Виды обмоток статора: ВИДЫ ОБМОТОК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ И СПОСОБЫ ИХ ИЗОБРАЖЕНИЯ. — СХЕМЫ ОБМОТОК —

Содержание

ВИДЫ ОБМОТОК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ И СПОСОБЫ ИХ ИЗОБРАЖЕНИЯ. — СХЕМЫ ОБМОТОК —



ВИДЫ ОБМОТОК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ И СПОСОБЫ ИХ ИЗОБРАЖЕНИЯ.

Важная составная часть электродвигателей — ее обмотки, в которых происходят основные рабочие процессы по преобразованию энергии. В наиболее распространенных типах электрических машин можно выделить:


трехфазные обмотки машин переменного тока, используемые обычно в статорах трехфазных асинхронных и синхронных машин, а также в роторах асинхронных двигателей с контактными кольцами.

 
однофазные обмотки статоров асинхронных однофазных двигателей с короткозамкнутым ротором.

 
обмотки якорей коллекторных машин постоянного и однофазного переменного тока.

 
короткозамкнутые обмотки роторов асинхронных электродвигателей.

 
обмотки возбуждения синхронных и коллекторных машин.


Обмотки возбуждения синхронных и коллекторных машин состоят, как правило, из сравнительно простых полюсных катушек.
Несложным является и устройство короткозамкнутых обмоток роторов асинхронных двигателей. Остальные же виды перечисленных выше обмоток представляют собой достаточно сложные системы размещенных в пазах изолированных проводников, соединенных по особым схемам, требующим специального изучения.
Виток обмоток:
Простейшим элементом обмотки является виток, который состоит из двух последовательно соединенных проводников, размещенных в пазах, находящихся, как правило, под соседними разноименными полюсами.
Лежащие в пазах проводники витка являются его активными сторонами, поскольку именно здесь наводится ЭДС от главного магнитного поля машины. Находящиеся вне паза части витка, соединяющие между собой активные проводники и располагающиеся по торцам магнитопровода, называются лобовыми частями.
Проводники, образующие виток, могут состоять из нескольких параллельных проводов. Обычно к этому прибегают, чтобы сделать обмотку мягкой и облегчить ее укладку в пазы.
Один или несколько последовательно соединенных витков образуют катушку или секцию обмотки. Если секция состоит из одного витка, то такую обмотку называют стержневой, так как в этом случае находящиеся в пазах проводники обычно представляют собой жесткие стержни. Обмотка, состоящая из многовитковых секций, называется катушечной.
Катушка обмотки:
Катушка, или секция обмотки, характеризуется числом витков wc и шагом y, т. е. количеством охватываемых ею зубцов магнитопровода. Так, например, если одна сторона катушки (секции) лежит в первом пазу, а вторая — в шестом, то катушка охватывает пять зубцов и шаг ее равен пяти (у = 5). Шаг, таким образом, может быть определен как разность между номерами пазов, в которые уложены обе стороны катушки (у = 6 — 1 = 5). 
Зачастую в обмоточных данных и технической литературе шаг обозначают номерами пазов (начиная с первого), в которые уложены стороны катушки, т. е. в данном случае это обозначение выглядит так: у = 1 — 6. 
Шаг обмотки называют диаметральным, если он равен полюсному делению τ, т. е. расстоянию между осями соседних разноименных полюсов, или, что то же самое, числу пазов (зубцов), приходящихся на один полюс. В этом случае у = τ = z/2p, где z — число пазов (зубцов) сердечника, в котором размещена обмотка; 2р — число полюсов обмотки.
Если шаг катушки меньше диаметрального, то его называют укороченным. Укорочение шага, характеризуемое коэффициентом укорочения ky = у / τ, широко применяется в обмотках статоров трехфазных асинхронных электродвигателей, так как при этом экономится обмоточный провод (за счет более коротких лобовых частей), облегчается укладка обмотки и улучшаются характеристики двигателей. Применяемое укорочение шага обычно лежит в пределах 0,85 — 0,66.
В духполюсной электрической машине центральный угол, соответствующий полюсному делению, равен 180°. Хотя в четырехполюсных машинах этот геометрический угол равен 90°, в шестиполюсных — 60° и т. д., принято считать, что между осями соседних разноименных полюсов во всех случаях угол равен 180 электрическим градусам (180 эл. град.). Иначе говоря, полюсное деление τ = 180 эл. град. 
Различают однослойные обмотки, где каждый паз занят стороной одной катушки (секции), и двухслойные, где в пазах размещены стороны разных катушек (секций) в два слоя. Способы изображения обмоток:
Способы изображения обмоток электрических машин достаточно условны и своеобразны. Обмотки содержат большое число проводников, и изобразить все соединения и проводники на чертеже практически невозможно. Поэтому приходится прибегать к изображению обмоток в виде схем.
Преимущественно пользуются двумя основными способами изображения обмоток на схемах. 
При первом способе цилиндрическую поверхность сердечника вместе с обмоткой (а у коллекторных машин — вместе с коллектором) как бы мысленно разрезают по образующей и разворачивают на плоскость чертежа. Такого типа схемы называются развернутыми, или схемами-развертками (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Развернутая схема трехфазной однослойной концентрической обмотки с z = 24, 2р = 4.

При втором способе обмотку как бы проектируют на плоскость, перпендикулярную оси сердечника, показывая вид обмотки с торца (для коллекторных машин обычно со стороны коллектора). Проводники (или активные стороны секций и катушек), расположенные в пазах па поверхности сердечника, изображают кружочками и показывают торцевые (лобовые) соединения обмотки. При необходимости изображают не только видимые с данной стороны торцевые соединения обмотки, но и размещенные с обратной стороны сердечника невидимые лобовые части, причем их изображение в этом случае выносится за окружность сердечника. Схемы такого типа называют торцевыми, или круговыми (рис. 2.2).


Рис. 2.2. Торцевая схема обмотки m = 3, z = 24, 2р = 4.


Торцевая и развернутая схемы обмоток:
Наиболее распространены схемы, выполненные по первому способу. Они легче читаются и более наглядны. Для облегчения чтения и выполнения торцевых схем их выполняют упрощенным способом (рис. 2.3). Но даже после этого для обмотчика, не имеющего достаточного опыта работы с торцевыми схемами, они кажутся непонятными и неудобочитаемыми. В развернутых схемах расположение катушек и катушечных групп, соединение катушек и катушечных групп выглядит более реально и понятно.

Рис. 2.3. Торцевая схема при 2р = 4, а = 1.

Схемы дают достаточно четкое представление об устройстве и размещении на сердечнике всех элементов обмотки и соединений между ними.

На схемах в основном изображают лишь проводники обмотки, стараясь по возможности опустить все остальные детали, загромождающие схему и затрудняющие ее чтение. Необходимые дополнительные технические данные приводятся на схемах в виде надписей. 
Катушка, или секция на схеме изображается одной линией независимо от того, намотана она в один провод или в несколько параллельных проводов, состоит из одного витка или является многовитковой. На развернутой схеме секция или катушка изображаются в виде замкнутой, напоминающей действительную конфигурацию секции (катушки) фигуры, от которой ответвляются выводы.
В развернутых схемах двухслойных обмоток стороны катушек или секций, лежащие ближе к воздушному зазору, т. е. в верхнем слое паза, изображают сплошными линиями, а стороны, лежащие в нижнем слое, — штриховыми (пунктирными). Иногда (в книгах старых изданий) активные стороны катушек в обоих слоях паза изображают сплошными линиями, но те стороны, что лежат в верхнем слое, располагают слева, а те, что лежат в нижнем слое, — справа.

На схемах трехфазных обмоток провода разных фаз могут изображаться различающимися между собой линиями, например сплошными, штриховыми и штрихпунктирными, линиями разной расцветки или разной толщины, двойными линиями с разной штриховкой между ними.
На схемах обычно указывают номера пазов, номера коллекторных пластин, могут быть также обозначены номера секций и их сторон, номера и маркировка выводных концов катушечных групп, фаз обмотки, указаны направления токов, фазные зоны, полюса магнитного поля и т. д. (рис. 2.4 — 2.6).


Рис. 2.4. Развернутая схема двухслойной обмотки при z = 24, 2р = 4, q = 2.
Рис. 2.5. Изображение катушечных групп на схемах: а — развернутой, б – условной.
Рис. 2.6. Условные схемы двухслойной обмотки статора: а — для трех фаз при 2р = 2; б — для одной фазы при 2р = 2, в — для одной обмотки статора при 1р = 4.

Схемы необходимы не только при изучении принципа работы обмоток, их устройства, свойств и особенностей, но также и для выполнения обмоточных работ. Не имея схемы и не сверяясь с ней в процессе работы, трудно выполнить обмотку, поэтому перед началом ремонта обмотки надлежит составить ее схему или найти в справочнике аналогичную.


Упрощенные торцевые схемы:
Следует отметить, что полные развернутые и торцевые схемы сложных многополюсных обмоток с большим числом пазов получаются очень громоздкими и трудными для чтения. 
В этих случаях в процессе выполнения обмоток, элементы которых повторяются, часто используют практические развернутые схемы, где изображена, например, лишь одна фаза (иногда часть фазы) трехфазной обмотки или несколько секций обмотки коллекторной машины. Широко используются также упрощенные торцевые схемы, где целые катушечные группы изображаются в виде части дуги с обозначениями выводов, а более мелкие элементы обмотки не изображают или изображают на схеме отдельно. Упрощенные торцевые схемы удобны при выполнении соединений между катушечными группами в сложных обмотках.



Источник:

Виды обмоток

Конструкция катушек обмотки, расположение их в машине и схеме соединения между собой зависят от назначения обмотки и типа машины. Катушки обмотки возбуждения состоят из большого числа витков. Они надеваются на стальные сердечники, вместе с которыми образуют полюсы машины. Такие катушки называют полюсными.

