Utilizare: în acționarea electrică și surse de alimentare de uz casnic și industrial. Esența: mașină asincronă cu rotor cu colivie contine un stator cu o infasurare elicoidala multifazata distribuita pe directie axiala si un rotor cu tije axiale conductoare de electricitate si elementele de inchidere ale acestora. Elementele de închidere pot fi sub formă de inele sau tije elicoidale. Statorul cu înfășurare poate fi subdivizat prin goluri longitudinale-radiale în două sau mai multe părți, care în unele cazuri pot fi mai avansate din punct de vedere tehnologic. 7 w.p. f-ly, 8 ill.

Invenţia se referă la asincron mașini electriceși poate fi utilizat în acționări electrice de mare viteză domestice și industriale, precum și în centrale electrice cu acționări de mare viteză.

Mașini de colectare cunoscute de diferite modele (1). Oferind o viteză de rotație suficient de mare ca motoarele, acestea au dezavantaje atât de semnificative precum fiabilitatea scăzută, tehnologia scăzută, complexitatea întreținerii, durata de viață scurtă datorită prezenței unui ansamblu perii-colector.

Cea mai apropiată de cea propusă este o mașină asincronă cu rotor în cușcă de veveriță care conține un stator feromagnetic cu fante și plasat în ele o înfășurare de armătură multifazică, un rotor cu tije axiale conductoare electric și elemente de blocare sub formă de inele (2). O astfel de mașină ca motor este lipsită de colectori din cauza absenței unui colector și a periilor, este simplă și fiabilă. Cu toate acestea, dezavantajul său semnificativ este faptul că, atunci când este alimentat de la rețeaua de frecvență f, nu poate furniza în mod fundamental viteze de rotație n> 60f rpm, iar ca generator - frecvențele de tensiune f< n/60 Гц, и как следствие этого, имеет ограниченную область применения.

Scopul invenției este de a extinde domeniul de aplicare, menținând în același timp simplitatea și fiabilitatea.

Acest obiectiv este atins prin faptul că fantele statorului mașinii sunt realizate teșite de-a lungul unui traseu elicoidal de-a lungul axei mașinii, iar tijele de înfășurare și închidere a armăturii elementelor rotorului sunt distribuite pe direcția axială, iar elementele de închidere ale rotorului sunt plasate în stratul său de suprafață activ. În acest caz, tijele de închidere ale elementelor rotorului pot fi realizate sub formă de inele situate în canelurile inelare perpendiculare pe axa mașinii. În plus, elementele care închid tijele rotorului pot fi realizate și sub formă de tije elicoidale, așezate în caneluri special realizate pentru acestea teșite de-a lungul unei traiectorii elicoidale de-a lungul axei mașinii și legate galvanic de tijele axiale la intersecțiile acestora. Înfășurarea armăturii mașinii este compusă din secțiuni, fiecare dintre acestea fiind formată dintr-o parte activă elicoidală și o parte frontală dreaptă, iar părțile frontale ale secțiunilor sunt plasate într-o canelură axială special făcută pentru acestea în stator. Spațiul de aer de-a lungul circumferinței alezajului statorului în regiunea părților de capăt ale înfășurării armăturii (canelul axial al statorului) ar trebui să fie neuniform prin reducerea dimensiunii radiale a statorului. Este oportun să se realizeze canelura axială a statorului cu o adâncime apropiată ca valoare de dimensiunea radială a statorului sau prin direcția radială cu formarea unei fante. Statorul și înfășurarea armăturii pot fi împărțite prin goluri longitudinale în două sau mai multe părți, iar secțiunile fiecărei părți a înfășurării armăturii constau din două părți active și două părți frontale situate în golurile indicate. Dacă elementele de închidere ale rotorului sunt elicoidale, pașii și direcțiile „șuruburilor” statorului și canelurilor rotorului cu o traiectorie elicoidală ar trebui să fie aceleași.

