Con una potencia de decenas de vatios a varios kilovatios, se utilizan ampliamente en diversos tipos de electrodomésticos, unidades de ventilador para fines domésticos e industriales, máquinas para trabajar la madera, bombas, compresores, transportadores y también máquinas pequeñas. Su ventaja es la posibilidad de usarlos en lugares y habitaciones donde no hay red trifásica, pero se conecta una red monofásica de dos hilos.
Una parte importante de los motores eléctricos asíncronos monofásicos se fabrica sobre la base de motores trifásicos en serie. por ejemplo, los motores monofásicos de la serie ABE se fabrican sobre la base de motores incorporados trifásicos AB, etc. No existen diferencias significativas en el diseño de la parte mecánica y los circuitos magnéticos de dichos motores en comparación con motores eléctricos asíncronos de corriente trifásica .
Condensador el. motores
La principal diferencia está en el diseño, ejecución y conexión del devanado del estator. Para arrancar motores eléctricos asíncronos monofásicos, a menudo se usa un devanado de arranque especial, ubicado en el estator junto con el devanado de trabajo principal, pero desplazado en un cierto ángulo con respecto a él. Empezar a enrollar a menudo conectado a la red a través de condensador, y después de arrancar y acelerar el motor, se apaga. En varios diseños, ambos devanados funcionan y, para aumentar la eficiencia de uso y mejorar las características de los motores monofásicos, puede dejar el devanado de arranque con condensadores incluidos en su circuito conectado a la red durante todo el período. de operación. En este caso, seleccionando la capacitancia de los capacitores, en el modo de operación de la máquina, un giro circular o casi circular campo magnético, cuando la componente inversa del campo estará completamente ausente o se debilitará significativamente. Como resultado, mejorará el rendimiento de la máquina y aumentará la eficiencia de su uso. si en el trabajo motor monofasico ambos de sus devanados permanecen permanentemente conectados a la red, y un capacitor está conectado en serie con uno de ellos, entonces dicho motor se llama condensador(ver figura).
En un motor de condensador, ambos devanados funcionan. De la condición para obtener un campo circular de su número de vueltas en caso general diferente. Elegir un capacitor puede parecer una tarea desalentadora. Hay al menos dos maneras de hacer esto.
La primera forma es seleccionar empíricamente la capacitancia del capacitor. Criterios para evaluar la elección óptima de la corriente en vacío capacitiva y el par de arranque. El par debe ser máximo y la corriente sin carga debe ser mínima. Por lo general, una estimación de la corriente sin carga es suficiente.
La segunda forma de elegir la capacitancia de un capacitor es el método de cálculo. Detengámonos en esto con más detalle. En este caso, los voltajes en los devanados deben estar desfasados 90o, por lo que
jUa = Uβkwawa/kwβwβ. (1)
Corrientes de bobinado I a y Iβ también estará desfasado en 90° y creará MDS
jIakwawa =Iβkwβwβ (2),
dónde Washington y wβ- número de vueltas de bobinado α y β ;
kwa y kwβ coeficientes de devanado para devanados α y β .
Multiplicando los lados izquierdo y derecho de las igualdades (1) y (2), obtenemos
UαIα = UβIβ
Es decir, la potencia total de ambos devanados será igual. Dado que los devanados están en las mismas condiciones con respecto al rotor, las potencias activas desarrolladas por ellos también serán iguales, es decir
UαIαcosφα = UβIβcosφβ
de donde se sigue que φα = φβ .
Además, según la Fig.
Uα = U1 Uβ+Uс = U1
y el ángulo de cambio entre la corriente Iβ y el voltaje a través del capacitor A nosotros es 90°. Estas condiciones corresponden al diagrama vectorial. De acuerdo con este cuadro
Us = Uβ /senφβ
La capacitancia requerida para crear un campo circular se determina a partir de la relación
Iβ = Us /xc = (Uβ / sinφβ) ωC
Dónde
C = Iβ senφβ / (ωUβ)
La potencia del condensador es
QC = Us Iβ = Uβ Iβ / sinφβ
Por tanto, la potencia del condensador es igual a la potencia total del motor, es decir, relativamente grande. Cabe señalar que para un valor de capacitancia dado C el campo circular se crea solo en una carga de motor específica (en un valor actual). Con otras cargas, el campo es elíptico y se degrada el rendimiento del motor. Puede ajustar la capacitancia con un cambio en la carga, pero esto complicará el circuito del motor. Para obtener un campo circular en el arranque y con cualquier carga, a veces se incluyen capacitores en dos ramas paralelas; bajo carga, una rama funciona y, al arrancar, ambas se encienden. A motores de condensador el uso de materiales es casi el mismo que el de motor trifasico igual potencia, su eficiencia también es aproximadamente igual, y cosφ ligeramente superior para los motores de condensador.
Para muchos motores asíncronos monofásicos, se conecta un condensador adicional (de arranque) al circuito de devanado conectado a la red a través de un condensador durante el arranque.
Principio de funcionamiento y diseño. motor electrico monofasico.
Un estator monofásico estándar tiene dos devanados a 90° entre sí. Uno de ellos se considera el devanado principal, el otro, auxiliar o de arranque. Según el número de polos, cada devanado se puede dividir en varias secciones.
La figura muestra un ejemplo de dos polos. bobinado monofásico con cuatro tramos en el devanado principal y dos tramos en el auxiliar.
Limitaciones de los motores eléctricos monofásicos.
DE Debe recordarse que el uso de un motor eléctrico monofásico es siempre una especie de compromiso. El diseño de uno u otro motor depende, en primer lugar, de la tarea a realizar. Esto significa que todos los motores eléctricos se diseñan según lo más importante en cada caso: por ejemplo, eficiencia, par, ciclo de trabajo, etc. Debido al campo pulsante, los motores monofásicos pueden tener más nivel alto ruido en comparación con los motores de dos fases, que son mucho más silenciosos porque utilizan un condensador de arranque. El condensador, a través del cual arranca el motor eléctrico, contribuye a su buen funcionamiento.