Обмотки статоров синхронных машин, статоров и фазных роторов- асинхронных машин и якорей машин постоянного тока состоят из катушек с небольшим числом витков. Катушки равномерно распределяются по пазам сердечников, поэтому такие обмотки называют распределенными. В катушке распределенной обмотки статора мйшины переменного тока различают прямолинейные (пазовые) части, которые при укладке обмотки в машину размещаются в пазах сердечника, криволинейные лобовые части, соединяющие ее пазовые части друг с другом, и выводные концы, которыми называют начало первого и конец последнего витка катушки. Места перегибов в лобовых частях, называют головками катушек. Радиусы изгиба головок зависят от конструкции и размеров катушек и от напряжения машины. Длина прямолинейных частей катушек делается несколько большей, чем длина паза, и после укладки катушек их прямолинейные части всегда выступают из пазов с обоих торцов сердечника.

Рис. 1. Катушка распределенной обмотки статора

Рис. 2. Стержни обмотки:
а — волновой, б — петлевой

В зависимости от типа обмотки в каждом пазу может располагаться или только одна пазовая сторона катушки, или две стороны разных катушек. В первом случае сторона катушки занимает весь паз. Такую обмотку называют однослойной. Во втором случае обмотка располагается в пазах в два слоя: в верхней части паза сторона одной катушки, в нижней — другой. Такая обмотка называется двухслойной.

Конструкция катушек обмотки, технология ее производства и способы укладки в пазы зависят от того, каким проводом они намотаны — круглым или прямоугольным. Катушки из круглого провода укладывают в полузакрытые пазы, имеющие узкую прорезь — шлиц, через которую при ручной укладке обмотки опускают в паз поочередно каждый проводник катушки. Проводники как бы «всыпают» в пазы, поэтому обмотку из мягких катушек, намотанных из круглого провода, называют всыпной. Катушкам всыпной обмотки до укладки в пазы не может быть придана окончательная форма. Их лобовые части изгибают и формуют уже после того, как обмотка уложена и закреплена в пазах.

Катушки из прямоугольного провода укладывают в пазы с параллельными стенками. Жесткость прямоугольного провода больше, чем круглого, и катушкам уже в процессе изготовления до укладки в пазы придают окончательную форму со всеми характерными изгибами их лобовых частей.

Катушки распределенной обмотки могут состоять из одного, двух или нескольких витков.

Одновитковые катушки в некоторых типах обмоток делят пополам на два стержня. Каждый стержень состоит из одной пазовой и двух половин лобовых частей. Такая обмотка называется стержневой. Стержни обмотки соединяются между собой в головках после их установки в пазы и образуют витки обмотки. По направлению изгиба лобовых частей различают волновую и петлевую обмотки. Катушечные обмотки из прямоугольных проводов применяют в статорах машин средней и большой мощности, стержневые обмотки — в статорах крупных гидро- и турбогенераторов, роторах асинхронных двигателей и в якорях машин постоянного тока.

В электрических машинах применяют также неизолированную от корпуса обмотку — это обмотка короткозамкнутых роторов асинхронных двигателей и демпферная (успокоительная) обмотка синхронных машин.

Короткозамкнутые обмотки образуются из неизолированных стержней, расположенных в пазах, и колец, замыкающих эти стержни по обоим торцам сердечника. Короткозамкнутые обмотки могут быть выполнены из вставных стержней или литыми. В обмотке из вставных стержней их выступающие из пазов концы припаивают тугоплавким припоем к замыкающим кольцам. В литых короткозамкнутых обмотках и стержни и замыкающие кольца образуются одновременно заливкой роторов алюминием или его сплавами. В короткозамкнутых роторах асинхронных двигателей применяют и тот и другой тип обмотки. Успокоительную обмотку синхронных машин делают только из вставных стержней, которые размещают в пазах полюсных наконечников, и соединяют между собой по торцам полюсов замыкающими кольцами или сегментами.

Ремонт электродвигателей постоянного и переменного тока: капитальный, текущий, техническое обслуживание

Завод «ВЭМЗ» производит следующие виды ремонта электродвигателей:
  • техническое обслуживание
  • текущий ремонт
  • капитальный ремонт

Наши преимущества

Нам доверяют более 3000 организаций

Самое крупное предприятие по Пермскому краю по обслуживанию промышленного электрооборудования

Предприятие оснащено высокотехнологичным оборудованием, таким как: печи сушильные индукционные, вакуумные пропитки с классом F b Н

Виды работ по ремонту

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

МЕХАНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

     Общепромышленных:
  • низковольтных (напряжением до 1 кВ, мощностью от 0,12 до 1000 кВт)
  • высоковольтных (напряжением 1-10 кВ, мощностью свыше 100 кВт)  синхронных и асинхронных двигателей с заменой обмоток статора и ротора (полюсных и фазных)
     Общепромышленных:
  • низковольтных (коллекторных) напряжением до 1 кВ в т. ч. высокомоментных
    • высоковольтных
     Специального назначения:
  • крановых;
  • взрывозащищенных;
  • насосов;
  • компрессоров, в т.ч. работающих в агрессивных средах;
  • вибраторов;
  • системы «Шраге-Рихтера».
      Специального назначения:
  • взрывозащищенных;
  • экскаваторных;
  • тяговых.

Как правило, электрический двигатель активно эксплуатируется и переносит высокие нагрузки в любом устройстве. При длительном сроке использования или в отсутствие надлежащего ухода периодически требуется починка оборудования. Условно причины возникающих поломок можно квалифицировать как электрические, механические и магнитные.

Для проведения профилактики и устранения неисправностей пользователи могут заниматься устранением дефектов и перемоткой самостоятельно или обратиться в специализированное предприятие.  В первом случае при видимой экономии вы не застрахованы от риска не только не справиться с неполадками, но и усугубить проблему, окончательно вывести оборудование из строя. Поэтому ремонт и обслуживание электродвигателя лучше доверить мастерам с большой экспертизой.

ООО «Верхнекамский электромеханический завод» осуществляет свою деятельность в Перми, Удмуртской Республике, Свердловской области на протяжении долгих лет. Пермский край обладает репутацией промышленного региона, что стимулирует нас к наращиванию и модернизации производственных мощностей.

Наш завод ремонтирует электродвигатели любых марок и видов. Среди наиболее востребованных работ, которые мы выполняем, можно выделить:

  • изготовление и замена обмотки для ротора и статора;
  • ремонт активного железа статора;
  • ремонт ротора и статора;
  • восстановление обмотки статора;
  • ремонт узлов подшипников;
  • реставрация щитов подшипников;
  • балансировка роторов;
  • пропитка обмоток компаундами и лаками;
  • полный комплекс испытаний отремонтированного оборудования;
  • замена подшипников;
  • ремонт якоря электродвигателя;
  • ремонт обмотки электродвигателя, перемотка;
  • ремонт обмотки ротора, стартера;
  • ремонт компрессоров;
  • ремонт электродвигателей насосов;
  • ремонт генераторов.

Мы специализируемся на всех видах работ: техническом обслуживании, проведении текущего и капитального ремонта.

Мы проводим комплекс работ по ремонту генераторов постоянного тока и электродвигателей:

  • замена подшипников;
  • ремонт узлов подшипников;
  • изготовление обмотки статора и ротора из провода с повышенной теплостойкостью;
  • пайка обмотки якоря;
  • укладка бандажа;
  • проточка коллектора;
  • шлифовка коллектора;
  • замена электрощеток;
  • испытание отремонтированного оборудования;
  • ремонт корпуса, вентилятора.

Общая технология ремонта электродвигателей переменного тока предполагает несколько этапов:

  • Осмотр механизма;
  • Разборка двигателя;
  • Проведение чистки элементов двигателя;
  • Восстановление изоляции;
  • Пропитка обмоток;
  • Сушка обмоток.

Проведение капитального ремонта асинхронного электродвигателя дополнительно требует реставрации обмоток и замены узлов.

Вне зависимости от масштабов и степени сложности, наши специалисты справляются с возлагаемыми на них задачами. Через руки профессионалов ООО «Верхнекамский электромеханический завод» прошли сотни электрических двигателей, которые после проведения восстановительных работ успешно вернулись в строй.

В процессе работы на нашем заводе задействованы не только лучшие кадры, но и современное оборудование, которое позволяет нам ремонтировать тяговые электродвигатели и проводить другие операции на высочайшем уровне.

Стоимость работ определяется в каждом конкретном случае. Обращаясь в ООО «Верхнекамский электромеханический завод», вы получаете профессиональное обслуживание и качественно выполненный ремонт электрооборудования.

Галерея

Возникли вопросы?

Заполните форму обратной связи, наши менеджеры свяжутся с вами!

Типы обмоток статора.

(а) Обмотка внахлест (б) кольцевая обмотка.