Figura 1 prezintă un exemplu de proiectare a mașinii; figura 2 - un exemplu de mașină cu rotor cu elemente de închidere inelare (schematic); figura 3 - un exemplu de rotor de mașină cu elemente de închidere elicoidale (schematic); în fig. 4 - un exemplu de circuit de înfășurare a armăturii unei mașini cu un raport n c /f = 120 rpm Hz; figura 5 este o imagine a polarității câmpului magnetic al înfășurării conform figurii 4 în spațiul de aer (mătură de-a lungul circumferinței); Figura 6 este o vedere a mașinii cu un stator împărțit în două părți de la capătul când scutul este îndepărtat; figura 7 este un exemplu de circuit de înfășurare a armăturii pentru o mașină cu un stator împărțit în două părți și raportul n c /f = 120 rpm Hz (scanare circulară); Figura 8 este un exemplu de circuit de înfășurare a armăturii cu un raport de n c /f = 240 rpm Hz.

Mașina asincronă cu rotor cu colivie de veveriță conține un stator feromagnetic 1 (vezi Fig. 1) cu o înfășurare a armăturii multifazate 2 (în exemplul din Fig.1 - trifazat) și un rotor 3. Statorul 1 este fix în carcasa 4 și este realizată cu fante 5, 6 și 7 de-a lungul numărului de faze A, B și C ale înfășurării 2. Canelurile sunt teșite de-a lungul unui traseu elicoidal de-a lungul axei mașinii. În esență, stratul cu canelură din dinte al statorului este o structură elicoidală multi-start (m este intrarea, unde m este numărul de faze ale înfășurării armăturii), iar fazele A, B și C ale înfășurării 2 , situate respectiv în şanţurile elicoidale 5, 6 şi 7, sunt distribuite pe direcţie axială. Rotorul 3 din stratul de suprafaţă activ are o înfăşurare în scurtcircuit, constând din tije axiale conductoare electric 8, distribuite în jurul circumferinţei, şi elementele de închidere a tijelor 8 9, distribuite pe direcţia axială. Atunci când aceste elemente de închidere 9 pot fi realizate sub formă de inele (vezi Fig. 2), ceea ce este destul de avansat tehnologic. De asemenea, este posibil să se realizeze elementele de închidere 9 sub formă de tije elicoidale (vezi figura 3), care este structural mai complex și mai puțin avansat din punct de vedere tehnologic, dar asigură o performanță îmbunătățită a mașinii prin creșterea inductanței reciproce a înfășurărilor statorului și rotorului. De fapt, canelurile elicoidale pentru astfel de elemente de închidere formează o structură elicoidală cu mai multe porniri a stratului de suprafață al rotorului (în exemplul din Fig. 3 - cu șase porniri). Ancora de înfășurare 2 mașini este distribuită în direcția axială a secțiunii 10 (vezi figura 4), conectate între ele în mod obișnuit. Secțiunile 10 în sine sunt de fapt semi-bobine cu o parte activă de formă elicoidală 11 teșită de-a lungul unui helix și o parte frontală dreaptă 12. Părțile frontale 12 sunt plasate într-o canelură 13 special realizată pentru ele (vezi Fig.1). Datorită faptului că linia axială a părților frontale ale înfășurării armăturii (axa fantei 13) este limita schimbării bruște a polarității câmpului statorului (vezi Fig.5), ceea ce duce la crearea unei frânări. cuplul în mașină, apoi pentru a slăbi momentul specificat, spațiul de aer din această zonă se face neuniform prin reducerea dimensiunii radiale a statorului (vezi figura 1).

