Bruk: i husholdninger og industrielle elektriske stasjoner og strømforsyninger. Essens: asynkron maskin med ekorn-burrotor inneholder en stator med en flerfaset spiralvikling fordelt i aksial retning og en rotor med aksiale elektrisk ledende stenger og deres lukkeelementer. Lukkeelementene kan være i form av ringer eller spiralformede stenger. Statoren med vikling kan deles inn av langsgående-radiale gap i to eller flere deler, som i noen tilfeller kan være mer teknologisk avanserte. 7 w.p. fly, 8 syk.

Oppfinnelsen angår asynkron elektriske maskiner og kan brukes i høyhastighets elektriske stasjoner for husholdninger og industri, samt kraftverk med høyhastighets drev.

Kjente samlemaskiner av ulike design (1). Ved å gi en tilstrekkelig høy rotasjonshastighet som motorer, har de så betydelige ulemper som lav pålitelighet, lav teknologi, kompleksitet av vedlikehold, kort levetid på grunn av tilstedeværelsen av en børstesamlerenhet.

Nærmest det foreslåtte er en asynkron maskin med en ekorn-burrotor som inneholder en ferromagnetisk stator med slisser og plassert i dem en flerfaset armaturvikling, en rotor med elektrisk ledende aksiale stenger og låseelementer i form av ringer (2). En slik maskin som en motor er fri for mangel på samlere på grunn av fraværet av en samler og børster, den er enkel og pålitelig. Imidlertid er dens betydelige ulempe det faktum at når den drives fra nettverket med frekvens f, kan den i utgangspunktet ikke gi rotasjonshastigheter n> 60f rpm, og som en generator - spenningsfrekvenser f< n/60 Гц, и как следствие этого, имеет ограниченную область применения.

Målet med oppfinnelsen er å utvide omfanget og samtidig opprettholde enkelhet og pålitelighet.

Dette målet oppnås ved det faktum at slissene til maskinens statoren er laget skrå langs en spiralformet bane langs maskinens akse, og ankerviklings- og lukkestengene til rotorelementene er fordelt i aksial retning, og rotorens lukkeelementer er plassert i dets aktive overflatelag. I dette tilfellet kan stengene til rotorelementene lages i form av ringer plassert i de ringformede sporene vinkelrett på maskinens akse. I tillegg kan elementene som lukker rotorstengene også være laget i form av spiralstenger, plassert i spor som er spesielt laget for dem, skrå langs en spiralformet bane langs maskinaksen og galvanisk forbundet med de aksiale stengene ved deres skjæringspunkter. Maskinens ankervikling er sammensatt av seksjoner, som hver består av en spiralformet aktiv del og en rett frontdel, og frontdelene av seksjonene er plassert i et aksialt spor spesielt laget for dem i statoren. Luftspalten langs omkretsen av statorboringen i området til endedelene av ankerviklingen (det aksiale sporet til statoren) bør gjøres ujevnt ved å redusere den radielle størrelsen på statoren. Det er hensiktsmessig å lage statorens aksiale spor med en dybde nær den radielle størrelsen på statoren eller gjennom i radiell retning med dannelse av en sliss. Statoren og armaturviklingen kan deles av langsgående gap i to eller flere deler, og seksjonene til hver del av armaturviklingen består av to aktive deler og to frontale deler plassert i de angitte gapene. Hvis stengeelementene til rotoren er spiralformede, bør trinnene og retningene til "skruene" til statoren og rotorsporene med en spiralformet bane være de samme.

Figur 1 viser et eksempel på utformingen av maskinen; figur 2 - et eksempel på en rotormaskin med ringformede lukkeelementer (skjematisk); figur 3 - et eksempel på en maskinrotor med spiralformede lukkeelementer (skjematisk); i fig. 4 - et eksempel på en ankerviklingskrets til en maskin med et forhold n c /f = 120 rpm Hz; figur 5 er et bilde av polariteten til magnetfeltet til viklingen i henhold til figur 4 i luftgapet (sveip langs omkretsen); figur 6 er et riss av maskinen med en stator delt i to deler fra enden når skjoldet er fjernet; figur 7 er et eksempel på en ankerviklingskrets for en maskin med en stator delt i to deler og forholdet n c/f = 120 rpm Hz (sirkulær skanning); figur 8 er et eksempel på en ankerviklingskrets med forholdet n c/f = 240 rpm Hz.