Контекст 1

… наиболее часто используемые обмотки статора в асинхронных машинах — это обмотки 157 внахлестку. Они имеют две активные части и в этом отношении 158 считаются более совершенными, чем кольцевые обмотки, имеющие только одну активную 159 часть; см. рис. 6. Кольцевые обмотки были впервые использованы 160 для конфигурации ротора машин постоянного тока. По технологическим причинам они были заменены на намотки внахлест 161.В то же время две активные части обмотки внахлестку имеют более высокий КПД 163, в основном для машин с достаточно маленькими диаметрами. 164 Фактически, спрос на медь диктует выбор типа обмотки 165. Что касается машин с большим диаметром, 166 малым числом полюсов и уменьшенной осевой длиной, то кольцевая намотка 167 могла бы быть более удобной. Другими словами, для такой конструкции 168 концевые части обмотки могут быть меньше, и, таким образом, кольцевая обмотка 169 становится более выгодной, чем намотка внахлест. 170 Намотка внахлест имеет главный недостаток, связанный с доступом 171 на концах каждой катушки. Концы катушек намотки внахлест не доступны, поскольку всегда имеется предустановленное соединение. Преимущество кольцевой обмотки заключается в том, что катушки размещаются по отдельности 174 в пазах, и, таким образом, каждый конец доступен для настройки любых 175 возможных симметричных …

Контекст 2

… наиболее часто используемых Обмотки статора в асинхронных машинах — 157 внахлест. Они имеют две активные части и в этом отношении 158 считаются более совершенными, чем кольцевые обмотки, имеющие только одну активную 159 часть; см. рис.6. Кольцевые обмотки 160 были впервые использованы в роторной конфигурации машин постоянного тока. По технологическим причинам они были заменены на намотки внахлест 161. В то же время две активные части обмотки внахлестку имеют более высокий КПД 163, в основном для машин с достаточно маленькими диаметрами. 164 Фактически, спрос на медь диктует выбор типа обмотки 165. Что касается машин с большим диаметром, 166 малым числом полюсов и уменьшенной осевой длиной, то кольцевая намотка 167 могла бы быть более удобной.Другими словами, для такой конструкции 168 концевые части обмотки могут быть меньше, и, таким образом, кольцевая обмотка 169 становится более выгодной, чем намотка внахлест. 170 Намотка внахлест имеет главный недостаток, связанный с доступом 171 на концах каждой катушки. Концы катушек намотки внахлест не доступны, поскольку всегда имеется предустановленное соединение. Преимущество кольцевой обмотки состоит в том, что катушки размещаются по отдельности 174 в пазах, и, таким образом, каждый конец доступен для конфигурирования любых 175 возможных симметричных…

Что такое обмотка двигателя | Типы обмотки двигателя

Электродвигатель — это тип электрической машины, преобразующей электрическую энергию в механическую. Этот двигатель питается от постоянного и переменного тока. У нас есть батареи в виде источников постоянного тока, в то время как у нас есть инверторы, электрические сети, генераторы и т. Д. В виде источников переменного тока. Большинство двигателей работают по принципу взаимодействия между электрическими токами, а также магнитным полем в обмотке провода.

Этот вал может создавать силу в виде вращения. Функция генератора очень похожа на функцию двигателя, в котором механическая энергия преобразуется в электрическую. Части электродвигателя включают статор, ротор, обмотку, подшипник и коммутатор. Классификация двигателя зависит от его конструкции, типа источника питания, типа выходной скорости и использования.

В сегодняшней статье мы поговорим о том, что такое обмотка двигателя и сколько у нее типов.

Также читайте: Что такое обмотка якоря | Типы обмоток якоря

Что такое обмотка двигателя?

Электродвигатель можно определить таким образом, чтобы внутри двигателя был только один провод, который установлен в виде катушки.Гибкое железо с покрытием обычно окружено магнитным сердечником для образования магнитных полюсов, когда оно усиливается током. Электромашины доступны для двух основных конфигураций полюсов магнитного поля, т. Е. Основного полюса и неосновного полюса.

Схема обмотки двигателя следующая:

В машине для выравнивания основных полюсов магнитное поле может быть создано с обмоткой, намотанной почти под лицевой стороной полюса. В непонятных конфигурациях полюсов полюс обмотки может рассыпаться в пазах лицевой стороны.Двигатель с экранированными полюсами состоит из обмотки, размещенной вокруг полюсной части, имеющей фазу магнитного поля.

Также читайте: Разница между двигателем переменного тока и двигателем постоянного тока

Типы обмоток двигателя:

Типы обмоток двигателя следующие:

№1. Обмотка статора.
№ 2. Обмотка ротора.

Обмотку двигателя можно разделить на две части в зависимости от ее подключения.

№ 3. Обмотка внахлест.
№4. Волновая обмотка.

№1. Обмотка статора:

Неподвижная часть двигателя называется статором. Обмотка статора выполнена на пазу статора 3-х фазного двигателя. На этот трехфазный двигатель подается трехфазный переменный ток. Обмотки трехфазного двигателя, соединенные звездой или треугольником, в зависимости от способа пуска.

Двигатель с короткозамкнутым ротором может быть в основном на пути от звезды к статору треугольником, поэтому статор двигателя может быть присоединен к треугольнику.Контактное кольцо 3-фазного асинхронного двигателя сопротивления используется, что делает его более популярным на рынке. Таким образом, звезда обмотки статора трехфазного асинхронного двигателя с контактным кольцом в противном случае может иметь форму треугольника.

При поставке на этот двигатель он возбуждается и создает магнитное поле (RMF) во вращающейся части.

Также читайте: Что такое асинхронный двигатель | Типы асинхронных двигателей | Преимущество асинхронного двигателя

№2. Обмотка ротора:

Вращающаяся часть внутри двигателя известна как ротор.Сердечник ротора состоит из сердечника ротора и обмотки ротора. Ротор возбуждается с помощью источника постоянного тока. Ротор подразделяется на две секции: одна — фазовая намотка, другая — беличья клетка.

Беличья клетка имеет цилиндрическую форму в центре ротора и изготовлена ​​из железа с изогнутой прорезью, на внешней стороне которой расположен алюминиевый или медный проводник.

Они укорочены на концах с помощью медных или алюминиевых колец на концах. Электромагнитная индукция — это явление электромагнитной силы, генерируемой внутри проводника, несущего проводник, из-за переменного магнитного поля.Когда в роторе возникает ток, он заставляет ротор двигаться.

№ 3. Круговая намотка:

Круговая обмотка — это разновидность обмотки якоря. С помощью каких проводников можно производить соединения там, где проезды и столбы соединяются равномерно. Конец каждой катушки якоря подключен к коммутатору.

Количество щеток внутри обмотки равно количеству параллельных полос. Они поровну разделены на две поляризационные обмотки, положительную и отрицательную.Накладные обмотки в основном используются в машинах высокого и низкого напряжения. Накладные обмотки подразделяются на три типа: симплекс, дуплекс и триплекс.

№4. Обмотка волны:

Wave Winding включает параллельные полосы между положительной и отрицательной щеткой. Концевая часть первичной катушки якоря может быть связана с начальной частью части коммутатора катушки якоря, проходящей на небольшом расстоянии. В этом типе обмотки проводник может быть подключен к двум параллельным дорожкам на полюсе машины.

Количество параллельных портов может быть равно количеству щеток, используемых для высоковольтных и слаботочных машин.

Расчет обмотки двигателя:

Омметр используется для расчета провода обмотки двигателя. Подключите положительную точку мультиметра к красному концу мотора Bill, таким же образом подключите отрицательную точку мультиметра к черному концу мотора. Это приведет к тому, что показания обмотки двигателя появятся на экране мультиметра, резистентного к сопротивлению.

С помощью омметра отключите питание от двигателя. Поместите измеритель на ом, и обычно можно ожидать диапазона от 3 до 2 Ом.

Если мы наблюдаем показания как ноль и укорачиваем между фазами. Обычно, если он открыт, он будет выше 2 кОм или бесконечности.

Понравился пост? Поделитесь этим с вашими друзьями!

Рекомендуемое чтение —

Самые эффективные типы обмоток статора генератора для повышения эффективности и впечатляющих впечатлений от вождения

Увеличьте мощность своего двигателя, чтобы обеспечить максимальную выходную мощность, используя исключительные типов обмоток статора генератора , доступных на Alibaba.com. Заманчивые предложения на эти обмоток статора генератора переменного тока гарантируют их доступность по цене, так что ваша работа не будет остановлена, когда вам придется заменить старые. Эти типов обмоток статора генератора доступны в широком ассортименте, включающем различные размеры и модели. Таким образом, вы можете быть уверены, что найдете наиболее подходящий для вашего типа двигателя.

Обмотки статора генератора типов получены из прочных материалов и передовых изобретений, которые делают их очень прочными и в то же время обеспечивают отличный сервис.Идеально вписываясь в двигатель, обмоток статора генератора типа повышают эффективность зарядки аккумулятора и подачи дополнительной электроэнергии, необходимой в системе. Их качество не имеет себе равных, что позволяет пользователям получать максимальную выгоду. типов обмоток статора генератора оптовых торговца и поставщика на месте имеют высший рейтинг и имеют сертификаты соответствия всем нормативным требованиям.

Из-за совместимости с указанными моделями, типов обмоток статора генератора на Alibaba.com просты в установке и обслуживании. Однако вы можете выбрать профессиональных механиков, которые установят их для вас для достижения наилучших результатов. Обмотки статора генератора типа предназначены для предотвращения попадания воды в них, что может привести к их более быстрому износу. Материалы и конструкция также делают эти обмоток статора генератора типом устойчивыми к теплу, выделяемому двигателем во время сгорания. Следовательно, они не расширяются и не сокращаются таким образом, чтобы это могло отрицательно повлиять на их производительность.

Зайдите на сайт Alibaba.com сегодня и станьте свидетелем удивительных типов обмоток статора генератора . Выберите наиболее подходящий для вас вариант для достижения ваших личных или деловых целей. Их образцовая эффективность свидетельствует о том, что ваши вложения приносят максимальную прибыль, потому что они стоят каждого цента.

8 Разница между статором и ротором

В двигателях или генераторах обе части, такие как ротор и статор играет ключевую роль. Основное различие между ними в том, что статор неактивная часть двигателя, тогда как ротор является вращающей частью.

Что такое статор?

Статор — неподвижный элемент электромагнитного схемы. В различных конфигурациях статор может действовать как полевые магниты, которые взаимодействуют с ротором для создания движения или как якоря, которые работают с движением катушки возбуждения на роторе. Они есть обычно постоянные магниты или электромагниты, которые поддерживают выравнивание поля причем последняя представляет собой катушку возбуждения или обмотку.