Deoarece părțile frontale 12 ale înfășurării armăturii din rotor creează un câmp bipolar, care provoacă și un cuplu de frânare în mașină, atunci pentru a slăbi sau a elimina acest fenomen nedorit, canelura axială 13 a statorului este realizată cu o adâncime apropiată. valoarea la dimensiunea radială a statorului sau prin formarea unei fante (a se vedea linia punctată în zona canelurii 13 din Fig. 1). Din punct de vedere al fabricabilității și menținabilității, poate fi împărțirea adecvată a statorului 1 și a înfășurării armăturii 2 a golurilor longitudinale-radiale 14 în două (Fig.6) sau mai multe părți. În acest caz, secțiunile fiecărei părți ale înfășurării de ancorare 2 constau din două părți active 15 și două părți frontale 16 plasate în intervalele 14 (vezi Fig.6 și 7). În cazul executării elementelor de închidere 9 ale rotorului 3 elicoidal (vezi figura 3) pentru a asigura maxim moment electromagnetic mașină, este recomandabil să efectuați la fel și etapele „șuruburilor” canelurilor elicoidale ale statorului și rotorului. Amestecarea mașinii este oportună cu o aranjare longitudinală-radială a foilor. Proiectarea mașinii cu un stator extern și un rotor intern a fost descrisă mai sus. Cu toate acestea, este, de asemenea, posibilă proiectarea cu un stator intern și un rotor extern, care, din motive tehnologice sau din alte motive, pot fi mai preferabile.

Invenția se bazează pe ideea de a obține viteze mari de rotație într-o mașină asincronă la frecvente joase ah a tensiunii de alimentare (motor) și, invers, frecvențele de joasă tensiune la frecvente inalte rotație (generator) prin formarea unui câmp magnetic elicoidal axial care se deplasează în direcția axială. Mișcarea axială a unui astfel de câmp în raport cu circuitele elementare ale rotorului este echivalentă cu rotația acestuia (vezi Fig.5). În acest caz, în funcție de pasul „șurubului” câmpului, deplasarea sa axială cu o diviziune polară este echivalentă cu rotația sa cu un anumit număr de rotații. De exemplu, mutarea câmpului cu o divizare a stâlpilor cu pasul „șurubului” al câmpului egal cu diviziunea stâlpului echivalează cu rotirea acestuia cu o tură, cu un pas de 0,5 - cu două ture etc. Deoarece pasul „șurubului” câmpului este determinat doar de pasul „șurubului” înfășurării armăturii (fante pentru stator), - aceste valori sunt egale între ele - atunci relația dintre frecvența tensiunii f iar frecvenţa de rotaţie a câmpului statorului (frecvenţa de rotaţie sincronă) n c se determină din următorul raţionament.

Mișcarea câmpului stator cu pasul „șurubului” t B1 = pe diviziunea polilor corespunde (echivalent) rotației câmpului cu o rotație și timpului 1/2f c = 1/20 f min. Ținând cont de dependența invers proporțională a rotației câmpului de pasul relativ al „șurubului” câmpului (fantei) statorului t B1 / prezentat mai sus, frecvența de rotație a câmpului (frecvența de rotație sincronă) se determină astfel: n c =120f/t B1 =120fn B1 rpm, unde n B1 =/t B1 este numărul de spire ale fantei statorului pe pol.

În exemplul considerat, unde n B1 =/t B1 =1, la o frecvență f = 50 Hz n c = = 6000 rpm, ceea ce era imposibil de furnizat într-o mașină asincronă. Prin schimbarea n B1 este posibil să se obțină orice raporturi n c /f.

Trebuie remarcat faptul că, în ceea ce privește procesele fizice, funcționarea mașinii în toate modurile (motor, generator, frână) nu este diferită de funcționarea unei mașini asincrone convenționale, unde rotorul se rotește cu o oarecare alunecare față de statorul care se rotește. camp.

Datorită simplității și fiabilității sale, precum și posibilității de a obține teoretic orice viteze mari la frecvențe joase ale rețelei și tensiune a oricăror frecvențe joase la viteze mari, mașina propusă ca motor poate găsi aplicare largăîntr-o unitate electrică de uz casnic (mixere, râșnițe de cafea, uscătoare de păr etc.) în locul motoarelor colectoare nesigure, precum și în acționări electrice industriale de mare viteză medie și mari (treieratoare, centrifuge etc.), unde pot fi convertite de frecvență. exclus și ca generator - în centralele electrice cu acționare de mare viteză (turbină), unde reductoarele pot fi excluse.