A diferencia de los trifásicos, existen algunas limitaciones para los motores eléctricos monofásicos. En ningún caso los motores eléctricos monofásicos deben trabajar en modo ralentí, ya que se calientan mucho con cargas bajas, tampoco se recomienda operar el motor eléctrico con una carga inferior al 25% de la carga total.
Correos electrónicos asíncronos motores de polo sombreado
estator Motor de inducción con polos blindados tiene un diseño de polo saliente (ver Fig.). En los polos se coloca un devanado monofásico, que se conecta en red monofásica. Parte del polo cubre una bobina K cortocircuitada. El rotor del motor tiene un devanado cortocircuitado convencional en forma de jaula de ardilla.
El flujo magnético de un polo del motor se puede representar como dos componentes. La parte del polo no cubierta por la bobina cortocircuitada penetra en el flujo Ф1m, creado por la corriente del devanado del estator I1. La otra parte del poste se puede considerar como un transformador, en el que devanado primario es el devanado del estator y el secundario es una bobina en cortocircuito. El flujo resultante de esta parte del poste Ф2m es igual a la suma geométrica del flujo f"2m generada por la corriente del devanado del estator I1, y flujo Фк,m de corriente yo, inducido en una bobina en cortocircuito por un flujo f"2m.
Como se deduce del diagrama vectorial (ver Fig.), que es similar al diagrama vectorial de un transformador, entre los flujos de las dos partes del polo Ф1m y Ф2m debido a la acción de blindaje de la bobina en cortocircuito, hay un cambio de fase en el tiempo por un ángulo β
. Además, los ejes de estos flujos se desplazan un cierto ángulo en el espacio. Por lo tanto, el campo magnético en la máquina estará rotando. Dado que los flujos magnéticos Ф1m y Ф2m no son iguales entre sí y el ángulo de desplazamiento entre ellos es inferior a 90°, entonces el campo magnético será elíptico. Como resultado, los motores con polos blindados tienen una serie de desventajas: grandes dimensiones totales, pequeño par de arranque
, bajo factor de potencia (cos φ ≈ 0,4 ÷ 0,6) y baja eficiencia debido a grandes pérdidas en una bobina en cortocircuito (ή ≈ 0,25 ÷ 0,4).
Se pueden obtener algunas mejoras en sus características de arranque y funcionamiento utilizando derivaciones magnéticas de chapa de acero entre los polos, aumentando el entrehierro debajo de la parte no protegida de los polos y colocando dos o tres vueltas en cortocircuito de diferentes anchos en cada polo. Los motores con polos blindados están disponibles comercialmente desde fracciones de vatio hasta 300 W y se utilizan en ventiladores, reproductores, grabadoras, etc.
Fórmulas para convertir un motor eléctrico trifásico en un condensador monofásico.
- Con este recálculo de un motor eléctrico trifásico en uno monofásico, el número de ramas paralelas no se tiene en cuenta, como resultado, el número de ramas paralelas en los devanados de trabajo y de arranque es igual al número de ramas paralelas. ramas en el devanado de un motor eléctrico trifásico.
Un ejemplo de conversión de un motor eléctrico trifásico en un condensador monofásico.
- Para ver un ejemplo de cómo convertir un condensador trifásico en monofásico, tomemos un motor 5AI100S2U3 con una potencia de 4,0 kW. 3000 rpm, tensión de alimentación U=220/380, corriente A=14,6/8,15. El motor eléctrico tiene los siguientes datos de bobinado: diámetro del hilo d=0,8×2 (en dos hilos), vueltas en la ranura n=25, número de ramas paralelas a=1, paso de bobinado a lo largo de las ranuras y=11;9, número de ranuras del estator Z 1 =24.
- Primero debe calcular el patrón de colocación de un devanado monofásico, para un motor de condensador monofásico, es mejor elegir un patrón de colocación en el que el devanado de trabajo ocupe 2/3 de las ranuras del núcleo del estator y el arranque El devanado ocupa 1/3 de las ranuras del núcleo del estator Figura N° 1. Paso: devanado de trabajo y=11;9;7;5, devanado de inicio y=11;9.
- Se completa el recálculo de un motor eléctrico trifásico en un motor de condensador monofásico. Resultó un motor eléctrico monofásico con los siguientes datos de devanado: devanado de trabajo: número de vueltas en la ranura Nr=13, diámetro del cable d=1,56; devanado de arranque - número de vueltas en la ranura Np=26, diámetro del cable d=1,12, número de ramas paralelas en los devanados de trabajo y de arranque a=1.
- para empezar y operación normal motor monofásico, la red de suministro debe soportar la corriente de arranque y la corriente en par de arranque será aproximadamente siete veces la corriente en el devanado de trabajo 15,6 × 7 \u003d 109,2 A. El voltaje de los condensadores es de al menos 450 voltios.
- Seleccione la capacidad del trabajador (Casarse) y lanzador (Esp) condensadores del motor en ralentí (sin carga).
- Al aumentar o disminuir la capacitancia del capacitor, se logra un buen arranque del motor. Si el motor no arranca (normalmente esto pasa con los motores eléctricos a 3000 rpm), tendrás que rectificar torno Anillos de rotor de cortocircuito de aluminio. La sección transversal de los anillos de cortocircuito debe reducirse en un 20-50 %, lo que aumenta la resistencia del rotor y el deslizamiento. Por lo general, después de aumentar la resistencia del rotor, el motor eléctrico arranca con facilidad.