Asynkron maskin med en ekorn-burrotor inneholder en ferromagnetisk stator 1 (se fig. 1) med en flerfaset armaturvikling 2 (i eksemplet på fig. 1 - trefase) og en rotor 3. Statoren 1 er fastmontert i huset 4 og er laget med slisser 5, 6 og 7 langs antall faser A, B og C av viklingen 2. Sporene er skråstilt langs en spiralformet bane langs maskinens akse. I hovedsak er tannsporlaget til statoren en flerstarts (m er innføringen, der m er antall faser av ankerviklingen) spiralstruktur, og fasene A, B og C til viklingen 2 , plassert i henholdsvis de spiralformede sporene 5, 6 og 7, fordelt i aksial retning. Rotoren 3 i det aktive overflatelaget har en kortsluttet vikling, bestående av elektrisk ledende aksiale stenger 8, fordelt rundt omkretsen, og lukker stengene 8 elementene 9, fordelt i aksial retning. Når dette lukkeelementene 9 kan lages i form av ringer (se fig. 2), som er ganske teknologisk avansert. Det er også mulig å lage lukkeelementene 9 i form av spiralformede stenger (se figur 3), som er strukturelt mer kompleks og mindre teknologisk avansert, men gir forbedret maskinytelse ved å øke den gjensidige induktansen til stator- og rotorviklingene. Faktisk danner spiralformede spor for slike lukkeelementer en flerstarts spiralstruktur av overflatelaget til rotoren (i eksemplet på fig. 3 - seks-start). Ankervikling 2 maskiner er fordelt i aksial retning av seksjonen 10 (se figur 4), forbundet med hverandre på vanlig måte. Selve seksjonene 10 er faktisk halvspoler med en spiralformet aktiv del 11 avfaset langs en spiral og en rett frontdel 12. Frontdelene 12 er plassert i et spor 13 spesielt laget for dem (se fig. 1). På grunn av det faktum at den aksiale linjen til frontdelene av armaturviklingen (sporakse 13) er grensen for den brå endringen i polariteten til statorfeltet (se fig. 5), som fører til dannelsen av en bremsing dreiemoment i maskinen, for å svekke det angitte momentet, gjøres luftgapet i dette området ujevnt ved å redusere den radielle størrelsen på statoren (se figur 1).

Siden frontdelene 12 av armaturviklingen i rotoren skaper et bipolart felt, som også forårsaker et bremsemoment i maskinen, for så å svekke eller eliminere dette uønskede fenomenet, er det aksiale sporet 13 på statoren laget med en dybde tett innpå. verdi til den radielle størrelsen på statoren eller gjennom med dannelsen av et spor (se stiplet linje i området av sporet 13 i fig. 1). Fra et synspunkt av produksjonsevne og vedlikeholdsevne kan være hensiktsmessig oppdeling av statoren 1 og ankerviklingen 2 langsgående-radiale gap 14 i to (fig. 6) eller flere deler. I dette tilfellet består seksjonene av hver del av ankerviklingen 2 av to aktive deler 15 og to frontaldeler 16 plassert i intervallene 14 (se fig. 6 og 7). Ved utførelse av stengeelementene 9 til rotoren 3 spiralformet (se figur 3) for å sikre maksimal elektromagnetisk moment maskin, er det tilrådelig å utføre trinnene til "skruene" til de spiralformede sporene til statoren og rotoren det samme. Blanding av maskinen er hensiktsmessig med et langsgående-radialt arrangement av ark. Utformingen av maskinen med en ekstern stator og en intern rotor er beskrevet ovenfor. Det er imidlertid også mulig å designe med en intern stator og en ekstern rotor, som av teknologiske eller andre grunner kan være mer å foretrekke.

Oppfinnelsen er basert på ideen om å oppnå høye rotasjonshastigheter i en asynkron maskin kl lave frekvenser ah av forsyningsspenningen (motor) og omvendt lavspenningsfrekvenser ved høye frekvenser rotasjon (generator) ved å danne et aksialt spiralformet magnetfelt som beveger seg i aksial retning. Den aksiale bevegelsen til et slikt felt i forhold til elementære rotorkretser er ekvivalent med dets rotasjon (se fig. 5). I dette tilfellet, avhengig av stigningen til feltets "skrue", tilsvarer dens aksiale forskyvning med en poldeling dens rotasjon med et visst antall omdreininger. For eksempel, å flytte feltet med en stangdeling med en felt-"skrue"-stigning lik stangdelingen, tilsvarer å snu den med en omdreining, med et trinn på 0,5 - med to omdreininger, etc. Siden stigningen til feltets "skrue" kun bestemmes av stigningen til "skruen" til armaturviklingen (statorspor), - disse verdiene er lik hverandre - så er forholdet mellom spenningsfrekvensen f og rotasjonsfrekvensen til statorfeltet (synkron rotasjonsfrekvens) nc bestemmes fra følgende resonnement.