1. MAȘINĂ ASINCRONĂ CU ROTOR SCURT ÎNCHIS, conținând un stator cu miez feromagnetic cu un strat de suprafață activ cilindric cu caneluri și o înfășurare multifazică plasată în ele, și un rotor concentric cu statorul cu miez feromagnetic și conductiv electric tije axiale în stratul său de suprafață activ și elementele de închidere ale tijelor, caracterizate prin aceea că, pentru a extinde domeniul de aplicare prin furnizarea unui raport dat între viteza de rotație și frecvența tensiunii, păstrând în același timp simplitatea și fiabilitatea, fantele statorului sunt realizate teșite de-a lungul unei traseul elicoidal de-a lungul axei mașinii, iar tijele de înfășurare și închidere a statorului ale elementelor rotorului sunt distribuite pe direcția axială, iar elementele de închidere rotorul sunt plasate în stratul său de suprafață activ.

2. Maşină conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că tijele de închidere ale elementelor rotorului sunt realizate sub formă de inele situate în canelurile inelare realizate în miez perpendicular pe axa maşinii.

3. Maşină conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că tijele de închidere ale elementelor rotorului sunt realizate sub formă de tije elicoidale amplasate în caneluri realizate oblice de-a lungul traseului elicoidal de-a lungul axei maşinii, şi sunt conectate galvanic la axa. tije în punctele de intersecție cu acestea.

4. Mașină conform revendicărilor 1 la 3, caracterizată prin aceea că înfășurarea statorului este realizată din secțiuni, fiecare dintre ele constând dintr-o parte activă elicoidală și o parte frontală dreaptă, iar părțile frontale ale secțiunilor sunt plasate într-o canelură axială. realizate în stator.

5. Maşină conform revendicărilor 1 până la 4, caracterizată prin aceea că spaţiul de aer de-a lungul circumferinţei găurii statorului în zona părţilor frontale ale înfăşurării statorului este denivelat prin reducerea dimensiunii radiale a statorului.

6. Maşină conform revendicărilor 1 la 5, caracterizată prin aceea că canelura axială a statorului este realizată cu o adâncime apropiată ca valoare de mărimea radială a statorului sau prin direcţia radială cu formarea unei fante.

Forme structurale de execuție a mașinilor electrice.

Informații de bază despre motoarele asincrone în serie.

Moduri de funcționare a unei mașini asincrone.

Principiul de funcționare al unei mașini asincrone.

Dispozitivul unei mașini asincrone.

Prelegerea #2

Sisteme de navigație

Filiala Irkutsk a MSTU GA

Irkutsk, 2007

Mașini electrice asincrone

Mașini electrice

PRELEȚIA #9

SI SISTEME DE ZBOR SI NAVIGATIE

DEPARTAMENTUL DE SISTEME ELECTRICE DE AVIAȚIE

SUCURSALA IRKUTSK

AVIATIE CIVILA

UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE STAT MOSCOVA

prin disciplina

pentru studenții specialității 160903

departament Sistemele electrice ale aviației și controlul zborului

APROBA

Şeful Departamentului Centrale Nucleare şi PNK

Candidat la științe tehnice, conf. univ. Mishin S.V.

« 14 » Martha 2008 G.

După disciplină: Mașini electrice

Tema cursului: Mașini electrice asincrone (2 ore)

LITERATURĂ

1. Kopylov B.V. Mașini electrice. M., 1988

AJUTORUL VIZUAL, APLICAȚII, TCO

1. Instalare multimedia

Se discută în ședința departamentului

« 14 » Martha 2008 oras, protocol nr. 8/07

O mașină asincronă constă din două părți principale separate printr-un spațiu de aer: un stator staționar și un rotor rotativ. Fiecare dintre aceste părți are un miez și o înfășurare. În acest caz, înfășurarea statorului este conectată la rețea și este, așa cum ar fi, primară, iar înfășurarea rotorului este secundară, deoarece energia intră în ea din înfășurarea statorului datorită conexiunii magnetice dintre aceste înfășurări.

În funcție de designul lor, motoarele asincrone sunt împărțite în două tipuri: motoare cu rotor cu colivie și motoare cu rotor de fază. Luați în considerare dispozitivul unui motor asincron trifazat cu un rotor cu colivie (Fig. 1). Motoarele de acest tip sunt cele mai utilizate.