- Después de que el motor haya arrancado, mida la corriente sin carga en el devanado de trabajo del motor eléctrico. Corriente sin carga en monofásica y trifásica motores eléctricos asíncronos depende de la velocidad de giro. Cuanto menor sea la velocidad del motor, más cerca estará la corriente sin carga de la corriente nominal del motor. Si la corriente sin carga del motor eléctrico a 3000 rpm. aproximadamente 40-60% de la nominal, luego la corriente sin carga del motor eléctrico a 250 rpm. será aproximadamente el 80-95% de Corriente nominal indicado en la placa. Dado que estamos seleccionando un condensador de funcionamiento para un motor monofásico de 3000 rpm, la corriente en reposo debe ser del 40 al 60 % de la corriente máxima en el devanado de trabajo. Después de calcular que la corriente máxima en el devanado de trabajo de un motor eléctrico monofásico es de 15,6 A, la corriente en reposo debe ser de 6 a 9 A.
- Qué hacer si el motor arranca bien, pero la corriente en el devanado de trabajo al ralentí está cerca o supera los 15,6 A. Arranque el motor y, después de la aceleración, desconecte algunos de los condensadores, deje aproximadamente el 30-50% de la capacidad total en la operación. Al reducir o aumentar la capacitancia del capacitor de trabajo, seleccionamos la corriente sin carga de un motor eléctrico monofásico de 6 a 9 A. El capacitor que siempre permanece en el circuito de devanado de un motor eléctrico monofásico se llama un trabajando uno. (Casarse), un capacitor usado solo para arrancar el motor eléctrico - arranque (Esp). Después de instalar el motor eléctrico en el equipo, el ajuste es posible condensador de arranque en la dirección de aumentar la capacitancia, la capacitancia del capacitor de trabajo no se puede cambiar.
- La corriente sin carga de un motor eléctrico monofásico es normal, la corriente en comenzando a enrollar no debe superar los 7,8 A.
Literatura sobre este tema:
Devotchenko F. S. "Rehacer motores electricos trifasicos a monofásico con cambio de bobinado." 1991
Kokorev A.S. "Manual del joven envoltorio Maquinas electricas"1979
Meshcheryakov V.V., Chentsov I.M. "Recalculo de maquinas electricas y tablas de datos de devanados" 1950
Introducción
1. Asignación al proyecto del curso
2. Preparación de datos de medición de núcleo magnético
3. Elección del tipo de bobinado
4. Cálculo de datos de bobinado
5. Cálculo del número óptimo de vueltas en el devanado de una fase.
6. Cálculo del número de vueltas en una sección.
7. Elección del aislamiento de la ranura y los devanados finales
8. Selección de marca y cálculo de secciones alambre de bobinado
9. Cálculo de las dimensiones de la sección (longitud de la bobina)
10. Cálculo de la masa del devanado.
11. Resistencia eléctrica devanados de una fase corriente continua frío
12. Cálculo de datos nominales
13. Tarea para el envoltorio
14. Cálculo de un devanado monocapa.
15. Recálculo de un motor asíncrono para otros parámetros
Literatura
INTRODUCCIÓN
Los motores asíncronos son los principales convertidores energía eléctrica en mecánica y forman la base del accionamiento eléctrico de la mayoría de los mecanismos utilizados en todos los sectores de la economía nacional.
Los motores asíncronos consumen más del 40% de la electricidad generada en la República de Bielorrusia, su fabricación requiere una gran cantidad de materiales escasos: acero eléctrico, bobinado de cobre, etc., pero se reduce el costo de mantenimiento de los equipos instalados. Por lo tanto, la creación de una serie de IM altamente económicos y confiables son las tareas más importantes, y Buena elección Los motores, su funcionamiento y reparaciones de alta calidad juegan un papel en el ahorro de recursos materiales y laborales.
Motores asíncronos propósito general potencia de 0,06 a 400 kW con voltaje de hasta 1000 V: las máquinas eléctricas más utilizadas. En el parque económico nacional de motores eléctricos representan el 90% en cantidad y aproximadamente el 55% en potencia. La necesidad y, en consecuencia, la producción de motores asíncronos para voltajes de hasta 1000 V en Bielorrusia crece año tras año.
La vida útil de los equipos eléctricos es bastante larga (hasta 20 años). Durante este período, durante el funcionamiento, algunos de los elementos del equipo eléctrico (aislamiento) envejecen, otros (cojinetes) se desgastan.
Los procesos de envejecimiento y desgaste inhabilitan el motor eléctrico. Estos procesos dependen de muchos factores: condiciones y modo de operación, Mantenimiento etc. Una de las razones de la falla del equipo eléctrico son los modos de emergencia: sobrecarga de la parte de trabajo de la máquina, objetos extraños que ingresan a la máquina de trabajo, modos de operación de fase abierta, etc. La falla de los motores eléctricos, cuando es imposible reemplazarlos rápidamente, conduce a la parada de las líneas de procesamiento del producto y, a menudo, a grandes pérdidas de material.
Se restaura el equipo eléctrico que ha fallado. La peculiaridad de la reparación es que el motor se calcula antes de la reparación. Esto es necesario para verificar que los datos de bobinado del motor disponibles coincidan con los datos del catálogo.
Los datos obtenidos se comparan con los datos del catálogo. Solo en el caso de una coincidencia completa de todos los valores necesarios y con pequeñas discrepancias entre ellos, es posible comenzar a reparar el motor eléctrico. La reparación de devanados, especialmente durante la modernización, requiere un conocimiento bastante profundo de los métodos de cálculo, la capacidad de utilizar racionalmente los materiales eléctricos y encontrar las soluciones más económicas.
1. ASIGNACIÓN AL PROYECTO DE CURSO.
Tabla 1. Datos iniciales del proyecto.
Dimensiones del circuito magnético y su ranura:
D - Diámetro interior del núcleo del estator, mm.
D a - Diámetro externo del núcleo del estator, mm.
l es la longitud total del núcleo del estator, mm.