Статор в двигателях переменного тока состоит из тонкого стального сердечника. прослоек и вставленных в них катушек изолированного провода, которые называются обмотки и подключены непосредственно к источнику питания.При подаче тока вместе они становятся электромагнитом. В двигателях постоянного тока статор несет оба обмотки возбуждения и полюса, составляющие магнитную цепь с ротор. Обмотки возбуждения в таком случае на статоре могут быть как обмотки, так и постоянные магниты; на полюсах размещается обмотка возбуждения, количество которой определяется напряжением и током.

Статор, являющийся неподвижной частью вращающейся системы, может быть встречается в электрических генераторах, электродвигателях, сиренах, грязевых двигателях или биологические роторы.Энергия течет через статор к вращающемуся или от него. компонент системы. В электродвигателе статор обеспечивает вращающийся магнитное поле, приводящее в движение вращающийся якорь; в генераторе статор преобразует вращающееся магнитное поле в электрический ток. В гидравлической силе устройств, статор направляет поток жидкости к вращающейся части или от нее. система.

Что вам нужно Знайте о статоре

  1. Статор — неподвижная часть машина.
  2. Три основные части статора включают статор сердечник, обмотка статора и внешний каркас.
  3. Высокие потери на трение статора.
  4. Система охлаждения статора проста.
  5. Обмотка статора сильно изолирована из-за высокого в нем индуцируется напряжение.
  6. Размер обмотки статора большой для несущий сильный ток.
  7. Расположение обмоток статора больше сложный.
  8. На обмотку подается трехфазное питание. статора.

Что такое ротор?

Ротор — это общее название основной прядильной части электрическая машина и происходит от слова «вращающийся».Следовательно, ротор может быть описан как движущийся компонент электромагнитной системы, т.е. генератор переменного тока, электрогенератор или электродвигатель. Его вращение связано с взаимодействие между обмотками и магнитными полями, создающее крутящий момент вокруг оси ротора.

Есть разные типы роторов (вращающихся частей). Они включают Беличья клетка, контактное кольцо, воздушный тип, намотанный и явнополюсный.

Что вам нужно Знайте о роторе

  1. Ротор — это вращающаяся часть машины.
  2. Две основные части ротора включают ротор сердечник и обмотка возбуждения.
  3. Потери на трение ротора низкие.
  4. Система охлаждения ротора сложная.
  5. Обмотка ротора имеет низкую изоляцию.
  6. Размер обмотки ротора небольшой.
  7. Расположение обмоток ротора простое.
  8. Ротор подключен к источнику постоянного тока.

Также читайте: Разница между ИБП и инвертором

Разница Между статором и ротором в табличной форме

ОСНОВА ДЛЯ СРАВНЕНИЯ СТАТОР РОТОР
Описание Статор — это неподвижная часть машины. Ротор — это вращающаяся часть машины.
Основные части Три основные части статора включают сердечник статора, обмотку статора. и внешняя рамка. Две основные части ротора включают сердечник ротора и обмотку возбуждения.
Потери на трение Потери на трение статора велики. Потери на трение ротора низкие.
Система охлаждения Система охлаждения статора проста. Система охлаждения ротора сложная.
Обмотка Обмотка статора хорошо изолирована, так как высокое напряжение вызывает Это. Обмотка ротора имеет низкую изоляцию.
Размер Размер обмотки статора велик для пропускания сильного тока. Размер обмотки ротора небольшой.
Обмотка Обмоточное устройство статора более сложное. Устройство обмотки ротора простое.
Блок питания Трехфазное питание подается на обмотку статора. Ротор подключен к источнику постоянного тока.

Также читайте: Разница между последовательной и параллельной цепями

Электромагнитные силы и механические реакции обмоток статора до и после межвиткового короткого замыкания ротора в синхронных генераторах

В данной статье исследуется поведение электромагнитных сил обмотки статора до и после межвиткового короткого замыкания ротора (RISC) в синхронном генераторе.В отличие от других исследований, эта статья не только изучает характеристики электромагнитной силы, но также исследует механические реакции, регулярность повреждений и меры противодействия обмотке статора. Во-первых, получены формулы электромагнитной силы онлайн и торцевой части. Затем применяется трехмерная модель конечных элементов трехполюсного имитационного генератора, чтобы получить электромагнитную силу, и обнаруживается опасный паз статора. Наконец, определяется механический отклик каждой концевой обмотки, и особенно рассчитываются направленные деформации носовой части.Он показывает, что возникновение RISC приведет к влиянию электромагнитной силы на составляющие частоты вращения ротора, но составляющая постоянного тока и 2 p составляющих частоты вращения ротора по-прежнему остаются основными, которые будут уменьшены. Кроме того, износ изоляции обмотки в том же слое более серьезен, чем в другом слое, усталостное разрушение носа начинается с центра, а износ изоляции носа начинается сверху.

1. Введение

С увеличением мощности генератора электромагнитная сила обмотки, которая создает переменные напряжения и стимулирует колебания, также увеличивается.Следовательно, обмотка будет более подвержена усталостному разрушению и износу изоляции.

Безусловно, ученые приложили много усилий для изучения свойств электромагнитных сил обмоток. Например, Merkhouf et al. предложили квази-трехмерную электромагнитную модель для расчета сил, действующих на токопроводящие шины в гидрогенераторах [1], в то время как Sanosian et al. продемонстрировали, как насыщение зубцов статора, фактическое распределение магнитного поля внутри прорези, вихревой ток в стержнях демпфера и форма выступающих полюсов влияют на электромагнитные силы в прорези [2].Согласно закону Био-Савара, метод зеркального отображения использовался для анализа магнитного поля на конце, а электромагнитная сила концевой обмотки была получена с использованием формулы силы ампера [3]. Между тем, Гэмпана и Файз всесторонне рассмотрели методы расчета магнитной силы, действующей на торцевую обмотку статора [4]. Сравнивая метод конечных элементов (МКЭ) с методом Био-Савара, было обнаружено, что МКЭ более эффективен для электромагнитного анализа [5]. Андрей Татевосян и Фокина провели исследование электромагнитного поля синхронного генератора на базе трехфазной индукционной машины [6].Двухмерный анализ связи «поле – цепь – движение» был использован для расчета тока статора в асинхронных машинах с инверторным питанием, а также в гидрогенераторах. Рассчитано распределение электромагнитной силы по обмоткам статора [7, 8]. Для сравнения Станчева и Ячева использовали трехмерный МКЭ для анализа характеристик распределения электромагнитных сил в обмотке статора в турбогенераторах [9, 10]. Чонг и др. исследовали электромагнитную силу эвольвентной части концевых обмоток с помощью 3D МКЭ на ядерном генераторе и получены уязвимые части двойных обмоток на разных слоях [11].В исх. В [12] электромагнитные силы обмоток трансформаторов при возникновении шунтов магнитного потока изучались на основе метода конечных элементов, который был подтвержден методом двойных рядов Фурье. В [13] был использован усовершенствованный МКЭ для определения характеристики сверхпроводимости, и результаты показывают эффективность применяемого метода для уменьшения потока утечки и электромагнитных сил обмоток. Было обнаружено, что в установившемся режиме в асинхронном двигателе существуют радиальные, окружные и осевые силы, состоящие из постоянной составляющей и синусоидальной составляющей на удвоенной частоте [14].Кроме того, свойства обмотки якоря, такие как количество слоев обмотки и коэффициент заполнения паза, будут влиять на гармонические составляющие магнитодвижущей силы, приводя к изменениям магнитного поля. Следовательно, электромагнитная сила на обмотках статора будет подвержена влиянию [15]. Это показывает, что выбор правильного шага катушки может снизить содержание гармоник и эффективно улучшить коэффициенты использования проводников [16].

Между тем, Stermecki et al. рассчитал механические деформации концевой обмотки трехфазных асинхронных машин в условиях рабочей нагрузки с помощью 3D МКЭ [17].Fang et al. проанализировали электромагнитные силы и напряжения на торцевых обмотках статора погружного электродвигателя во время пускового переходного режима [18]. Обычно вершина носа, средняя точка эвольвенты и соединение между линейной частью и концевой частью являются наиболее опасными тремя положениями, поскольку они получают максимальные напряжения и деформации в турбогенераторе мощностью 600 МВт [19]. Между тем, силы, действующие на суставную часть верхней части конца катушки, больше, чем на другие части.Кроме того, постоянные составляющие и амплитуды синусоидальных составляющих сил в одних и тех же положениях разных концов катушек в фазовой ленте на асинхронных машинах практически различаются.

Таким образом, большинство исследований сосредоточено на свойствах электромагнитной силы обмотки в нормальных условиях, и лишь немногие из них рассматривали поведение электромагнитной силы в неисправных случаях. Albanese et al. и Zhao et al. исследованы характеристики спектра электромагнитных сил концевой обмотки, режимы, напряжения, деформации и формы основных колебаний в условиях межфазного короткого замыкания [20, 21].Однако межвитковым замыканием ротора (RISC) обычно пренебрегают, потому что генератор все еще может работать в течение длительного времени до точки планового обслуживания, когда степень неисправности мала. На самом деле, это происходит время от времени из-за многих причин, таких как трение остаточными металлическими частицами в пазах и неправильная сборка, и в этом случае возбуждающая электромагнитная сила, а также другие типичные неисправные свойства отличаются. от того в нормальных условиях. Например, Надараджан и др.предложил гибридный подход к моделированию синхронного генератора путем объединения моделирования dq0 с подходом функции обмотки для межвиткового короткого замыкания [22]. Yucai и Yonggang проанализировали разницу между виртуальной мощностью и реальной электромагнитной мощностью при возникновении RISC [23], в то время как Valavi et al. и Yun et al. исследовали влияние повреждения на плотность потока в воздушном зазоре и метод мониторинга, основанный на искаженной плотности потока [24, 25]. Кроме того, электромагнитные характеристики и механические характеристики, а также соответствующее разнообразие электрических параметров, индуцированных после межвиткового короткого замыкания ротора на турбогенераторе, анализируются Wan et al.[26–28]. Затем для диагностики межвиткового замыкания обмотки ротора были предложены метод нейронной сети БП и бессенсорный метод онлайн-обнаружения [29, 30].

