола и технический углерод являются электропроводными. По мере того, как они начинают накапливаться, они могут вызвать некоторые электрические проблемы, которые не только трудно отследить, но и серьезно повредить изоляцию обмотки.

Наконец, не забывайте, о чем мы говорили ранее в отношении вентиляции. Накопление загрязнений (например, пыли или бумажной массы!) Заблокирует вентиляционные отверстия и приведет к тепловому сбою, поскольку двигатель начинает работать сильнее, чем должен.Наружные фильтры также могут забиваться загрязнениями. Забитый воздушный фильтр заблокирует подачу воздуха, необходимого для охлаждения двигателя.

Предотвращаемые отказы

Обмотка может выйти из строя разными способами. Хорошая новость заключается в следующем: знание того, что может вызвать отказ обмоток ваших двигателей, также означает, что вы знаете, как их предотвратить. Помните, что вы можете содержать в чистоте вентиляционные отверстия, вы можете менять воздушные фильтры, вы можете работать, чтобы защитить обмотки от загрязнения, вы можете гарантировать, что кожухи не пропускают пыль и воду, и вы можете поддерживать нагрузки в пределах рабочего диапазона двигателя.

Наконец, имейте в виду, что профилактическое обслуживание и использование сервисной мастерской, аккредитованной EASA, вместе взятых, могут продлить срок службы ваших двигателей!

Автор и контактная информация: Нолан Кроули [email protected]

Обмотка двигателя переменного тока | Учебное ПО серии Generator

Обмотка двигателя переменного тока

Для генератора обмотка — это компонент, который генерирует электродвижущую силу, для двигателя обмотка — это компонент, который генерирует механическую силу. Очевидно, что обмотка является основным компонентом преобразования энергии и наиболее важным компонентом, сердечник как статора, так и ротора используется только для уменьшения магнитной силы и увеличения магнитного пути магнитного потока.

Двигатели

переменного тока в основном имеют однофазные двигатели и многофазные двигатели, а трехфазный двигатель в основном является многофазным.

Принцип трехфазного генератора переменного тока вводится в этой колонке «Принципиальная модель трехфазного переменного тока», а характеристики трехфазного переменного тока вводятся в колонке двигателя «Вращающееся магнитное поле, создаваемое трехфазным переменным током. двигатель », в модели используется одновитковый провод для обозначения обмотки, есть небольшое отличие от фактического применения. В этом курсе мы представляем базовую структуру фактической обмотки двигателя переменного тока.

На фиг. 1 показан сердечник статора двигателя переменного тока, который образован путем наложения множества штампованных листов кремнистой стали, зубья и канавки равномерно распределены по внутренней окружности сердечника, а обмотка статора заделана в пазы.

Рисунок 1 — Сердечник статора двигателя переменного тока

Хотя катушку, расположенную по окружности, трудно рассматривать и анализировать, поскольку она описывает расположение и соединение обмотки двигателя, она обычно представлена расширенным чертежом, то есть сердечник цилиндрической поверхности развернут в плоскости. , и обмотки, распределенные в слоте сердечника, также расширены, это может быть намного более интуитивно понятным.

Обмотка двигателя состоит из множества катушек, и представление катушек на расширенном чертеже показано на рисунке 2.

Рисунок 2 — Изображение катушки

В левой части рисунка 2 показана одна катушка на сердечнике. Катушка сделана из многовиткового провода, это многовитковая катушка. Часть, встроенная в паз сердечника, называется эффективной стороной, другая часть на обоих концах называется клеммной частью, это может определять, что эффективная сторона катушки участвует в сокращении основного магнитного поля, то есть эффективной части, в то время как катушка действует как эффективная сторона только при соединении внешней части канавки.Два конца катушки называются головным концом и хвостовым выводом, при этом головной конец и задний конец определяются с учетом направления намотки.

Для простого и ясного представления каркасы представляют собой катушки на расширенном чертеже. В средней части рисунка 2 показана катушка только с одним витком в открытом каркасе (также используется для представления многооборотных катушек на сложной фигуре), в правой части рисунка 2 показана многооборотная катушка с замкнутой проволочной рамкой.Количество пазов между двумя эффективными сторонами одной катушки разнесено с шагом y, а шаг катушек на рисунке 2 равен 3.