Z - número de ranuras, uds.
b - gran tamaño del ancho de la ranura, mm.
b" es el tamaño más pequeño del ancho de la ranura, mm.
b w - ancho de la ranura de la ranura, mm.
h es la altura total de la ranura, mm.
e es la altura de la boca de la ranura, mm.
δ es el espesor de las láminas de acero, mm, y el tipo de aislamiento se dan en números.
Especificaciones cliente:
n es la frecuencia de rotación del campo magnético del estator, min -1.
Uf- tensión de fase devanados del estator,
U / Δ - esquema de conexión de devanado de fase, estrella / triángulo.
f es la frecuencia actual, Hz.
Arroz. 1. Bosquejo del núcleo del estator de un motor de inducción y el contorno de la ranura.
2. PREPARACIÓN DE LOS DATOS DE MEDICIÓN DEL CIRCUITO MAGNÉTICO
La preparación de los datos de medición del circuito magnético se realiza por conveniencia de realizar cálculos posteriores e incluye el cálculo de:
a) el área del poste en el entrehierro (Q d),
b) el área del polo en la zona del diente del estator (Q z),
c) área de la sección transversal de la parte posterior del estator (Q c),
d) área de ranura libre (Q p), mm 2.
Las primeras tres áreas son necesarias para calcular las cargas magnéticas, la última para calcular la sección transversal del cable de bobinado.
1. El área del poste en el entrehierro.
En el entrehierro, la resistencia al flujo magnético en toda el área es uniforme:
(m2)donde l p es la longitud estimada del circuito magnético, m
t - división de polos
No hay canales de enfriamiento.
(mm)p es el número de pares de polos
(PCS)
; ; metro 2 2. El área del polo en la zona del diente.
En la zona del diente del estator, el flujo magnético fluye a través de láminas de acero eléctrico, por lo tanto, el área del polo será igual al producto del área activa del diente y su número en el polo:
(m2) donde N z es el número de dientes por polo, pcs
Q 1 z - área de un diente, m 2
(piezas) (m 2)donde l a es la longitud activa del diente
b z - anchura media de los dientes
metro
(metro) donde Kz es el factor de relleno del acero, depende del espesor de la lámina de acero eléctrico y del tipo de aislamiento
b' z - tamaño de diente más pequeño
b’’ z – tamaño de diente más grande
ancho del diente en el punto estrecho
(metro) 
(mmm 
; m2; metro 2 3. El área del circuito magnético en la parte posterior del estator.
El área de la parte posterior del estator, perpendicular al flujo magnético, es igual al producto de su altura y la longitud activa del circuito magnético:
(m2)donde h c es la altura de la parte posterior del estator
(m2) m; metro 2 4. Área de la ranura en el claro.
Se requiere el área de ranura libre para calcular la sección transversal del cable de bobinado. Para determinar el área del surco, su sección se divide por líneas axiales en figuras simples:
(mm2) donde Qb, Qb’ son las áreas de los semicírculos de diámetro b y b’, respectivamente
Q t - donde las bases son b y b ', y la altura:
(mm) (mm2); (mm2); 
(mm2) 
milímetro 2; 
milímetro 2; milímetro 2 milímetro 2 3. SELECCIÓN DEL TIPO DE DEVANADO
La elección se hace en base a:
Posibilidades técnicas de bobinado en determinadas condiciones;
Consumo mínimo de alambre de bobinado;
Potencia nominal y tensión;
tipo de ranura;
Ventajas y desventajas de los devanados;
viabilidad económica.
El esquema de los devanados del estator de las máquinas eléctricas trifásicas se divide en:
De acuerdo con el número de lados activos de las secciones en la ranura, en una sola capa (en la que el lado activo de una bobina ocupa toda la ranura) y doble capa (el lado activo ocupa la mitad de la ranura),
Según el tamaño de paso para devanados con paso completo (en y=y’) y con paso acortado (en y De acuerdo con la frecuencia de rotación del campo magnético del estator en una sola velocidad y varias velocidades, Según el número de secciones en grupos de bobinas (bobinas de fase) para devanados con el mismo número de secciones en el grupo (q es un número entero) e igual a (q es un número fraccionario). De acuerdo con la forma en que se realizan los bobinados, también se dividen en: Plantilla suelta (o suelta), también se les llama bobinados con secciones blandas. Para tales devanados, las secciones se colocan un conductor a través de una ranura (ranura) de una ranura semicerrada. Se utiliza para máquinas de baja potencia, tensión hasta 500 V; Brochado, realizado tirando del alambre a través de las ranuras, utilizado para máquinas con tensión de hasta 10.000 V con ranuras cerradas o semicerradas. El método de colocación de los devanados es laborioso. Actualmente, se utilizan principalmente para la reparación parcial de bobinados. Los devanados con secciones rígidas, secciones terminadas y aisladas, que llevan aislamiento de ranura en las partes activas, se colocan en ranuras abiertas. Utilizado para máquinas de media y alta potencia con tensión hasta 5000 -10000 V y más. De acuerdo con el método de colocación de las secciones de los grupos de bobinas en el orificio del estator, así como la colocación de las partes frontales, se dividen en: concéntricos, con la colocación de bobinas (secciones) una dentro de otra y la ubicación de las partes frontales en dos o tres planos, dichos devanados son enrollados; plantilla, con las mismas secciones de grupos de bobinas. Se pueden realizar tanto simples como de pato. Si, en un devanado de una sola capa de plantilla, la separación no se realiza en semigrupos, sino en bobinas individuales, obtenemos un circuito de devanado de circuito. Las principales ventajas de un devanado de una sola capa: 1. Falta de aislamiento entre capas, lo que aumenta el factor de llenado de la ranura y, en consecuencia, la corriente y la potencia del motor. 2. Facilidad de fabricación. 3. Gran posibilidad de utilizar automatización en el tendido de bobinados. Defectos: 1. Mayor consumo de material conductor. 