Fig.1. Dispozitivul unui motor asincron trifazat cu un rotor cu colivie:

1, 11 - rulmenti; 2 - arbore; 3, 9 - scuturi de rulment; 4 - cutie de borne; 5 - miezul rotorului cu o înfășurare în scurtcircuit; 6 - miez de stator cu înfășurare; 7 - corp; 8 - înfășurarea statorului; 10 - ventilator; 12 - carcasa ventilatorului; 13 - suprafața exterioară cu nervuri a corpului; 14 - labe; 15 - șurub de împământare

Partea staționară a motorului - statorul - constă dintr-o carcasă 7 și un miez 6 cu înfăşurare trifazată 8. Carcasa motorului este turnată din aliaj de aluminiu sau fontă, sau realizată prin sudare. Motorul considerat are un design suflat închis. Prin urmare, suprafața corpului său are un număr de nervuri longitudinale, al căror scop este creșterea suprafeței de răcire a motorului.

În carcasă există un miez de stator 6, care are o structură laminată: foi ștanțate din tablă subțire de oțel electric cu o grosime de obicei de 0,5 mm sunt acoperite cu un strat de lac izolator, asamblate într-un pachet și fixate cu console speciale sau longitudinale. suduri de-a lungul suprafeței exterioare a pachetului. Acest design al miezului contribuie la o reducere semnificativă a curenților turbionari care apar în timpul remagnetizării miezului printr-o rotație. camp magnetic. Pe suprafața interioară a miezului statorului există șanțuri longitudinale în care sunt situate părțile fante ale înfășurării statorului, conectate într-o anumită ordine prin părțile frontale situate în afara miezului pe laturile sale de capăt.

În orificiul statorului există o parte rotativă a motorului - un rotor, constând dintr-un arbore 2 și un miez 5 cu o înfășurare scurtcircuitată. O astfel de înfășurare, numită „roată veveriță”, este o serie de tije metalice (aluminiu sau cupru) situate în canelurile miezului rotorului, închise pe ambele părți de inele de scurtcircuitare (Fig. 2, a). Miezul rotorului are și o structură laminată, dar foile rotorului nu sunt acoperite cu lac izolator, ci au o peliculă subțire de oxid pe suprafața lor. Aceasta este o izolație suficientă pentru a limita curenții turbionari, deoarece magnitudinea lor este mică datorită frecvenței scăzute de inversare a magnetizării miezului rotorului. De exemplu, la o frecvență de rețea de 50 Hz și o alunecare nominală de 6%, frecvența de remagnetizare a miezului rotorului este de 3 Hz.

Fig.2. Rotor cu colivie:

a - „cușcă veveriță” înfășurată; b - un rotor cu o înfăşurare realizată prin turnare prin injecţie;

Înfășurarea rotorului în cușcă de veveriță la majoritatea motoarelor se realizează prin turnarea miezului rotorului asamblat cu aliaj de aluminiu topit. În același timp, inelele de scurtcircuitare și lamele de ventilație sunt turnate simultan cu tijele de bobinare (Fig. 2, b).

Arborele rotorului se rotește în lagărele de rulare 1 și 11 situate în scuturile de rulment 3 și 9.

Motorul este răcit prin suflarea suprafeței exterioare cu aripioare a carcasei 13. Fluxul de aer este creat de un ventilator centrifugal 10 acoperit de o carcasă 12. Pe suprafața de capăt a acestei carcase sunt găuri pentru admisia aerului. Motoarele cu o putere de 15 kW și mai mult, pe lângă cea închisă, realizează și o versiune protejată cu autoventilație internă. În scuturile lagărelor acestor motoare există găuri (jaluzele) prin care aerul este antrenat prin cavitatea internă a motorului prin intermediul unui ventilator. În acest caz, aerul „spălă” părțile încălzite (înfășurări, miezuri) ale motorului și răcirea este mai eficientă decât cu suflarea externă.

