Назначение и конструктивные особенности асинхронных машин переменного тока (стр. 2 из 3)
При наружном диаметре магнитопровода более 1м он набирается из отдельных сегментов, и конструкция статора получается такой же, как в крупных синхронных машинах.
В целях уменьшения пульсаций магнитного поля и добавочных потерь, связанных с зубчатостью магнитопровода, обмотка статора укладывается в асинхронных машинах в полузакрытые пазы (рис. 4, а). Только в крупных асинхронных машинах применяют шаблонные катушечные и стержневые обмотки, укладываемые в открытые пазы. Для таких пазов пригодны как однослойные, так и двухслойные многовитковые катушечные всыпные обмотки. Катушки этих обмоток наматываются из изолированного обмоточного провода круглого сечения (7 на рис. 4, а) каждый проводник катушки «всыпается» в паз по отдельности.
Рисунок 4 – Разрезы пазов: а – двухслойной катушечной всыпной обмотки статора асинхронного двигателя; б – трехфазной двухслойной волновой стержневой обмотки ротора асинхронного двигателя с контактными кольцами.
Для изолирования витков катушки друг от друга оказывается достаточной собственная изоляция обмоточных проводников. Изоляция обмотки от заземленных частей, называемая корпусной изоляцией, делается в зоне пазовых и лобовых частей по-разному. Корпусная изоляция пазовой части катушки выполняется в виде «пазовой коробочки», образованной из нескольких слоев 2÷4 изоляционных материалов, которая закладывается в паз перед укладкой обмотки. Обмотка закрепляется в пазах при помощи клиньев 7 из изоляционного материала. Под клинья подкладываются изоляционные прокладки 6. Изоляцией между слоями обмотки служит прокладка 5 (в однослойной обмотке эта прокладка отсутствует).
Ротор машины состоит из магнитопровода 3 (см. рис. 1), в пазах которого размещается неизолированная многофазная короткозамкнутая обмотка 19, пристроенных к ней вентиляционных лопастей 7, вала 15 и двух вентиляторов 8 и 11. Активными элементами ротора, принимающими участие в процессе преобразования энергии, являются магнитопровод 3 и обмотка 19; остальные детали имеют конструктивное назначение: вал 15 передает механическую энергию к исполнительной машине, вентиляторы 7,8 и 11 обеспечивают циркуляцию охлаждающей среды. Более детально устройство активных частей ротора показано на рисунке 5.
Магнитопровод ротора 4 (рис. 5) набирается из цельных кольцевых пластин, отштампованных из листов электротехнической стали толщиной 0,5мм, на наружной стороне которых вырублены пазы нужной формы (на рис. 5 — закрытые, на рис. 2, а — полузакрытые).
Пластины магнитопровода ротора набираются на специальную оправку, спрессовываются на ней и удерживаются в запрессованном состоянии в процессе изготовления короткозамкнутой обмотки. Короткозамкнутая обмотка отливается из алюминия и не изолируется от магнитопровода. Торцевые кольца 2 (рис. 5), замыкающие с двух сторон стержни обмотки 1, отливаются как одно целое со стержнями. Одновременно в виде приливов к короткозамыкающим кольцам отливаются вентиляционные лопасти 3.
Рисунок 5 – Магнитопровод ротора асинхронного двигателя с короткозамкнутой обмоткой, литой из алюминия.
Кроме своего основного назначения короткозамкнутая обмотка служит также для стягивания пластин ротора после удаления оправки. Это позволяет обойтись без специальных прессующих деталей, удерживающих листы ротора в осевом направлении.
Вал ротора 15 (см. рис. 1) опирается на подшипники качения 12, 17, которые, в свою очередь, при помощи подшипниковых щитов 9, 21 и крышек подшипников 16,18 сопрягаются со станиной 1.
Шариковый подшипник 12 центрирует ротор не только в радиальном, но и в осевом направлении, воспринимая наряду с радиальными усилиями также и осевые. Консистентная смазка подшипников закладывается в камеру между подшипниковыми крышками 16,18 и не нуждается в замене в течение нескольких лет эксплуатации. Поскольку зазор между магнитопроводами ротора и статора при мощности более 0,5кВт обычно не превышает 0,3÷1мм (в микромашинах 0,02÷ 0,3мм), вал ротора должен быть достаточно жестким, а механическая обработка конструктивных частей, обеспечивающих правильное положение оси вала в пространстве, должна производиться с высокой точностью.
На рисунке 1 представлено типичное для серийных короткозамкнутых асинхронных двигателей исполнение по способу охлаждения и защиты от воздействия внешней среды – обдуваемое исполнение, в котором внутреннее пространство машины защищено от брызг воды и пыли. Внешний обдув двигателя создается наружным вентилятором (кожух 10 защищает обслуживающий персонал от прикосновения к вентилятору и направляет воздух к оребренной поверхности станины). Циркуляция воздуха внутри машины усиливается при помощи внутреннего вентилятора 8 и вентиляционных лопастей 7 (направление движения воздуха показано на рисунке стрелками).
Подъем двигателя при монтаже производится при помощи рыма 4.
3. Конструкция асинхронных двигателей с фазным ротором
Конструкция асинхронной машины с контактными кольцами представлена на рисунке 6. Двигатели этого типа отличаются от короткозамкнутых только устройством ротора.
Статор двигателя может иметь те же разновидности конструктивных исполнений, что и в короткозамкнутом двигателе. Статор двигателя по рис. 6 (с радиальными каналами в магнитопроводе) почти не отличается по конструкции от статора на рис. 3, который был описан в §2.