2. Dificultad para acortar el tono y, en consecuencia, compensar los armónicos más altos del flujo magnético. 3. Limitación de la posibilidad de construir devanados por número fraccionario de ranuras por polo y fase. 4. Fabricación e instalación de bobinas para grandes motores eléctricos de alta tensión que requieran más mano de obra. Los devanados de dos capas se hacen principalmente con las mismas secciones: bucle y cadena, con menos frecuencia toman concéntricos. Las principales ventajas de un devanado de dos capas en comparación con un devanado de una sola capa: 1. La posibilidad de cualquier acortamiento del paso, lo que permite: a) reducir el consumo del alambre de bobinado al reducir la longitud de la parte frontal de la sección; b) reducir las componentes armónicas superiores del flujo magnético, es decir, reducir las pérdidas en el circuito magnético del motor. 2. La sencillez del proceso tecnológico de fabricación de bobinas (muchas operaciones pueden mecanizarse). 3. La posibilidad de bobinar con casi cualquier fracción q, lo que garantiza la fabricación del bobinado durante la reparación de motores asíncronos con un cambio en la velocidad del rotor. Además, esta es una de las formas de aproximar la forma del campo a una sinusoide. 4. La posibilidad de formar un mayor número de ramas paralelas. Las desventajas de los devanados de doble capa incluyen: 1. Menor factor de relleno de la ranura (debido a la presencia de aislamiento entre capas). 2. Cierta dificultad en la colocación de los últimos tramos del devanado. 3. la necesidad de levantar todo el paso de bobinado si la parte inferior de la sección está dañada. Por estas razones, en la actualidad, en la práctica de reparación de máquinas corriente alterna los devanados de doble capa son los más utilizados. Por lo tanto, elegimos un devanado de bucle de dos capas. 4. CÁLCULO DE LOS DATOS DEL DEVANADO El devanado de un motor de inducción ubicado en el circuito magnético de su estator consta de tres devanados de fase independientes (A, B, C). El devanado de una máquina de CA trifásica se caracteriza por los siguientes datos de devanado: y - paso sinuoso; q es el número de ranuras por polo y fase (igual al número de secciones del grupo de bobinas); N es el número de grupos de bobinas; a es el número de grados eléctricos por ranura; a es el número de ramas paralelas. 1. Paso sinuoso El paso de bobinado (y) es la distancia, expresada en dientes (o ranuras), entre las caras activas de una misma sección: donde y' es el paso calculado (igual a la división de polos expresada en dientes); x - un número arbitrario menor que uno, lo que hace que el paso calculado (y') sea un número entero. En la práctica, es costumbre determinar el paso en las ranuras, por lo tanto, al colocar el segundo lado de la sección, se encuentra en la ranura y + 1. Los devanados de dos capas se realizan con un acortamiento del paso. donde Ku es el coeficiente de acortamiento del paso de bobinado En la práctica y los cálculos, se ha establecido que la curva más favorable para cambiar el flujo magnético se obtiene acortando el paso diametral (calculado) en Ku=0.8: y=0.8×18=14.4, tomamos y=14 2. Número de ranuras por polo y fase. El número de ranuras por polo y fase (q) determina el número de secciones en el grupo de bobinas: donde m es el número de fases Cada bobina de devanado está involucrada en la creación de dos polos, ya que los conductores activos de uno de sus lados tienen una dirección de corriente, mientras que los otros son opuestos. Cuando q>1, el devanado se llama disperso, mientras que las bobinas de fase deben dividirse en secciones, cuyo número es igual a q. 3. Número de grupos de bobinas En los devanados de dos capas, el número de grupos de bobinas se duplica mecánicamente, sin embargo, en comparación con un devanado de una sola capa, el número de vueltas en cada sección es dos veces menor, entonces: donde N 1f (2) es el número de grupos de bobinas en una fase de un devanado de dos capas. Dado que cada par de polos es creado por las tres fases de la corriente alterna, por lo tanto: 4. Número de grados eléctricos por ranura En el diámetro interior del estator de un motor asíncrono, un par de polos es 360 0 el. Esto se ve claramente en la Figura 2. Cuando el conductor pasa por debajo de un par de polos en el estator completamente en una revolución, la FEM en él (aparece) cambia de manera sinusoidal. En este caso, se produce un ciclo completo de cambio, que es de 360 grados eléctricos (Figura 2). El número de grados eléctricos por ranura, o el cambio angular entre ranuras adyacentes: 5. Número de ramas paralelas Las ramas paralelas en el devanado de un motor de inducción se realizan para reducir la sección transversal de un cable convencional, además, esto permite cargar mejor el sistema magnético de la máquina. Conectamos todos los grupos de bobinas de esta fase en serie, luego el número de ramas paralelas es 1 (a = 1) (Fig. 3). En la figura, las letras H y K indican el comienzo y el final de los grupos de bobinas, respectivamente. Arroz. 3. Conexión del grupo de bobinas Cuando están conectados en paralelo, el número de ramas paralelas puede, en principio, ser igual al número de grupos de bobinas en una fase N 1f. Los grupos de bobinas de la fase se pueden conectar y combinar (parte en serie y parte en paralelo), pero en este caso, en cualquier caso, el número de grupos de bobinas en cada rama paralela debe ser el mismo, a = 2. El número de ramas paralelas se ingresa cuando es necesario reducir la sección transversal del cable. Número máximo de ramas paralelas: y máx = 2 × p = 2 × 1 = 2, aceptar a=1. 