Statorfeltets bevegelse med "skruens" stigning t B1 = per poldeling tilsvarer (tilsvarende) feltets rotasjon med en omdreining og tiden 1/2f c = 1/20 f min. Med hensyn til den omvendt proporsjonale avhengigheten av feltrotasjonen av den relative stigningen til "skruen" til feltet (sporet) til statoren t B1 / vist ovenfor, bestemmes feltrotasjonsfrekvensen (synkron rotasjonsfrekvens) som følger: n c =120f/t B1 =120fn B1 rpm, hvor n B1 =/t B1 er antall omdreininger av statorslissen per pol.

I det betraktede eksemplet, hvor n B1 =/t B1 = 1, ved en frekvens f = 50 Hz n c = = 6000 rpm, som var umulig å gi i en asynkron maskin. Ved å endre n B1 er det mulig å oppnå alle forhold n c/f.

Det skal bemerkes at når det gjelder fysiske prosesser, er driften av maskinen i alle moduser (motor, generator, brems) ikke forskjellig fra driften av en konvensjonell asynkron maskin, der rotoren roterer med en viss glidning i forhold til den roterende statoren felt.

På grunn av sin enkelhet og pålitelighet, samt muligheten for teoretisk å oppnå høye hastigheter ved lave nettfrekvenser og spenning for lave frekvenser ved høye hastigheter, kan den foreslåtte maskinen som motor finne bred applikasjon i en elektrisk husholdningsdrift (miksere, kaffekverner, hårfønere osv.) i stedet for upålitelige samlemotorer, samt i mellomstore og store industrielle høyhastighets elektriske drivverk (treskere, sentrifuger osv.), hvor frekvensomformere kan brukes ekskludert, og som generator - i kraftverk med høyhastighets (turbin)drift, hvor reduksjonsgir kan utelukkes.

1. ASYNKRON MASKIN MED KORTLUKKET ROTOR, som inneholder en stator med en ferromagnetisk kjerne med et sylindrisk aktivt overflatelag med spor og en flerfasevikling plassert i dem, og en rotor konsentrisk med statoren med en ferromagnetisk kjerne og elektrisk ledende aksiale stenger i dets aktive overflatelag og stengenes lukkeelementer, karakterisert ved at for å utvide omfanget ved å gi et gitt forhold mellom rotasjonshastighet og spenningsfrekvens samtidig som enkelhet og pålitelighet opprettholdes, er statorslissene laget skråstilt langs en spiralformet bane langs maskinens akse, og statorviklings- og lukkestengene til rotorelementene er fordelt i aksial retning, og lukkeelementrotoren er plassert i sitt aktive overflatelag.

2. Maskin i henhold til krav 1, karakterisert ved at stengene til rotorelementene er laget i form av ringer plassert i de ringformede sporene som er laget i kjernen vinkelrett på maskinens akse.

3. Maskinen ifølge krav 1, karakterisert ved at stengene til rotorelementene er laget i form av spiralformede stenger plassert i spor laget skrått langs spiralbanen langs maskinens akse, og er galvanisk forbundet med den aksiale stenger ved skjæringspunktene med dem.

4. Maskinen ifølge kravene 1 til 3, karakterisert ved at statorviklingen er laget av seksjoner som hver består av en spiralformet aktiv del og en rett frontdel, og frontdelene av seksjonene er plassert i et aksialt spor laget i statoren.

5. Maskin ifølge kravene 1 til 4, karakterisert ved at luftspalten langs omkretsen av statorboringen i området av frontdelene av statorviklingen er gjort ujevn ved å redusere den radielle størrelsen til statoren.

6. Maskin ifølge krav 1 til 5, karakterisert ved at statorens aksiale spor er laget med en dybde nær statorens radielle størrelse, eller gjennomgående i radiell retning med dannelse av en sliss.

Strukturelle former for utførelse av elektriske maskiner.

Grunnleggende informasjon om serielle asynkronmotorer.

Driftsmåter for en asynkron maskin.

Prinsippet for drift av en asynkron maskin.

Enheten til en asynkron maskin.