Фактически, авторы также предложили предварительное исследование электромагнитной силы, а также механических реакций концевых обмоток статора в случае RISC; более подробную информацию можно найти в [31]. Однако теоретическая модель в этом предварительном исследовании несколько сложна и трудна для понимания, в то время как модель FE, как и результат расчета, недостаточно точны (в модели FE устанавливается только часть статора / ротора / обмотки).Более того, в вышеупомянутой работе не было экспериментального исследования для подтверждения. В качестве усовершенствования в этой статье мы улучшаем как теоретическую модель, так и 3D-модель КЭ и представляем экспериментальное исследование, чтобы получить более точный результат. Остальная часть статьи организована следующим образом. В разделе 2 представлен теоретический анализ электромагнитной силы обмотки многопарного генератора. Раздел 3 рассчитывает распределение электромагнитной силы на линии и торцевой части соответственно с помощью МКЭ, и это более целесообразно для сравнения с экспериментальными результатами, так как вибрация обмотки торцевой части в основном вызывается электромагнитной силой конца.В то же время он проводит экспериментальное исследование и проверяет исправления теоретического и смоделированного анализа. Затем анализ механической реакции проиллюстрирован в разделе 4, а подробный анализ направленных деформаций и регулярности износа изоляции проводится специально для носовой части с учетом сложной конструкции и слабых мест. Наконец, основные выводы сделаны в разделе 5.

2. Теоретический анализ
2.1. Электромагнитная сила

МДС в генераторе была получена в [4].[32], но ситуация только для одной пары полюсов. Поскольку есть некоторые различия между однопарными и многопарными полюсами, в дальнейшем мы, в частности, выполнили вывод для многопарных генераторов.

Для удобства в этой статье мы игнорируем высшие гармоники, значения которых относительно намного меньше, и нормальный MMF можно записать как где α м — механический угол, указывающий положение по окружности; см. рисунок 1 (d). p — количество пар полюсов, ω — электрическая угловая частота ( ω = r , ω r механическая угловая частота ротор), Ψ — внутренний угол мощности генератора, F s и F r — MMF 1-й гармоники статора и ротора соответственно, и F c — векторное суммирование F s и F r , как показано на рисунках 1 (a) и 1 (b).

Для пояснения мы предполагаем, что межвитковое короткое замыкание происходит в позиции β ′, как показано на Рисунке 1 (d). I f — ток возбуждения, а n m — количество витков короткого замыкания. Воздействие RISC на MMF равно добавлению обратного MMF к нормальному [33, 34]. Для лучшего понимания инвертированная MMF, образованная витками короткого замыкания, также показана на Рисунке 1 (c).Основываясь на принципе сохранения магнитного потока, обратная MMF может быть выражена как где F d может быть расширено рядом Фурье как с

Затем F d может быть уменьшено до

Учитывая, что ротор вращается под углом ω r , обратный MMF в положении α m может быть окончательно описан как

Как показано на рисунке 1 (b), MMF после RISC может быть записан aswhere F cs — векторное суммирование F s , F r и F dp , как показано на рисунке 1 (b).

Сравнение рисунка 1 (c) и уравнения (7) с результатом в работе. [32] (Рисунок 2 и уравнение (11) в этой ссылке) показано, что многопарные генераторы будут иметь распределение MMF, отличное от такового у однопарных генераторов.

Плотность магнитного потока (MFD) складывается из MMF и проницаемости на единицу площади (PPUA) и может быть получена путем умножения этих двух [33], где Λ 0 — PPUA (Λ 0 = мкм 0 /), представляет собой среднее значение радиальной длины воздушного зазора между сердечником статора и сердечником ротора (как показано на рисунке 1 (d)), а мкм 0 — проницаемость воздуха / вакуума.

Пренебрегая влиянием соединения обмоток, ток обмотки на α m можно записать как где l и — эффективная длина и линейная скорость магнитного потока, пересекающего стержень статора, и Z — реактивное сопротивление обмотки статора.

Согласно закону электромагнитной индукции сила, действующая на обмотку, верхняя линия которой (см. Рисунок 3 (f)) находится в окружном положении α м может быть записана как где F E и F L — силы, действующие на концевую часть и линейную часть, соответственно, и F Ek — электромагнитная сила в произвольной точке K концевой обмотки, а полоса, чтобы указать вектор пробела. l конец — изгиб концевой части, ( α m + α k ) относится к окружному положению точки K , k e — это коэффициент MFD конечной точки K , а θ k — угол между текущим вектором и MFD.

Как указано в уравнениях (10) и (11), в нормальных условиях электромагнитная сила как на участке линии, так и на конце включает в основном составляющую постоянного тока и гармоническую составляющую при 2 r ( т.е. 2 ω ), что согласуется с результатом, приведенным в [2].[9]. Также предполагается, что электромагнитная сила в случае RISC имеет гораздо больше компонентов, а частоты этих новых компонентов являются временами механической частоты вращения ротора ω r . Поскольку амплитуда F dn намного меньше, особенно когда гармонический порядок n становится больше, эти новые компоненты в основном являются слабыми гармониками, поэтому постоянный ток и составляющая 2 ω остаются основными. .Однако их амплитуды уменьшаются из-за уменьшения MMF из-за короткого замыкания, как показано на рисунках 1 (a) и 1 (b), и F cs меньше, чем F c .

Хотя RISC уменьшает первичные компоненты (постоянный ток и 2 ω ), он вносит новые гармоники, которые могут быть ближе к собственным частотам обмотки. Следовательно, обмотка потенциально способна выдержать симпатическую вибрацию, которая с высокой вероятностью может повредить обмотку как с точки зрения металлической конструкции, так и с точки зрения изоляционных свойств.Поэтому изучение этих новых компонентов силы имеет большое значение. Для сравнения амплитуды первых 6 гармоник силы трехполюсного синхронного генератора, который является объектом исследования в следующем разделе, перечислены в таблице 1.


7 Линия Конец:

Компонент Нормальное состояние
(Строка:,
Конец:)
RISC
(Строка:,
Конец:)
Тенденция изменения амплитуды

Компонент постоянного тока Строка:,
Конец:
Уменьшено
ω r (16.67 Гц) 0 Линия и конец: Увеличенный
2 ω r (33,33 Гц) 0 Линия и конец: 3 Увеличенный ω r (50 Гц) 0 Линия и конец: Увеличенная
4 ω r (66,67 Гц) 0 40 Линия и конец 40 Увеличено
5 ω r (83.33 Гц) 0 Линия и конец: Увеличенный
6 ω r (100 Гц) Линия и конец: Уменьшение
2.2. Механический отклик

Конструкция торцевой обмотки статора показана на Рисунке 2 (а). Электромагнитная сила может вызвать вибрацию конца обмотки статора и привести к износу изоляции, а линейная часть обмотки статора закреплена в пазу статора и закреплена щелевым клином.Следовательно, влиянием электромагнитной силы линейной части на концевую часть можно пренебречь. Механическая модель системы статор-обмотка показана на рисунке 2 (б). Уравнение динамики может быть представлено следующим образом: где M, — масса концевой части обмотки статора, D, — демпфирование, обеспечиваемое стяжными линиями, K — жесткость, обеспечиваемая эластичностью материала обмотки и связующая линия, а x ( t ) — это матрица смещения / перемещения материальных точек.

В частности, возбуждение электромагнитной силы на концевой обмотке соответствует отклику вибрации первого порядка. Смещение представляет собой амплитуду вибрации. Поскольку электромагнитная сила является периодической, соответствующая реакция также будет периодической, и эта периодичность смещения концевой обмотки представлена ​​вибрацией. Вибрация усугубит износ изоляции обмотки и сократит срок службы генератора.

Далее мы проведем расчет методом конечных элементов с помощью электромеханической связи и исследования эксперимента.Анализ методом конечных элементов включает в себя расчет как электромагнитной силы, так и механического отклика, в то время как экспериментальное исследование в основном проверяет колебания обмотки (отклик на возбуждающие силы). Более подробную информацию можно найти в Разделе 3.

3. FEA и экспериментальное исследование
3.1. FEA и экспериментальная установка

Мы используем прототип генератора типа MJF-30-6 в качестве объекта исследования, как показано на рисунке 3 (а). Он находится в Государственной ключевой лаборатории альтернативных электроэнергетических систем с возобновляемыми источниками энергии, П.Р. Китай. Основные параметры генератора перечислены в таблице 2, а подключение обмотки статора фазы A показано на рисунках 3 (c) и 3 (d).