6. El principio de construir un circuito del devanado del estator de un motor asíncrono trifásico. Para obtener un campo magnético rotatorio de un motor asíncrono trifásico, para cualquier esquema de devanado, se requiere: 1. Desplazamiento en el espacio del diámetro interior del estator de un motor asíncrono de devanados de fase, uno respecto del otro en 120 0 el. 2. Cambio de tiempo de las corrientes que fluyen a través de estos devanados por La primera condición se cumple mediante el apilamiento apropiado de los grupos de bobinas. devanado trifásico, el segundo, conectando un motor asíncrono a una red de corriente trifásica. Al construir un circuito, el devanado de la primera fase generalmente puede comenzar desde cualquier ranura. Por lo tanto, el primer lado activo de la sección se coloca en la primera ranura. Colocamos el segundo lado activo de la sección a través de diez dientes en la undécima ranura. Un grupo de bobinas tiene cuatro secciones, luego la segunda y las siguientes secciones ocupan 2 y 12, 3 y 13, 4 y 14 ranuras, respectivamente. El número de grupos de bobinas de una fase será cuatro (calculado arriba) En un devanado de una sola capa, el primer grupo de bobinas participa en la creación del primer par de polos, el segundo debe crear el segundo par de polos, por lo tanto, la distancia entre ellos debe ser igual a un par de polos, es decir, 360 grados eléctricos. A diferencia de los devanados de una sola capa, en los devanados de doble capa, los grupos de bobinas de la misma fase no se desplazan 360 grados eléctricos, sino 180. Por lo tanto, la segunda bobina de la fase "A" comienza desde el surco 19. El devanado de las fases "B" y "C" se realiza de manera similar, pero se desplazan, respectivamente, 120 y 240 grados eléctricos con respecto al devanado de la fase "A", es decir, en las ranuras será: 5. CÁLCULO DEL NÚMERO DE VUELTAS EN EL DEVANADO DE UNA FASE b) Diagrama vectorial de un motor de inducción. Cuando se aplica voltaje U f al devanado, la corriente sin carga fluirá a través de él (Fig. 4). Dado que el voltaje varía sinusoidalmente, la corriente será variable. A su vez, creará un flujo magnético Ф en el sistema magnético de la máquina, que también será variable. Se induce un flujo magnético variable Ф en las vueltas del devanado, lo que lo creó EMF (E Ф), dirigido al voltaje aplicado de manera opuesta (la ley de inducción electromagnética). La FEM del devanado de fase E F será la suma de la FEM de vueltas individuales E 1v E f \u003d å E 1v o E f \u003d E 1v × W f donde W f es el número de vueltas en el devanado de una fase. Además, la corriente I xx crea una caída de tensión DU en la resistencia activa y reactiva del devanado. Por lo tanto, el voltaje U f aplicado al devanado se equilibra con la EMF E F y la caída de voltaje en el devanado DU. Todo esto se muestra en forma vectorial en un diagrama vectorial simplificado (Figura 4). De lo anterior y del diagrama vectorial se deduce que La caída de voltaje es 2.5 ... 4% de U f, es decir, en promedio, alrededor del 3%, sin comprometer la precisión del cálculo, puede tomar: Ef = 0,97 × Uf; donde E f es la FEM del devanado de fase, V U f - voltaje de fase, V Valor instantáneo de EMF de un turno: donde t - tiempo, s El flujo magnético cambia según la ley: Ф=Ф m ×sen×w×t, donde F m - el valor de amplitud del flujo magnético, Wb; w es la frecuencia angular de rotación del campo; El valor máximo de la FEM de un turno será cuando entonces (porque El valor real difiere del máximo en Dado que el devanado está disperso, parte del flujo magnético F se disipa, lo que tiene en cuenta el coeficiente de distribución K p: Casi todos los devanados de dos capas están hechos con un paso más corto. Esto lleva al hecho de que en los límites de los polos de secciones de diferentes fases que se encuentran en el mismo surco, la dirección de las corrientes será opuesta. En consecuencia, el flujo total de estas secciones será igual a cero, lo que reducirá el flujo magnético total F. Este fenómeno tiene en cuenta el factor de acortamiento K y: K sobre \u003d K p × K y \u003d 0.96 × 0.94 \u003d 0.9 entonces finalmente la FEM de una vuelta es igual a: Número de vueltas por fase: En la expresión resultante, el cliente proporciona U f y f, solo necesita saber F para el cálculo. semicírculo con radio B d son iguales, la magnitud del campo magnético debajo del polo será la misma. El valor de la inducción magnética promedio: В ср - valor promedio de la inducción magnética en el entrehierro, Тl C b - el valor máximo de la inducción magnética en el entrehierro, T De la tabla "Cargas electromagnéticas normalizadas de motores asíncronos" para potencias de 1 a 10 kW. Aceptamos B b \u003d 0.7 De ahí el valor del flujo magnético: Número de vueltas por fase: El número preliminar de espiras en la fase es de 94,52 uds, tal devanado no es factible, ya que parte de la espira no se puede colocar en las ranuras del estator. Por otro lado, al dividir el número de vueltas del devanado de fase en secciones, es necesario distribuirlas uniformemente para que el número de vueltas en todas las secciones del devanado W seg sea el mismo, dicho devanado se llama sección igual . La condición de igual sección se cumple en base a la expresión del número de conductores activos en la ranura: donde a es el número de ramas paralelas. En la fórmula, el dos en el numerador muestra que la bobina tiene dos conductores activos. Para que el número de vueltas en las secciones sea el mismo, es necesario redondear el número de conductores activos en la ranura: Con bobinado de una sola capa hasta valor entero, Con dos capas, hasta un número entero. Redondeamos el número de conductores en la ranura a un número entero par y tomamos Np = 16 Después de redondear el número de conductores en la ranura, especificamos el número de vueltas en la fase Especificamos el flujo magnético, ya que depende del número de vueltas en la fase. Especificamos el valor de las inducciones magnéticas B d, B z, B c. Inducción magnética en el