Forelesning #2

Navigasjonssystemer

Irkutsk filial av MSTU GA

Irkutsk, 2007

Asynkrone elektriske maskiner

Elektriske biler

FOREDRAG #9

OG FLY- OG NAVIGASJONSSYSTEMER

AVDELING FOR LUFTFART ELEKTRISKE ANLEGG

IRKUTSK BRANCH

SIVIL LUFTFART

MOSKVA STATTS TEKNISKE UNIVERSITET

ved disiplin

for studenter med spesialitet 160903

Stol Luftfartselektriske systemer og flykontroll

VEDTA

Leder for avdeling for kjernekraftverk og PNK

Kandidat for tekniske vitenskaper, førsteamanuensis Mishin S.V.

« 14 » Martha 2008 G.

Etter disiplin: Elektriske biler

Forelesningsemne: Asynkrone elektriske maskiner (2 timer)

LITTERATUR

1. Kopylov B.V. Elektriske biler. M., 1988

VISUELLE AIDS, APPS, TCO

1. Multimedia installasjon

Diskutert på møte i avdelingen

« 14 » Martha 2008 by, protokollnr. 8/07

En asynkron maskin består av to hoveddeler atskilt av et luftgap: en stasjonær stator og en roterende rotor. Hver av disse delene har en kjerne og en vikling. I dette tilfellet er statorviklingen koblet til nettverket og er så å si primær, og rotorviklingen er sekundær, siden energi kommer inn i den fra statorviklingen på grunn av den magnetiske forbindelsen mellom disse viklingene.

I henhold til deres design er asynkronmotorer delt inn i to typer: motorer med en ekorn-burrotor og motorer med en faserotor. Vurder enheten til en trefaset asynkronmotor med en ekorn-burrotor (fig. 1). Motorer av denne typen er de mest brukte.

Figur 1. Enheten til en trefaset asynkronmotor med en ekorn-burrotor:

1, 11 - lagre; 2 - aksel; 3, 9 - lagerskjold; 4 - koblingsboks; 5 - rotorkjerne med en kortsluttet vikling; 6 - statorkjerne med vikling; 7 - kropp; 8 - statorvikling; 10 - vifte; 12 - viftehus; 13 - ytre ribbet overflate av kroppen; 14 - poter; 15 - jordbolt

Den stasjonære delen av motoren - statoren - består av et hus 7 og en kjerne 6 med trefase vikling 8. Motorhuset er støpt av aluminiumslegering eller støpejern, eller laget ved sveising. Den betraktede motoren har en lukket blåst design. Derfor har overflaten på kroppen en rekke langsgående ribber, hvis formål er å øke kjøleoverflaten til motoren.

I huset er det en statorkjerne 6, som har en laminert struktur: stemplede plater av tynne elektriske stålplater med en tykkelse på vanligvis 0,5 mm er dekket med et lag isolerende lakk, satt sammen i en pakke og festet med spesielle braketter eller langsgående sveiser langs den ytre overflaten av pakken. Denne utformingen av kjernen bidrar til en betydelig reduksjon i virvelstrømmer som oppstår under remagnetisering av kjernen ved en roterende magnetfelt. På den indre overflaten av statorkjernen er det langsgående spor der de slissede delene av statorviklingen er plassert, forbundet i en viss rekkefølge av frontdelene plassert utenfor kjernen på dens endesider.

I statorboringen er det en roterende del av motoren - en rotor, bestående av en aksel 2 og en kjerne 5 med en kortsluttet vikling. En slik vikling, kalt "ekornhjulet", er en serie metall (aluminium eller kobber) stenger plassert i sporene i rotorkjernen, lukket på begge sider av kortslutningsringer (fig. 2, a). Rotorkjernen har også en laminert struktur, men rotorplatene er ikke belagt med isolerende lakk, men har en tynn oksidfilm på overflaten. Dette er tilstrekkelig isolasjon for å begrense virvelstrømmer, siden deres størrelse er liten på grunn av den lave frekvensen av magnetiseringsreversering av rotorkjernen. For eksempel, ved en nettfrekvens på 50 Hz og en nominell slip på 6 %, er remagnetiseringsfrekvensen til rotorkjernen 3 Hz.

Fig.2. Ekorn-burrotor:

a - svingete "ekornbur"; b - en rotor med en vikling laget ved sprøytestøping;

Ekorn-burrotorviklingen i de fleste motorer gjøres ved å støpe den sammensatte rotorkjernen med smeltet aluminiumslegering. Samtidig støpes kortslutningsringer og ventilasjonsblader samtidig med viklingsstengene (fig. 2, b).