9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 9023 1000 об / мин ток возбуждения 9023 902 500 мм 902 ротор

Параметр Значение

Номинальная мощность 30 кВА Напряжение
Количество пар полюсов 3
Способ подключения обмотки статора 2Y
Шаг катушки 8
Коэффициент мощности 0.8
Рабочая температура 75 ° C
Индексные пазы ротора 42
Реальные пазы ротора 30
Количество пазов статора 1,8 A
Число витков на паз статора 72 оборота
Число витков на паз ротора 88 витков
Длина ротора 22023
Длина стопки 220 мм
Внутренний диаметр статора 1230 мм
Наружный диаметр статора 2400 мм
Внутренний диаметр ротора 500247 1228.3 мм. физическая модель показана на рисунке 3 (е). Обмотка статора включает четыре части, а именно линейную часть, шарнир, эвольвентную часть и носовую часть, из которых последние три образуют концевую обмотку, как показано на рисунке 3 (f).Части линии укладываются в пазы двумя слоями и определяются как верхняя полоса / линия и нижняя полоса / линия соответственно. Концевая часть выступает за пределы сердечника статора и имеет форму корзины. Поскольку каждая катушка состоит из верхней и нижней планок, для пояснения каждая обмотка помечена номером паза верхней планки. Например, обмотка 1 относится к обмотке, которая состоит из верхней планки в гнезде 1, нижней планки в гнезде 9 (см. Рисунок 4) и конечной части, которая соединяет эти две части линии.Кроме того, в цепи связи обмотки якоря установлен ток возбуждения 1,8 А постоянного тока. Как показано на рисунках 3 (g) и 3 (h), существует три типа сеток в сетке, а общее количество элементов сетки составляет 146787. Сетка «на основе длины» используется как для сердечников, так и для обмоток, а «сетка на основе длины» используется как для сердечников, так и для обмоток, а « сетка на основе аппроксимации поверхности »также выбрана для обмоток с учетом сложности конструкции. Для воздушного зазора между сердечниками ротора и статора принята сетка «на основе цилиндрического зазора» из-за небольшого пространства.Время решения составляет 400 мс, а длина шага — 0,5 мс. Всем концевым обмоткам присваиваются параметры силы, а полевые результаты от 240 мс до 400 мс сохраняются для постобработки.


Во время эксперимента генератор был подключен к электросети. Ток возбуждения был установлен на 1,8 А, линейное напряжение — 380 В, а фазный ток — 30 А. RISC устанавливается путем соединения отводов короткого замыкания C1 и C2 через реохорд, как показано на рисунке 3 (а).Степень короткого замыкания можно изменить, регулируя значение реохорды, и она рассчитывается по тому, где — ток короткого замыкания, а I f — ток возбуждения. В процессе эксперимента она составила 0,09 А, а степень межвиткового замыкания составила 1,25%.

Три акселерометра на печатной плате с очень малым объемом и массой прикреплены к одной и той же штанге обмотки на конце статора. Один был установлен в радиальном направлении для регистрации сигнала радиальной вибрации, другой был установлен в тангенциальном направлении для тангенциальной вибрации, а другой был установлен в осевом направлении для получения сигнала осевой вибрации, как показано на Рисунке 3 (b).

3.2. Результаты и обсуждение

Поскольку трехфазные обмотки распределены симметрично, электромагнитная сила на трехфазных обмотках также должна быть аналогичной. Ограниченные вычислительным ресурсом, в качестве представления рассчитываются только обмотки фазы А.

МФУ на обмотке статора показано на рисунках 5 (a) и 5 ​​(b). Это указывает на то, что MFD на участке линии больше, чем на конце, поскольку магнитное поле в конечной области обычно является полем утечки, которое имеет меньшие амплитуды.Более того, показано, что появление RISC приведет к уменьшению MFD. Этот результат совпадает с ранее проведенным теоретическим анализом, поскольку F cs меньше, чем F c , как указано в уравнениях (1) и (7), а также на рисунках 1 (a) и 1 ( б). И это можно дополнительно проверить по току, который в значительной степени отражает MFD, как показано на рисунках 5 (c) и 5 ​​(d).

Электромагнитные силы показаны на рисунке 6.Предполагается, что электромагнитная сила на суставе является наибольшей, а носовая часть — второй, как показано на рисунках 6 (a) и 6 (b). Этот результат согласуется с [19]. Волны электромагнитной силы подобны до и после RISC; см. рисунки 6 (c) и 6 (d). Однако очевидно, что электромагнитные силы на каждой обмотке в корпусах RISC меньше, чем в нормальных условиях, как показано на рисунках 6 (e) –6 (g). Это легко понять, поскольку F c > F cs и электромагнитная сила F пропорциональна квадрату MMF f , как показано в уравнениях (10) и (11).

Сравнивая рисунки 6 (e) –6 (g) друг с другом, предполагается, что электромагнитные силы на разных обмотках будут различаться. Верхние стержни имеют большее значение, чем нижние стержни, поскольку они ближе к ротору, а магнитное сопротивление меньше (магнитное сопротивление пропорционально длине радиального воздушного зазора). Максимальная электромагнитная сила на линейной части проявляется на верхней линии обмотки 1, в то время как максимальная электромагнитная сила на концевой части возникает на обмотке 2.Следовательно, паз 1 и его клин могут выдерживать большие нагрузки, и на это следует обращать особое внимание при проектировании и производстве. Однако данные в таблице 3 показывают, что максимальное напряжение не возникает на торцевой обмотке 2 из-за сложной формы эвольвенты конца и направления усилий.

9023 W6 9023 W6 3 / 0,0380

3
на рисунках 7 (а) –7 (е). Показано, что как в нормальных, так и в RISC-условиях электромагнитная сила включает явные составляющие постоянного тока и 100 Гц. Однако, когда имеет место RISC, некоторые слабые компоненты, которые в 1–5 раз превышают механическую частоту вращения ротора (16.7 Гц, 1000 об / мин).

Для лучшего сравнения спектры электромагнитных сил обмоток фазы А на верхних участках линии (U1, U2, U3), на нижних участках линии (L1, L2, L3) и на концевых участках (E1, E2, E3). ) показаны на рисунках 7 (g) –7 (i). Поскольку нет таких гармоник с угловыми частотами от ω r до 5 ω r в нормальных условиях, на рисунке 7 (h) распределение силы отображает только случай RISC.Предполагается, что амплитуды компонентов постоянного тока и 100 Гц будут уменьшаться по мере возникновения RISC, как показано на рисунках 7 (g) и 7 (i). Эти выводы согласуются с предыдущим теоретическим анализом, приведенным в Таблице 1. Между тем, эти слабые компоненты в нижних частях не так ясны, как в других частях; см. рисунок 7 (h).

Результат тестирования вибрации показан на рисунке 8. Показано, что гармоника на частоте 100 Гц имеет выраженную амплитуду. При возникновении RISC амплитуда ключевой составляющей вибрации на частоте 100 Гц будет уменьшена.Это согласуется с ранее проведенным теоретическим анализом и результатами FEA по электромагнитной силе, как показано в Таблице 1 и на Рисунке 7 (i). Более того, вибрация больше в радиальном, чем в осевом или тангенциальном направлении, и это явление соответствует свойству деформации в моделировании FEA конструкции, как показано на рисунке 9. Поскольку ротор вращается с частотой 16,7 Гц, есть некоторые компоненты. это времена частоты вращения, например 50 Гц, 68,4 Гц и так далее.

4.Регулярность повреждения обмотки

Изоляционные свойства будут ухудшаться из-за повышенного переменного напряжения в течение длительного времени, а затем произойдет усталостное разрушение. С другой стороны, деформация обмотки отражает амплитуду вибрации, поскольку вибрация является периодическим движением (деформацией). Таким образом, изоляционный материал будет поврежден из-за износа из-за чрезмерной деформации. Чтобы изучить влияние RISC на напряжение и деформацию обмотки, физическая модель, а также два цикла данных плотности электромагнитных сил были импортированы в переходный структурный модуль для расчета механического отклика.В качестве материала обмотки используется медный сплав, предел текучести и предел прочности которого составляют 280 МПа и 430 МПа соответственно. Части линии ограничены неподвижными опорами. Принято автоматическое построение сетки, и для каждой конечной обмотки генерируется 1082 узла.

Учитывая, что распределения напряжения и деформации обмотки будут повторяться аналогичным образом, представлены только результаты обмотки 1, как показано на рисунках 10 и 11. Максимальные значения деформации и напряжения вместе с их возникающими моментами равны перечислены в таблице 3.

Как показано на рисунках 10 и 11, шарнир и носок торцевой обмотки являются двумя наиболее опасными положениями, поскольку они испытывают серьезное напряжение и максимальную деформацию. Появление RISC не изменит эти опасные положения. При практическом мониторинге этим двум положениям следует уделять больше внимания, поскольку усталостное разрушение и износ изоляции, скорее всего, начнутся в этих двух местах. Практически в этих двух частях мы также обнаружили несколько изображений повреждений; см. рисунок 12.Существенная мера противодействия повреждению изоляции заключается в том, что во время изготовления / сборки носовая часть экранируется износостойким покрытием, таким как графем, а соединение защищается высокопрочными комплектами для снижения нагрузки.

Из таблицы 3 следует, что обмотка 3 выдерживает самые серьезные напряжения и деформации, а обмотка 1 занимает второе место по величине. Значение на обмотке 2 намного меньше, чем на обмотке 3. Причина в том, что обмотки 1 и 3 находятся на границах фазового сдвига, поскольку магнитные поля якоря соседних фаз взаимодействуют друг с другом.Кроме того, показано, что RISC снижает максимальное напряжение обмотки 1 и деформацию обмотки 2, увеличивая при этом остальные.

В реальных генераторах, например, генераторах гидроохлаждения, носовая часть — это не только электрическая соединительная деталь, но также соединительная деталь для охлаждающей воды. Так что эта часть всегда является слабым местом. Рисунки 8 и 10 показывают, что для носовой части максимальное напряжение и деформация возникают в центре и вверху, соответственно, поэтому усталостное разрушение носа начнется с центра, а износ изоляции носа начнется с вершины.

Чтобы лучше изучить компоненты деформации в радиальном, осевом и тангенциальном направлениях носовой части, мы проиллюстрируем эти направленные деформации до и после RISC для трех обмоток фазы A, соответственно, как показано на рисунке 9. Было обнаружено, что осевая деформация на передней части обмотки 1 будет увеличиваться за счет RISC, в то время как радиальная и тангенциальная деформации обычно остаются стабильными. Для обмотки 2 все компоненты деформации в трех направлениях будут немного уменьшены.Напротив, радиальная деформация обмотки 3 будет значительно увеличиваться, в то время как тангенциальная и осевая деформации, как правило, останутся неизменными. Кроме того, в радиальном направлении деформация больше, чем в тангенциальном. Фактически, ввиду двухслойной структуры нахлеста концевых обмоток, износ изоляции в одном слое в основном вызван радиальной и осевой деформациями, в то время как износ изоляции в разных слоях зависит от тангенциальной и осевой деформаций.Следовательно, износ обмотки будет более серьезным в одном и том же слое, чем в разных слоях.