Классификация обмоток

По количеству слоев катушки в пазу она делится на однослойную обмотку, двухслойную обмотку и многослойную обмотку.

Есть цепные обмотки, концентрические обмотки, поперечные обмотки — однослойная обмотка, а пакетные обмотки и волновые обмотки относятся к двухслойной обмотке, все они являются общей классификацией.

Однослойная обмотка, несколько катушек одной фазы уложены вместе, и последняя катушка уложена за предыдущей катушкой. Правая часть рисунка 3 — это расширенный чертеж. обмоток, а левая часть рисунка 3 представляет собой развернутую трехкомпонентную диаграмму.

Рисунок 3 — Односекционная обмотка

Однослойная концентрическая обмотка

Несколько катушек одной и той же фазы расположены концентрически по мере необходимости, и на фиг.

4 представлена разнесенная трехкомпонентная диаграмма двух концентрических катушек

Рисунок 4 — Стерео изображение однослойной концентрической обмотки

Фиг. 5 представляет собой расширенный чертеж, с обмоткой, состоящей из двух концентрических катушек, показанной в левой части рисунка 5, простой рисунок используется во многих расширенных рисунках ， на средней стороне рисунка 5 показано соединение двух катушек с помощью метод прямого подключения; правая сторона на рисунке 5 представляет собой устранение соединительной линии.

Рисунок 5 — Стерео изображение однослойной концентрической обмотки

Однослойная намотка цепи

Несколько катушек одной и той же фазы соединяются в цепочку одна за другой по мере необходимости, и правая сторона рисунка 6 представляет собой увеличенный вид обмотки, а левая фигура представляет собой увеличенную схему с тремя пространствами.

Рисунок 6 — Обмотка однослойной цепи

Двухслойная намотка

Две катушки уложены друг на друга в соответствии с необходимостью, и правая сторона рисунка 7 представляет собой расширенный чертеж обмотки, а левая сторона представляет собой увеличенную диаграмму с тремя пространствами.

Рисунок 7 — Двухслойные уложенные друг на друга обмотки

Вышеупомянутая намотка — всего лишь обычная форма. Пожалуйста, обратитесь к информации для других форм.

Основа обмоток электродвигателя переменного тока

Конкретные обмотки в двигателе переменного тока в основном основаны на следующих данных:

Пара магнитных полюсов p
Количество пар магнитных полюсов двигателя с числом полюсов p равно 2p. Например, пара двигателей с магнитным полюсом создает вращающееся магнитное поле 3000 об / мин при трехфазном переменном токе 50 циклов в секунду, две пары двигателей с магнитным полюсом создают вращающееся магнитное поле 1500 об / мин при трехфазном переменном токе. 50 циклов в секунду.

Расстояние между полюсами τ
Ширина каждого полюса (измеряется количеством пазов), τ = Z / 2p Z — общее количество пазов в статоре .

Диапазон фаз q
Ширина каждой фазы под каждым полюсом (измеряется количеством прорезей), q = Z / 2pm m — количество фаз
Например, для трехфазного двигателя с общим количеством пазов 24 и двумя парами полюсов шаг полюсов равен 6, а фазовый диапазон равен 2.
Использование разделения фазовых полос для проектирования обмоток — простой и легкий метод. Основные шаги:
1. Сначала определите количество фаз двигателя, количество полюсов двигателя, определите форму обмотки
2. Нарисуйте круг со всеми прорезями
3. Рассчитайте количество слотов на полюс и каждую фазу
4. Рассчитайте шаг полюсов и шаг
5. Деление этапа
6. Соедините концы, чтобы сформировать катушку
. 7.Соедините катушки, чтобы сформировать обмотку
Для других сложных обмоток нужны другие методы. Этот курс знакомит только с методом разделения фазовой полосы.

Обмотка однофазного двигателя переменного тока

Поскольку однофазный переменный ток не может генерировать вращающееся магнитное поле, практическое применение состоит в разделении однофазного переменного тока на двухфазный переменный ток, U-фазу и V-фазу, а разность фаз между двумя фазами составляет 90 градусов. , поэтому обмотка однофазного двигателя переменного тока на самом деле является обмоткой двухфазного переменного тока.Ниже приводится пример конструкции обмотки однофазного двигателя переменного тока.