entrehierro: Inducción magnética en la zona dentada del estator: Inducción magnética en la parte posterior del estator: Los comparamos con los valores máximos permitidos. Todas las opciones para calcular las inducciones magnéticas se resumen en la Tabla 2. Tabla 2 Cargas de circuitos magnéticos Nombre Fórmula de cálculo Opciones de cálculo Límites El número de conductores en la ranura, N p El número de vueltas en el devanado de una fase, W f La magnitud del flujo magnético Ф en W f Inducción de entrehierro, V d Inducción en dientes, V z Inducción en la parte posterior del estator, V s De acuerdo con los resultados del cálculo, la tabla muestra que la opción más óptima es 2, en la que el motor calculado dará la máxima potencia para su sistema magnético. Si la carga máxima es normal, esta será la mejor opción. Si la inducción magnética en alguna sección está por debajo de la norma, es decir, la sección está subcargada (3) y en este caso se subutilizará el acero del circuito magnético del motor de inducción, se subestimará su potencia. Si las cargas magnéticas son superiores a la norma de inducción en alguna sección, entonces esta sección está sobrecargada y el motor se sobrecalienta, esta opción (1) no está permitida. La opción 2 sería la mejor. 6. CÁLCULO DEL NÚMERO DE GIROS EN UN TRAMO Con un devanado de una sola capa, los conductores de una sección (W seg) ocupan completamente la ranura, por lo que el número de vueltas en la sección es igual al número de conductores activos en la ranura. Con un devanado de dos capas, los conductores de dos secciones se encuentran en una ranura, por lo tanto, el número de vueltas en una sección de devanado de dos capas (W seg) es igual a la mitad del número de conductores en la ranura. 7. SELECCIÓN DEL AISLAMIENTO DE LAS CABEZAS DE RANURA Y BOBINADO El propósito de este aislamiento es proporcionar la fuerza eléctrica requerida entre los devanados de diferentes fases, así como entre los devanados y el circuito magnético (carcasa) de un motor de inducción. Además, debe cumplir con los requisitos de resistencia al calor, resistencia química, resistencia a la humedad, etc. El aislamiento de ranura (Figura 6) consta de una caja de ranura 1, una junta de capa intermedia 2 (si el devanado es de dos capas), una junta de cuña 3 y una cuña de ranura 4. Las juntas de interfase también se instalan en las partes frontales secciones o grupos de bobinas, aislamiento en el interior de las conexiones de la máquina, así como debajo del vendaje en la ranura y partes frontales de los devanados. Al reparar IM serie A, A0, A2, A02 con resistencia térmica de aislamiento: A y E (que siguen siendo la mayoría en la República de Bielorrusia) han recibido el mayor uso, cajas tragamonedas de 3 capas de dialéctica: La primera capa (colocada en una ranura sobre el circuito magnético), su finalidad es proteger a la segunda capa de daños por chapas de acero, estos materiales, en primer lugar, requieren una gran resistencia mecánica (cartón eléctrico, mica, etc.). La segunda capa es la principal. aislamiento electrico, requiere alta rigidez eléctrica (tejidos barnizados, películas flexibles, etc.). La tercera capa está hecha de un dieléctrico mecánicamente resistente que, al igual que la primera, protege a la segunda capa de daños, pero con conductores activos que se colocan en la ranura (cartón eléctrico, papel para cables, etc.). La caja de la ranura debe encajar perfectamente contra las paredes de la ranura, no debe arrugarse al colocar el devanado, debe ser resistente al desgarro, al punzonado, a la delaminación y suficientemente resbaladiza. El aislamiento debajo de la cubierta también es de tres capas, y las juntas de interfase en las partes frontales del devanado pueden ser de una, dos o tres capas, según los materiales utilizados. Los materiales de aislamiento eléctrico para todas las partes especificadas del devanado se seleccionan según el voltaje nominal de la máquina, la clase de resistencia al calor, las condiciones de operación, la presencia de materiales dieléctricos y por razones económicas. Aplicación amplia en moderno Maquinas electricas voltaje de hasta 1000 V recibió películas sintéticas y materiales hechos con su uso - materiales compuestos. Pueden reducir significativamente el grosor del aislamiento debido a su alta resistencia eléctrica y, a menudo, mecánica, lo que aumenta el factor de relleno de la ranura. El film PET de tereftalato de polietileno (lavsan) y el electrocartón se utilizan principalmente para la fabricación de cajas ranuradas y juntas. En este caso, se doblan dos tiras de película-electrocartón con una película en el interior. La película de poliamida PM se utiliza en máquinas eléctricas con resistencia térmica de aislamiento de hasta 220 0 С. La película fluoroplástica F-4EO, F-4EN tiene alta resistencia a la humedad, resistencia a solventes, químicos medios activos y se utilizan en máquinas especiales (por ejemplo, para trabajar en compresores de freón) y en los casos en que la resistencia al calor del aislamiento debe ser superior a 220 0 C. Sin embargo, las películas de fluoroplástico son blandas y, por lo tanto, se utilizan para el aislamiento de ranuras en combinación con otros materiales más rígidos. Los materiales compuestos tienen propiedades mecánicas suficientemente altas, se suministran en rollos. Las películas PET-F y PSK-LP están hechas de película PET, pegadas por ambos lados con papel de fibra de fenilo (PSK-D) o papel de fibra de lavsan sin impregnación (PSK-L) o con impregnación (PSK-LP). El film de mica GIP-LSP-PL es una capa de mica flogopita, pegada por un lado con fibra de vidrio y por el otro con film PET, es muy utilizada para aislar bobinados de secciones rígidas. Para juntas en las partes frontales, se utilizan materiales cuya superficie tiene un mayor coeficiente