Согласно Таблице 3 и Рисунку 9, в одной фазе носовая часть последней обмотки, которая касается основных силовых линий позже, чем другие вдоль направления вращения ротора, будет наиболее опасным местом для износа изоляции. Наиболее опасные положения для фаз B и C имеют ту же регулярность, что и обмотки, обведенные черным кружком, показанные на рисунке 4.

5. Выводы

В этой статье проводится подробное исследование поведения электромагнитных сил обмоток статора до и после RISC. в многопарном синхронном генераторе.Основные выводы, полученные на основе теоретического анализа, расчета методом конечных элементов и экспериментального исследования, заключаются в следующем.

Математические выражения показывают, что электромагнитная сила включает компоненты постоянного и переменного тока. Обычно гармоника 2 r является основной составляющей электромагнитной силы, которая заставляет обмотку вибрировать с частотой 100 Гц. Возникновение RISC уменьшит гармонику 2 r , но внесет новые дробные гармоники, которые являются временами механической частоты вращения ротора ω r .Следовательно, обмотка статора будет иметь больше компонентов вибрации, которые могут быть близки к его собственным частотам и приводить к симпатической вибрации. С помощью этих аналитических формул электромагнитной силы можно быстро оценить тенденцию к развитию вибрации, и, следовательно, они могут быть применены для контроля обмотки статора.

Конечно-элементный анализ и экспериментальные исследования выполнены на прототипе генератора MJF-30-6, который имеет 6 полюсов и 1000 об / мин. Установлено, что верхняя планка выдерживает большие электромагнитные силы, чем нижняя планка.Есть два положения, в которых наиболее вероятно повреждение изоляции. Одна из них — носовая часть, которая выдерживает как самую большую деформацию, так и вторую по величине нагрузку. Другая — это соединительная часть (соединение между линейной обмоткой и концевой обмоткой), которая выдерживает наиболее сильные нагрузки. В одной и той же фазе межфазная обмотка (соседняя обмотка между двумя фазами), особенно эти конечные фазы, будут испытывать гораздо большие деформации и напряжения, чем другие обмотки.Чтобы лучше защитить обмотки от повреждения изоляции, мы рекомендуем экранировать носовую часть и стык с помощью износостойкого покрытия и высокопрочных комплектов для снижения нагрузки соответственно.

Хотя содержание исследования основано на синхронных генераторах, другие типы синхронных машин имеют ту же структуру и принцип работы, что и синхронные генераторы. После длительного периода эксплуатации синхронное оборудование может перейти в состояние RISC из-за вибрации, старения изоляции и других факторов.Таким образом, исследование применяется к наиболее синхронным машинам, использующим ротор с фазовой головкой. Поскольку результаты, представленные в этой статье, включают регулярность повреждения изоляции и предлагают возможные меры противодействия, они будут полезны для улучшения технологии производства и удобства контроля. Между тем, результаты исследований, полученные в этой статье, имеют большой потенциал для использования в качестве основы для дальнейших исследований в других связанных проблемах для подобных электрических машин.

Кроме того, дальнейшие исследования будут основаны на форме обмотки статора [см. Рисунок 3 и (8)] в электромеханических свойствах, и это будет полезно для мониторинга состояния и диагностики неисправностей, а также для улучшения расчетов во время дизайнерская сессия.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Все авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации этой статьи.

Благодарности

Эта работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (51777074), Фондом естественных наук провинции Хэбэй (E2020502032), Китайскими фондами фундаментальных исследований для центральных университетов (2017MS146, 2018YQ03) и провинцией Хэбэй. Программа поддержки молодых талантов ([2018] -27).

Нестандартная конструкция сосредоточенных обмоток

Благодаря соответствующим методам численной оптимизации можно резко снизить потери, возникающие в постоянных магнитах из-за вихревых токов, с небольшим уменьшением крутящего момента, который может развить станок. Таким же образом можно спроектировать машины с концентрированными обмотками с комбинациями числа пазов и полюсов, которые традиционно считались несовместимыми или недопустимыми в симметричной форме.Это подтверждается исследованиями, проведенными профессором Альберто Тессароло из Университета Триеста, а также примерами того, как этот подход может представлять большой прикладной интерес.

Джанандреа Маццола в сотрудничестве с профессором Альберто Тессароло,
Университет Триеста

Профессор Альберто Тессароло, Университет Триеста

В технологии строительства современных электрических машин все чаще используются так называемые «концентрированные» или «зубчатые» обмотки статора, заменяя, где это возможно, более традиционные «распределенные». обмотки.Разницу между двумя типами обмоток можно понять из примеров, показанных на рисунке 1. Можно заметить, что распределенная обмотка состоит из «широких» катушек, которые охватывают относительно большую часть и соединяют выводы, расположенные в «удаленных» пазах (рисунок 1а). И наоборот, концентрированные обмотки состоят из «зубчатых катушек», то есть катушек, каждая из которых намотана вокруг зуба в магнитном сердечнике статора (рисунок 1b и рисунок 1c).

Недостатком концентрированных обмоток является тот факт, что они даже при идеальном токе создают гармонические поля в воздушном зазоре машины, которые могут вызвать потери из-за вихревых токов в постоянных магнитах и, как следствие, перегрев.
Кроме того, не всегда можно сделать выбор в пользу концентрированных обмоток. Фактически, на современном уровне техники это возможно только для двигателей и генераторов с постоянными магнитами, в которых количество прорезей, обозначенное Z, похоже (немного больше или немного меньше) на количество полюсов P.

В общем, сосредоточенные обмотки обычно считаются возможными только в том случае, если количество пазов Z и количество полюсов P удовлетворяют точному алгебраическому соотношению. Точнее, для возможности намотки, величина K, как показано в следующем соотношении:

должно быть целым числом с обозначением MCD (Z, P / 2) максимального общего делителя между Z и P / 2.Вышеупомянутое соотношение ограничивает выбор количества прорезей Z и полюсов P ограниченным количеством комбинаций (которые мы можем определить как «обычные комбинации»). Рассматриваемое ограничение становится особенно строгим в случае обмоток с более чем тремя фазами (m> 3), что часто требуется для повышения надежности. В случае многофазных обмоток, объем допустимых комбинаций многощелевых пазов значительно сокращается, что значительно ограничивает выбор разработчика и в некоторых случаях препятствует внедрению технологии с раневыми зубьями.

Большое снижение потерь в магнитах при небольшом уменьшении крутящего момента

В ответ на эти критические проблемы профессор Тессароло недавно разработал и предложил методологию оптимизированной конструкции концентрированных обмоток с использованием многослойных конфигураций.
«Конфигурации, в которых, — объясняет профессор Тессароло, — может быть несколько катушек с разными фазами, намотанных вокруг одного и того же зуба, как показано на рис. 2, которые идентифицируются разными цветами в зависимости от фазы, к которой они принадлежат.
Методология, основанная на конкретном алгоритме квадратичной оптимизации, тем не менее, легко реализуемая в широко распространенных вычислительных средах (таких как Matlab), позволяет уменьшить некоторые недостатки машин концентрированной намотки.
«В частности, — замечает профессор Тессароло, — эта методика позволяет снизить риск перегрева магнитов из-за гармонических полей в воздушном зазоре и проблему ограниченного количества комбинаций приемлемых для проекта полислотов, особенно в случай, когда количество фаз больше 3.
Что касается снижения омических потерь в магнитах, многослойная конфигурация, оптимизированная для намотки с намотанными зубьями, позволяет снизить потери в магнитах до 50% за счет относительно ограниченного снижения мощности, развиваемой машина. Потенциал оптимизации конструкции проиллюстрирован на рисунке 3 для комбинаций 9 слотов — 8 полюсов и 12 слотов — 10 полюсов. Крутящий момент и потери магнитов нормализованы относительно значения, которое они принимают для традиционной конфигурации (с одной катушкой на каждый зуб), представленной точками A и C.Каждая точка представляет собой оптимизированную конфигурацию многослойного дизайна.

«Например, в конфигурации B для машины 9/8 потери снижаются примерно на 50% за счет уменьшения номинального крутящего момента на 6%», — говорит профессор Тессароло. «В конфигурации D для машины 12/10 потери в магнитах могут быть уменьшены примерно на 70% за счет снижения номинального крутящего момента всего на 4%».

Оптимизация также расширяет область допустимых комбинаций полислотов

Предлагаемый метод оптимизации также позволяет расширить диапазон возможных комбинаций полислотов.
«Другими словами, — подчеркивает профессор Тессароло, — метод обеспечивает симметричную многослойную конфигурацию для концентрированной обмотки с общим количеством пазов Z и полюсов P, даже если Z и P не таковы, чтобы дать целое K в указанное выше уравнение ».
Например, на рисунке 4 показано поперечное сечение 8-слотового 6-полюсного (нетрадиционного) станка по сравнению с традиционным 9-слотовым 6-полюсным станком; аналогичным образом поперечное сечение 11-слотового 10-полюсного (нетрадиционного) станка сравнивается с традиционным 10-полюсным станком с 12 слотами.

Рис. 2 Пример многослойной сосредоточенной обмотки. Катушки, намотанные на зубы, различаются по цвету в зависимости от фазы, к которой они принадлежат Рис. 3 Магнитные потери и развиваемый крутящий момент машин с (а) 9 пазами и 8 полюсами; (b) 12 пазов и 10 полюсов, разработанные в оптимизированной многослойной конфигурации.