Однофазная 2-полюсная 8-контактная однослойная цепная обмотка

Обмотка двухфазного переменного тока состоит из двух взаимно перпендикулярных обмоток. У двухполюсного двигателя есть двухфазные обмотки. Самый простой — одна обмотка и всего одна катушка. Для всего двигателя требуется только две катушки и четыре слота. Использование сердечника только 4 слотов слишком мало, фактический двигатель имеет не менее 8 слотов, шаг полюсов равен 4 для статора с 8 пазами, а ширина полосы фаз равна 2.
В правой части рисунка 8 правое изображение представляет собой круглое изображение, а круговое изображение более интуитивно понятно. Во-первых, назначьте слот № 1 слоту № 4 на северном полюсе, а слот № 5 назначьте слоту № 8 на южном полюсе. В полюсе N (север) слот № 1 и слот № 2 назначены полосе фазы U, а слот № 3 и слот № 4 назначены полосе фазы V. В S-полюсе (южный полюс) прорезь № 5 и прорезь № 6 назначены поясу U-фазы, а паз №Слот 7 и слот № 8 назначены диапазону V-фазы, как показано на цветной метке на рисунке.
Направление намотки провода на эффективной стороне отмечает в прорези на рисунке (от головного конца до заднего конца), а соседние фазовые полосы противоположны на одном полюсе.
При установке катушки в полосе фазы U, слот № 1 и слот № 6 представляют собой одну катушку, а слот № 1 является первым концом; слот № 2 и слот № 5 — это другая катушка, №Паз 2 — это первый конец, и две катушки соединены встык, образуя обмотку U-фазы, паз № 2 — это конец U1, а паз № 6 — конец U2.
Установив катушку в полосе фазы V, слот № 3 и слот № 8 являются одной катушкой, слот № 4 и слот № 7 — другой катушкой, и две катушки соединены встык друг с другом. образуют обмотку V-фазы, а паз № 8 — конец V1, паз № 4 — конец V2.
Обмотка U-фазы расположена под углом 90 градусов к обмотке V-фазы.Левая часть рисунка 8 — это расширенный чертеж, составленный в соответствии с этим правилом.

Рисунок 8 — Однофазная 2-полюсная 8-слотовая однослойная цепная обмотка
Однофазная 4-полюсная однослойная цепная обмотка с 16 пазами
4 полюса для однофазного двигателя, скорость которого вдвое меньше. Следующий пример — однофазный 2-полюсный 16-канальный двигатель.Если по-прежнему используется однослойная цепная обмотка, дальнейший анализ не выполняется, а отображается только электрическая схема. На фиг.9 показан круговой вид, а на фиг.10 — расширенный чертеж

Рисунок 9 — Однофазный 4-полюсный 16-канальный однослойный круг обмотки цепи

Рисунок 10 — Схема расширения однофазной 4-полюсной 16-контактной однослойной цепной обмотки
Однофазный 2-полюсный 16-канальный однослойный концентрический
На фиг. 11 представлена круговая схема 2-полюсного 16-щелевого двигателя с однослойной концентрической обмоткой, а на рис. 12 — увеличенный чертеж 2-полюсного 16-щелевого двигателя с однослойной концентрической обмоткой.

Рисунок 11 — Однофазный 2-полюсный 16-канальный однослойный концентрический круг обмотки

	Рисунок 12 — Однофазный 2-полюсный 16-контактный однослойный концентрический чертеж расширения обмотки
Обмотки трехфазного двигателя переменного тока будут описаны в следующих учебных программах.

4 типа методов изоляции обмоток двигателя

После перемотки двигателя обмотки необходимо дополнительно изолировать смолой или лаком. Эта изоляция защищает обмотки от загрязнения, электрического короткого замыкания, а также делает обмотки более механически жесткими. Ниже мы расскажем о четырех методах лакирования: нанесение эпоксидного лака погружением и отжигом, нанесение тонкого слоя, пропитка под вакуумом и герметичная обмотка.