Статор состоит из станины 1, в которой при помощи нажимных шайб 5 и шпонок 7 укреплены пакеты магнитопровода, набранные из кольцевых пластин 2. Для образования каналов между пакетами служат распорки 4. В пазы магнитопровода статора уложена двухслойная обмотка, катушки 30 которой связаны между собой соединениями 8. Выводные концы обмотки статора сосредоточены в выводной коробке 23. К фундаменту станина крепится лапами 22. Для подъема двигателя при монтаже служат рымы 6.
Ротор двигателя состоит из вала 26, на котором при помощи нажимных колец 24, шпонки 21 и разрезной шпонки 20 укреплены в запрессованном состоянии пакеты магнитопровода, набранные из кольцевых пластин 3 (см. рис. 2, а). Радиальные вентиляционные каналы между пакетами образуются дистанционными распорками, помещенными на каждом зубцовом делении. В полузакрытых пазах магнитопровода ротора, показанных в разрезе на рисунке 4, б, размещается трехфазная двухслойная волновая стержневая обмотка 29, соединенная обычно в звезду, выводные концы которой посредством электрических кабелей 19, проведенных через отверстие в валу, присоединены к контактным кольцам 15.
Рис. 38.6. Асинхронный двигатель с фазным ротором (250 кВт, 3000 об/мин, 50 Гц, защищенный продуваемый)
Стержни 1 обмотки с заранее наложенной витковой изоляцией 2, 3 (см. рис. 4, б) вставляются в пазы с торцевой стороны магнитопровода. Предварительно в пазы вводится пазовая коробочка 4, играющая роль корпусной изоляции. Для укрепления стержней в радиальном направлении и усиления витковой и корпусной изоляции используются изоляционные прокладки 5 и 6. Центробежная сила, действующая на пазовую часть обмотки, воспринимается клиньями 7 из изоляционного материала.
Лобовые части обмоток укладываются на нажимные шайбы 24 (рис. 6), которые одновременно выполняют роль обмоткодержателей, и охватываются снаружи кольцевыми бандажами 32, рассчитанными на восприятие центробежной силы.
Электрическое соединение вращающейся обмотки ротора с внешними (неподвижными) электрическими цепями производится при помощи контактных колец, на которые выведены обмотки, и щеточного устройства, связанного с неподвижными электрическими цепями. Контактные кольца выполняются как отдельный узел машины. Кольца 15, изготовленные из стали, отделяются друг от друга и от корпуса с помощью изоляционных прокладок 17. Все эти детали стягиваются вместе изолированными шпильками 16 и прифланцовываются к торцу вала. К кольцам плотно прижимаются щетки, электрически соединенные с токоподводящими шинами 12 щеточной траверсы (кроме этих шин на рис. 6 показаны болты 11 щеточной траверсы и ее изоляционные детали, а также корпус 13 и крышка 14; щетки и щеткодержатели не показаны).
Необходимый электрический контакт щеток с кольцами обеспечивается при помощи щеткодержателей, укрепленных на шинах 12. Соединение токоподводящих шин 12 щеточной траверсы с пусковым реостатом производится в выводной коробке контактных колец 18.
Правильное расположение оси ротора по отношению к статору и возможность вращения ротора обеспечиваются с помощью таких же деталей, как в короткозамкнутом двигателе по рис. 1 (подшипников качения, роликового 25 и шарикового 10, подшипниковых крышек 27 и подшипниковых щитов 31).
По способу охлаждения и защиты от воздействия внешней среды двигатель по рис. 6 имеет продуваемое каплезащищенное исполнение. Внутри машины воздух перемещается аксиально-радиально. Наружный воздух поступает в машину с двух сторон через отверстия в подшипниковых щитах 31 и направляется диффузорами 9 к вентиляционным лопастям 28, промежуткам между лобовыми частями стержней обмотки ротора и к аксиальным каналам в магнитопроводе ротора; далее воздух из аксиальных каналов попадает в радиальные каналы в магнитопроводе ротора и статора; воздух от вентиляционных лопастей 28 и лобовых частей ротора омывает лобовые части обмотки статора. Нагретый в машине воздух попадает в пространство между ярмом статора и корпусом станины, откуда он выбрасывается наружу через боковые отверстия в корпусе. Необходимый для циркуляции воздуха напор создается радиальными каналами в роторе, которые играют роль центробежных вентиляторов.
3. Составление спецификации понятий
Таблица 1 – Спецификация понятий
| Опорное понятие | Новое понятие | № | Названия учебных элементов | Символ | Уровень усвоения | Порядок |
| + | 1 | Асинхронная машина | 1 | 1 | ||
| + | 2 | Асинхронный двигатель | АД | 1 | 2 | |
| + | 3 | АД с КЗ ротором | АДКЗ | 1 | 3 | |
| + | 4 | АД с фазным ротором | АДФР | 1 | 3 | |
| + | 5 | Статор | 1 | 4 | ||
| + | 6 | Ротор | 1 | 4 | ||
| + | 7 | Магнитопровод | 2 | 5 | ||
| + | 8 | Обмотка статора | 1 | 5 | ||
| + | 9 | Обмотка ротора | 1 | 5 | ||
| + | 10 | Электротехническая сталь | 2 | 5 | ||
| + | 11 | Стержни обмотки | 1 | 5 | ||
| + | 12 | Контактные кольца | 1 | 5 | ||
| + | 13 | Щетки | 1 | 5 | ||
| + | 14 | Щеточная траверса | 1 | 5 | ||
| + | 15 | Вал | 2 | 5 | ||
| + | 16 | Вентилятор | 2 | 5 | ||
| + | 17 | Подшипниковые щиты | 1 | 5 | ||
| + | 18 | Подшипниковые крышки | 1 | 5 | ||
| + | 19 | Скольжение | s | 1 | 2 |
4. Составление графа учебной информации