«Из сравнения традиционных и нетрадиционных конфигураций, — говорит профессор Тессароло, — кажется, что последняя, ​​несмотря на большую сложность конструкции, в некоторых чехлы показывают лучшую производительность.Например, машина с 9 пазами и 6 полюсами на рис. 4 имеет высокую пульсацию крутящего момента, которая примерно вдвое больше, чем у машины с 8 пазами и 6 полюсами. Или, чтобы процитировать другой пример, 11-контактный и 10-полюсный автомат имеет потери на постоянных магнитах примерно вдвое меньше, чем у 12-контактного и 10-полюсного станка ».

Рис. 4 Поперечное сечение 8-контактного и 6-полюсного (нестандартного) станка по сравнению с традиционным 9-канальным и 6-полюсным станком; аналогичным образом поперечное сечение 11-контактного и 10-полюсного (нетрадиционного) станка сравнивается с традиционным 12-контактным и 10-полюсным станком

. Чтобы дать более полное представление, в таблицах на рис. белые клетки) и нетрадиционные (серые клетки) конфигурации с точки зрения коэффициента намотки и удельных потерь, возникающих в постоянных магнитах.Можно заметить, что некоторые нетрадиционные конфигурации обладают интересными и конкурентоспособными ценностями.

Рис. 5 Коэффициенты намотки и удельные потери в постоянных магнитах для машин с различными комбинациями пазов и полюсов. Ячейки на сером фоне представляют нестандартные конфигурации
Эксплуатационные преимущества также для многофазных машин

Возможность использования нестандартных конфигураций может быть особенно полезна при проектировании многофазных машин или машин, состоящих из нескольких трехфазных обмоток.Это обстоятельство часто возникает в приложениях, требующих непрерывного обслуживания даже в случае неисправности.
«Например, — комментирует профессор Тессароло, — если вы хотите построить 12-фазную машину или с двойной трехфазной обмоткой, с восемью полюсами, общепринятые правила, имеющиеся в литературе, вынудят вас выбрать, получить целое K из в упомянутом выше отчете минимальное количество 24 слота. Понятно, что для небольших машин использование Z, равного 24, может привести к неприемлемым размерам паза.В этом случае может помочь использование оптимизированной и нетрадиционной многослойной конфигурации, позволяющей создать трехфазный 8-полюсный 9-слотовый двухтриадный агрегат, как показано на рис. 2 ”.
Прототип этой машины также был испытан, в ходе которого регистрировались электродвижущие силы, индуцированные вакуумом, а затем проверялась идеальная электрическая симметрия 9-фазной обмотки, как показано на рисунке 6.

Рис. 6 Электродвижущие силы вакуума в имитационной машине (непрерывный ход) и в измерительной машине (пунктирные линии) для 12-фазных машин с нестандартной сосредоточенной обмоткой с 9 пазами и 8 полюсами7 Поперечное сечение 12-фазного двигателя, состоящего из 4 нестандартных сосредоточенных обмоток с 7 пазами и 6 полюсами

Еще одним примером применения является 12-фазный двигатель, показанный на рисунке 7, состоящий из четырех трехфазных обмоток, смещенных на 90 градусов. , каждая из которых имеет 7 пазов и 6 полюсов. Выбор нестандартной обмотки в случае, показанном на рисунке 7, был продиктован необходимостью иметь (для максимально допустимой частоты и номинальной скорости) всего 24 полюса, которые должны быть разделены между 4 независимыми блоками. , из которых машина должна состоять из соображений отказоустойчивости.Это привело к максимальному количеству 6 полюсов для каждого блока.

«Выбор 2 или 4 полюсов, — подчеркивает профессор Тессароли, — был невозможен, так как это приводило к чрезмерной толщине ярма статора и ротора, что превышало конструктивные ограничения, накладываемые на радиальные размеры. В данном случае проект касался разработки подвесного электрического мотора со встроенным гребным винтом, где преобладала нехватка места. Таким образом, количество полюсов для каждого блока было зафиксировано на 6, выбор количества пазов, обеспечивающий приемлемый коэффициент намотки, был между Z = 9, Z = 8 и Z = 5, как показано на рисунке 5 ”.

Первый (обычный) был отклонен из-за слишком высокой пульсации крутящего момента. Поэтому единственными оставшимися вариантами были нетрадиционные, то есть 8 слотов и 6 полюсов или 7 слотов и 6 полюсов. Второй был выбран из-за более низких потерь на магнитах и ​​почти нулевой пульсации крутящего момента.
Был изготовлен прототип трехфазной четырехфазной машины с четырьмя обмотками 7 × 4 и 6 × 4 полюсов (рисунок 8 ab), и он был испытан путем параллельного соединения 2 из 4 блоков статора и их нагрузки соответственно на звезду резистора и резистор. на диодно-выпрямительном мосту (рисунок 8 кд).Результаты испытаний показаны на рисунке 9, где формы сигналов, записанные на испытательном стенде, сравниваются с сигналами, полученными при моделировании машины методом конечных элементов во временной области.

Рис. 8 Изготовленный прототип (а) и его установка на испытательном стенде. Испытательные конфигурации с двумя параллельными обмотками, нагруженными (а) на резисторы звездой и (б) на диодный выпрямитель Рис. 9 Формы напряжения и тока, от измерения и моделирования до конечных элементов, машины, работающей от генератора, нагруженного (а) звездой резистора и (б) выпрямительным мостом

Результаты подтверждают идеальную симметрию машины и отличное соответствие конструкции прогнозы и экспериментальное поведение.Аналогичные формы сигналов, которые не показывают каких-либо неожиданных явлений в результате выбора нестандартной обмотки, были также получены при загрузке двух других узлов машины.
Профессор Тессароло заключает: «Можно сказать, что реализация концентрированных электрических обмоток, выходящих за рамки традиционных форм и классических ограничений, принятых для вашего проекта, имеет широкие пределы оптимизации и расширения. При условии, что они реализуются на многоуровневой основе ».

На этих страницах показано, как с помощью соответствующих методов численной оптимизации и методологии работы, предложенной профессором Тессароло, можно резко снизить (даже более чем на 50%) потери, возникающие в постоянных магнитах из-за вихревых токов. , с небольшим уменьшением крутящего момента, который машина может развивать.Также было показано, что с помощью аналогичных методов оптимизации можно проектировать машины с концентрированными обмотками с комбинациями числа пазов и полюсов, которые традиционно считались несовместимыми или недопустимыми в симметричной форме. Наконец, были проиллюстрированы некоторые примеры применения, показывающие, как это может представлять интерес, особенно (но не только) при проектировании машин с концентрированной намоткой с более чем тремя фазами. Таким образом, это оперативный подход и методология, которые, по сути, предоставляют полезные элементы для большей свободы в проектировании и исполнении.

Схема и работа однофазного двигателя

Однофазные двигатели очень широко используются в домах, офисах, мастерских и т. Д., Поскольку в большинство домов и офисов подается однофазное питание. Кроме того, однофазные двигатели надежны, дешевы по стоимости, просты в конструкции и легко ремонтируются.

  1. Однофазный асинхронный двигатель (разделенная фаза, конденсатор, экранированный полюс и т. Д.)
  2. Однофазный синхронный двигатель
  3. Отталкивающий двигатель и т. Д.
В этой статье объясняется основная конструкция и принцип работы однофазного асинхронного двигателя .

Однофазный асинхронный двигатель

Конструкция однофазного асинхронного двигателя аналогична конструкции трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, за исключением того, что статор намотан для однофазного питания. Статор также снабжен «пусковой обмоткой», которая используется только для пусковых целей. Это можно понять из схемы однофазного асинхронного двигателя слева.
Принцип работы однофазного асинхронного двигателя
Когда на статор однофазного двигателя подается однофазное питание, он создает переменный магнитный поток в обмотке статора. Переменный ток, протекающий через обмотку статора, вызывает индуцированный ток в стержнях ротора (ротора с короткозамкнутым ротором) в соответствии с законом Фарадея об электромагнитной индукции. Этот индуцированный ток в роторе также будет создавать переменный магнитный поток. Даже после того, как установлены оба переменных потока, двигатель не запускается (причина объясняется ниже).Однако, если ротор запускается под действием внешней силы в любом направлении, двигатель разгоняется до конечной скорости и продолжает работать с номинальной скоростью. Такое поведение однофазного двигателя можно объяснить теорией вращения двойного поля.
Теория вращения двойного поля

Теория вращения двойного поля утверждает, что любая переменная величина (здесь переменный поток) может быть разделена на две составляющие, величина которых равна половине максимальной величины переменной величины, и обе эти составляющие вращаются в противоположном направлении.

Следующие рисунки помогут вам понять теорию вращения двойного поля.
Почему однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически?
Статор однофазного асинхронного двигателя намотан с однофазной обмоткой. Когда на статор подается однофазное питание, он создает переменный магнитный поток (который изменяется только вдоль одной оси пространства). Переменный поток, действующий на ротор с короткозамкнутым ротором, не может производить вращение, только вращающийся поток может. Вот почему однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически.
Как сделать самозапуск однофазного асинхронного двигателя?

Деформация (10 −7 м) / время (с) Тенденция Напряжение (10 4 ) / время Тенденция 402

Обмотка 1 Нормальный 9.187 / 0,0385 Увеличение 5,974 / 0,0620 Уменьшение
RISC 9,188 / 0,0385 5,928 / 00385

9023 2,188

9023 2,135

9023 2,15 Уменьшение
2,508 / 0,002 Увеличение
RISC 2,1129 / 0,0555 2,818 / 0,002

Обмотка 3 Увеличение 540 / 0,0380 Увеличение
RISC 736,3 / 0,0380 554 / 0,038