Dip and Bake — это стандартный метод лакирования, при котором обмотки двигателя погружаются в резервуар для лака, а затем устанавливаются для отверждения в печи. Как правило, новую обмотку двигателя необходимо дважды окунуть (дважды окунуть и запечь), чтобы лак полностью покрыл обмотки.

Многие ремонтные мастерские не позволяют обмоткам остывать после их отверждения в печи после первого погружения и до второго погружения двигателя. Поскольку во время второго погружения обмотки еще горячие, лак становится более вязким и легко стекает с двигателя.Это приводит к менее эффективному повторному погружению лака.

Поскольку мы хотим обеспечить адекватное покрытие лака, стандарты качества Dreisilker требуют, чтобы обмотки были охлаждены перед вторым погружением. Наш лак имеет класс N и герметичность, что означает, что используемый лак может выдерживать более высокие температуры и подходит для компрессоров (соответственно).

Мотор перед окунанием в лак.

Мотор после погружения в лак.

Покрытие струйным лаком Обмотка соединена с вращающимся столом и электрическими проводами.Благодаря электрическому сопротивлению обмотка нагревается во время вращения. Когда температура нагреется, на намоточную головку стекает тонкая струйка лака. Лак следует за проводом по всей щели, исключая возможность частичного разряда в случайных обмотках. После полного насыщения ток в обмотках увеличивается, что приводит к отверждению лака на машине. Этот процесс быстрее и лучше, чем традиционный процесс окунания и запекания, потому что он застывает на машине, что делает его идеальным для аварийного ремонта.

Машина для нанесения струйного лака Драйзилкера.

Обмотка, покрытая струйным лаком.

Вакуумная пропитка под давлением (VPI) использует резервуар под вакуумом, заполненный лаком, для полной пропитки обмоток двигателя и изоляции смолой или лаком. В Dreisilker мы предварительно нагреваем обмотки, помещаем обмотки в резервуар диаметром 10 футов, создаем вакуум, заполняем резервуар до тех пор, пока смола или лак не покроет всю обмотку, а затем создаем в резервуаре давление. Все эти циклы устанавливаются на разное время, и емкость контролируется, чтобы определить приемлемость заливки смолой или лаком.Этот процесс обычно используется в двигателях среднего напряжения и в системах с катушками, поскольку традиционные методы лакирования не позволяют полностью пропитать катушки двигателя и их изоляционные ленты лаком. Метод VPI — самый трудоемкий процесс.

Якорь мощностью 1000 л.с. помещается в наш танк VPI.

Ultra-Seal Winding — альтернативный метод изоляции обмоток двигателя. Обмотки Ultra-Sealed полностью пропитаны и герметизируют катушки термореактивной полимерной смолой с высоким молекулярным весом.Это обеспечивает полную защиту от влаги, загрязнений и более эффективное охлаждение. Мы рекомендуем Ultra-Seal Windings для двигателей, работающих в экстремальных условиях, где существует вероятность загрязнения. Хотите узнать больше о обмотках Ultra-Seal? Прочтите наш блог: Как продлить срок службы сервоприводов и шпиндельных двигателей в экстремальных условиях

До и после ультра герметизации статора.

Отказ обмотки

Хорошая обмотка статора

Неблагоприятные условия эксплуатации — электрические, механические или экологические — могут значительно сократить срок службы трехфазной обмотки статора.Проиллюстрированные ниже отказы обмоток типичны для того, что может произойти в таких обстоятельствах. Они показаны здесь, чтобы помочь вам определить причины сбоя, чтобы вы могли по возможности принять превентивные меры.

Сравните новую обмотку статора (справа) с вышедшими из строя обмотками, изображенными ниже.

Обмотка однофазная

(соединение звездой)

Однофазный отказ обмотки является результатом обрыва одной фазы источника питания двигателя.Обрыв обычно вызван перегоревшим предохранителем, размыканием контактора, обрывом линии электропередачи или плохими соединениями.

Обмотка однофазная

(соединение треугольником)

Однофазный отказ обмотки является результатом обрыва одной фазы источника питания двигателя. Обрыв обычно вызван перегоревшим предохранителем, размыканием контактора, обрывом линии электропередачи или плохими соединениями.