de fricción, en particular papel para cables, cartón eléctrico delgado, película de mica, película de asbesto (se utilizan en motores de la serie A, A2, A4 ). Aislamiento de conexiones en máquina y extremos de salida llevado a cabo tubos aislantes. En lugares donde no están sujetos a flexión, torsión y compresión (al conectar el circuito), se utilizan tubos barnizados de las siguientes marcas: TLV y TLS (a base de media de vidrio y barniz de aceite) - para máquinas con aislamiento de resistencia al calor clase A para el funcionamiento en condiciones normales ambiente; TES - para máquinas con resistencia al calor clase B de todas las versiones; TKS - para máquinas con resistencia al calor clase F y H de diseño químicamente resistente. Los tubos a base de caucho organofluorado grado TRF son los más flexibles y resistentes a las torceduras. Para la protección mecánica y la fijación del aislamiento, se utilizan cintas de algodón, vidrio y lavsan. Las cintas de algodón se utilizan solo en máquinas con resistencia al calor clase A y solo en forma impregnada. Las cintas de vidrio son adecuadas para máquinas con clases de resistencia al calor E, B, F y H de todas las versiones. Para reducir las emisiones de polvo de la cinta de vidrio, se impregnan con barnices durante el aislamiento. Las cintas Lavsan se han desarrollado en los últimos años y se están introduciendo en la producción. Pueden reemplazar no solo las cintas de vidrio, sino también los cables. Se pueden utilizar para devanados con clase de aislamiento H. Las cintas Lavsan no requieren impregnación. Grosor de las cintas de lavsan: calicó - 0,14 mm, batista - 0,15 mm. El más utilizado para bobinados es la cinta de tafetán lavsan, está disponible en anchos de 20, 28, 30 mm. Con un ancho de 20 mm, la carga de rotura de una cinta de este tipo es de 390 N. Una gran ventaja de las cintas lavsan es su contracción después del tratamiento térmico, lo que resulta en un estiramiento adicional del aislamiento. Para unir y vendar los devanados del estator en las partes frontales, se utilizan medias de cordón de algodón para aislamiento de resistencia al calor clase A y medias de cordón de vidrio para resistencia al calor de clase B, F, H. Teniendo en cuenta la tensión nominal, la clase de resistencia al calor, las condiciones de funcionamiento del IM, la presencia de materiales dieléctricos y consideraciones económicas, elegimos una película de triacetato de celulosa sintética de 35 micras de espesor. También utilizamos materiales compuestos a base de películas sintéticas (elegimos película-cartón sintético PSK-LP de 0,30 mm de espesor). Aislaremos la conexión interior y los extremos de salida con tubos aislantes eléctricos de TPP de 2,5 mm de diámetro interior. Para la protección mecánica y la fijación del aislamiento, utilizamos cintas de algodón lavsan y vidrio LES de 0,08 mm de espesor. Para atar y vendar, utilizamos medias de cordón de algodón ASEC (b) -1.0. Materiales seleccionados para el aislamiento de ranuras y extremos del devanado: 1ª capa - Cartón eléctrico EMU, espesor 2ª capa - tela barnizada LHM-105, gruesa 3ª capa - Cartón eléctrico EMU, espesor Rigidez eléctrica de la 1ª capa: Rigidez eléctrica de la 2ª capa: Rigidez eléctrica de la 3ª capa: La fuerza eléctrica total de la caja aislante ranurada: Comprobación de la fuerza eléctrica de la manga: porque 12>1.0+2 entonces el aislamiento cumple con las condiciones establecidas, además, los dieléctricos se pueden tomar con un espesor menor. No obstante, dada la necesidad de asegurar la resistencia mecánica requerida del aislamiento, se pueden homologar los materiales seleccionados. 8. SELECCIÓN DE LA MARCA Y CÁLCULO DE LA SECCIÓN DEL ALAMBRE DE ENROLLADO La elección de la marca del cable se realiza en función de la tensión nominal, la clase de resistencia al calor, la versión, la potencia del motor y las consideraciones económicas. Sección transversal estimada del cable con aislamiento: donde K z es el factor de llenado de la ranura; K s \u003d 0.48 Este diámetro no está en las tablas, por lo que elegimos el número de secciones paralelas a’ = 2 Diámetro de cable calculado con aislamiento: Diámetro Cable aislado debe ser 1,5 ... 2 mm menor que el ancho de la ranura d'
Diámetro estandarizado del cable aislado Sección de alambre cerrado: Determine el factor de relleno real de la ranura: Enrollaremos el devanado del motor con un cable: 9. CÁLCULO DE LAS DIMENSIONES DE LA SECCIÓN (LONGITUD DE LA BOBINA) Determinar la longitud de la bobina es necesario para establecer la plantilla en la fabricación de secciones de grupos de bobinas. Longitud media de la bobina: donde l a es la longitud de la ranura (activa) de la bobina, m En ausencia de canales de enfriamiento transversales en el circuito magnético l l - longitud de la parte frontal de la bobina, m. donde k - factor de corrección, T es el ancho medio de la sección, m. 10. CÁLCULO DEL PESO DEL DEVANADO El cálculo de la masa del devanado es necesario para obtener el alambre de devanado del almacén. La masa del metal del devanado se determina multiplicando la densidad del material conductor por el volumen del alambre: donde g es la densidad del material conductor, kg / m 3, (para cobre - 8900 kg / m 3).Los devanados de una sola capa se fabrican principalmente con plantillas simples, plantillas en el "desglose", cadena, concéntrica.
2 × 1 = 2 
Arroz. 2. Cambio EMF debajo de los polos. 
.
; 
Arroz. 4. a) El circuito equivalente del devanado de un motor asíncrono; 
Arroz. 5. Campo magnético del polo. 
(Wb) - coeficiente que tiene en cuenta la uniformidad de la distribución del flujo magnético debajo del polo. 
PC 
PC 
wb 
Tl 
Tl 
Tl
Arroz. 6. Aislamiento del devanado de ranura. 
kV; 
kV. 
milímetro 2 
milímetro 
milímetro 
(metro)
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