Capetele înfășurărilor de fază sunt scoase la bornele cutiei de borne 4. De obicei, motoarele asincrone sunt proiectate pentru a fi incluse în retea trifazata pentru două tensiuni diferite, care diferă cu un factor. De exemplu, motorul este proiectat pentru a fi conectat la o rețea pentru tensiuni de 380/660 V. Dacă rețeaua tensiunea de linie 660 V, atunci înfășurarea statorului trebuie conectată cu o stea, iar dacă 380 V, atunci cu un triunghi. În ambele cazuri, tensiunea de pe înfășurarea fiecărei faze va fi de 380 V. Concluziile înfășurărilor de fază sunt plasate pe panou astfel încât să fie convenabil să se conecteze înfășurările de fază prin intermediul unor jumperi, fără a le traversa pe acestea din urmă. (Fig. 3). La unele motoare de putere mică, există doar trei cleme în cutia de borne. În acest caz, motorul poate fi conectat la rețea pentru o singură tensiune (conectarea înfășurării statorice a unui astfel de motor cu o stea sau o deltă se face în interiorul motorului).

Fig.3. Locația bornelor înfășurării statorului (a) și poziția jumperilor

la conectarea înfășurării statorului cu o stea și un triunghi (b)

Motorul este montat la locul instalării lui fie prin intermediul picioarelor 14 (vezi Fig. 1), fie prin intermediul unei flanșe. În acest din urmă caz, se realizează o flanșă pe scutul rulmentului (de obicei pe partea capătului proeminent al arborelui) cu găuri pentru montarea motorului pe mașina de lucru. Pentru a proteja personalul operator de posibile răniri soc electric motoarele sunt furnizate cu șuruburi de împământare 15 (cel puțin două). schema circuitului includerea într-o rețea trifazată a unui motor asincron cu rotor cu colivie este prezentată în Fig. 4, a.

Fig.4. Diagrame schematice ale includerii motoarelor asincrone trifazate cu rotor cu colivie (a) și fază (b)

Un alt tip de motoare asincrone trifazate - motoare cu rotor de fază - diferă structural de motorul considerat în principal în dispozitivul rotor (Fig. 5). Statorul acestui motor constă, de asemenea, dintr-o carcasă 3 și un miez 4 cu o înfășurare trifazată. Are scuturi de rulment 2 și 6 cu rulmenți 1 și 7. Picioarele 10 și o cutie de borne 9 sunt atașate la corpul 3. Cu toate acestea, rotorul are un design mai complex. Un miez laminat 5 cu o înfășurare trifazată este fixat pe arborele 8, similar înfășurării statorului. Această înfășurare este conectată printr-o stea, iar capetele sale sunt legate la trei inele colectoare 11 situate pe arbore și izolate între ele și de arbore. Pentru a face contact electric cu înfășurarea unui rotor rotativ, fiecare inel colector 1 (Fig. 6) are de obicei două perii 2 plasate în suporturile pentru perii 3. Fiecare suport pentru perii este echipat cu arcuri care asigură că periile sunt apăsate pe inelul colector. cu o anumită forță.

Motoarele de inducție cu rotor de fază sunt mai complexe și mai puțin fiabile, dar au proprietăți de control și pornire mai bune decât motoarele cu rotor cu colivie. O diagramă schematică a includerii într-o rețea trifazată a unui motor asincron cu un rotor de fază este prezentată în Fig. 4, b. Înfășurarea rotorului acestui motor este conectată la reostatul de pornire ETC , care creează rezistență suplimentară în circuitul rotorului R ext .

Pe corpul motorului asincron este atașată o plăcuță, care indică tipul de motor, producătorul, anul de fabricație și datele nominale (putere netă, tensiune, curent, factor de putere, viteză și eficiență).

Fig.5. Dispozitivul unui motor asincron trifazat cu un rotor de fază:

1, 7 - rulmenti; 2, 6 - scuturi de rulment; 3 - corp; 4 - miez de stator cu înfășurare; 5 – miezul rotorului; 8 - arbore; 9 - cutie de borne; 10 - labe; 11 - inele de contact