Rotorakselen roterer i rullelager 1 og 11 plassert i lagerskjold 3 og 9.

Motoren kjøles ved å blåse den ytre ribbeflaten til huset 13. Luftstrømmen skapes av en sentrifugalvifte 10 dekket av et hus 12. På endeflaten av dette huset er det hull for luftinntak. Motorer med en effekt på 15 kW og mer, i tillegg til den lukkede, lager også en beskyttet versjon med intern selvventilasjon. I lagerskjoldene til disse motorene er det hull (persienner) som luft drives gjennom motorens indre hulrom ved hjelp av en vifte. I dette tilfellet "vasker" luften de oppvarmede delene (viklinger, kjerner) av motoren, og kjølingen er mer effektiv enn med ekstern blåsing.

Endene av faseviklingene føres ut til terminalene på koblingsboksen 4. Vanligvis er asynkronmotorer designet for å inngå i trefaset nettverk for to forskjellige spenninger, som er forskjellige med en faktor. For eksempel er motoren designet for å kobles til et nettverk for spenninger på 380/660 V. Hvis nettverket linjespenning 660 V, så skal statorviklingen kobles med en stjerne, og hvis 380 V, så med en trekant. I begge tilfeller vil spenningen på viklingen til hver fase være 380 V. Konklusjonene til faseviklingene er plassert på panelet på en slik måte at det er praktisk å koble faseviklingene ved hjelp av hoppere, uten å krysse sistnevnte (Fig. 3). I noen laveffektsmotorer er det bare tre klemmer i koblingsboksen. I dette tilfellet kan motoren kobles til nettverket for en spenning (tilkoblingen av statorviklingen til en slik motor med en stjerne eller en delta er laget inne i motoren).

Fig.3. Plasseringen av statorviklingsterminalene (a) og posisjonen til hopperne

når du kobler statorviklingen med en stjerne og en trekant (b)

Motoren er montert på stedet for installasjonen enten ved hjelp av ben 14 (se fig. 1) eller ved hjelp av en flens. I sistnevnte tilfelle er det laget en flens på lagerskjoldet (vanligvis på siden av den utstikkende enden av akselen) med hull for montering av motoren på arbeidsmaskinen. For å beskytte driftspersonell mot mulig skade elektrisk støt motorer leveres med jordbolter 15 (minst to). kretsskjema inkludering i et trefasenettverk av en asynkronmotor med en ekorn-burrotor er vist i fig. 4, a.

Fig.4. Skjematiske diagrammer av inkludering av trefase asynkronmotorer med ekorn-bur (a) og fase (b) rotor

En annen type trefase asynkronmotorer - motorer med en faserotor - skiller seg strukturelt fra den betraktede motoren hovedsakelig i rotoranordningen (fig. 5). Statoren til denne motoren består også av et hus 3 og en kjerne 4 med en trefasevikling. Den har lagerskjold 2 og 6 med rullelager 1 og 7. Føtter 10 og en koblingsboks 9 er festet til huset 3. Rotoren har imidlertid en mer kompleks utforming. En laminert kjerne 5 med en trefasevikling er festet på akselen 8, i likhet med statorviklingen. Denne viklingen er forbundet med en stjerne, og dens ender er forbundet med tre sleperinger 11 plassert på akselen og isolert fra hverandre og fra akselen. For å få elektrisk kontakt med viklingen til en roterende rotor har hver slepering 1 (fig. 6) vanligvis to børster 2 plassert i børsteholdere 3. Hver børsteholder er utstyrt med fjærer som sørger for at børstene presses mot sleperingen med en viss kraft.

Induksjonsmotorer med faserotor er mer komplekse og mindre pålitelige, men de har bedre kontroll- og startegenskaper enn motorer med ekorn-burrotor. Et skjematisk diagram av inkluderingen i et trefasenettverk av en asynkronmotor med en faserotor er vist i fig. 4, b. Rotorviklingen til denne motoren er koblet til startreostaten ETC , som skaper ekstra motstand i rotorkretsen R utv .

En plate er festet til kroppen til asynkronmotoren, som indikerer motortype, produsent, produksjonsår og nominelle data (nettoeffekt, spenning, strøm, effektfaktor, hastighet og effektivitet).

Fig.5. Enheten til en trefaset asynkronmotor med en faserotor:

1, 7 - lagre; 2, 6 - lagerskjold; 3 - kropp; 4 - statorkjerne med vikling; 5 - rotorkjerne; 8 - aksel; 9 - terminalboks; 10 - poter; 11 - kontakt ringer