Конструкция роторных обмоток асинхронных двигателей

Классификация роторных обмоток асинхронных двигателей

Обмотки роторов асинхронных машин разделяются на две основные группы, а именно:

короткозамкнутые обмотки;

фазовые обмотки. К первой группе нужно отнести:

а)             обмотки с простой беличьей клеткой;

б)            обмотки с двойной беличьей клеткой;

в)             обмотки с глубоким пазом. Ко второй группе относятся:

а)             обмотки катушечные;

б)            обмотки стержневые.

Формы пазов, имеющие применение в роторных обмотках асинхронных двигателей, показаны на рис. 6-1, причем пазы в, г, д, е применяются в короткозамкнутых роторах, а пазы а и б — в фазовых.

Обмотки с простой беличьей клеткой

Эта обмотка является самой простой роторной обмоткой. Она состоит из ряда медных или латунных стержней, большей частью круглого сечения, вложенных в пазы. Пазы ротора при этом,

как правило, не изолируются. Длина стержней несколько больше длины стали ротора. С обеих сторон ротора стержни замыкаются медными кольцами.

На рис. 6-2 показана роторная обмотка в виде беличьей клетки. Крепление колец к стержням обыкновенно осуществляется следующим образом: кольца с просверленными сквозными отверстиями надеваются на стержни и затем тщательно припаиваются; иногда

они просто припаиваются к стержням. Ротор с обмоткой в виде беличьей клетки показан на рис. 6-3. Такого рода обмотки применяются для двигателей малой и средней мощности.

В настоящее время широкое распространение получила обмотка в виде беличьей клетки, выполняемая путем заливки пазов ротора алюминием. Одновременно с заливкой пазов отливаются и коротко-замыкающие кольца, а в некоторых случаях и лопасти вентилятора. Простота и дешевизна изготовления такой обмотки, уменьшение веса ротора дают большую экономию при массовом производстве двигателей (см. рис. 6-4). Как видно из рисунка, конструкция ротора при таком исполнении обмотки получается очень простой и компактной.

Обмотки с двойной беличьей клеткой

Эти обмотки представляют собой две самостоятельные обмотки — две беличьи клетки, расположенные одна внутри другой (рис. 6-5). Из рисунка ясно, что конструктивное выполнение этой

обмотки ничем по существу не отличается от обмотки с одной беличьей клеткой.

Двойную беличью клетку можно получить также заливкой металла в роторные пазы специальной формы. На рис. 6-6 приведен

разрез ротора двигателя с залитой обмоткой. Два паза слева (за-пирихованы) залиты алюминием. Этот способ изготовления обмотки представляет несомненные преимущества в смысле облегчения веса ротора и уменьшения размеров обмотки.

Обмотки ротора с глубоким пазом

Дальнейшим шагом по пути упрощения конструкции обмотки с двойной беличьей клеткой является замена алюминиевых стержней фасонного сечения, получаемых заливкой, стержнями прямоугольного сечения, высота которых в несколько раз больше ширины. Эти стержни вкладываются в открытые пазы соответствуюшей формы.

Ротор с такой обмоткой изображен на рис. 6-7, а на рис. 6-8-дано его сечение по пазам.

Как показано на рис. 6-7, в лобовых частях стержни между собой соединены кольцами, снабженными лопатками, выполняющими роль вентилятора.

6-5 Катушечная обмотка

Катушечные обмотки выполняются главным образом в виде однослойных обмоток путем протяжки через пазы, непосредственно

на роторе, аналогично протяжным статорным обмоткам. Из-за относительной сложности катушечная обмотка в роторах асинхронных двигателей выполняется редко, главным образом в двигателях малой мощности. На рис. 6-9 показан ротор асинхронного двигателя с катушечной обмоткой.

Стержневая обмотка

Эта обмотка имеет большое распространение в роторах асинхронных двигателей средней и в особенности большой мощности.

Выполняется она в виде двухслойной петлевой или волновой обмотки. По своей конструкции весьма близка к стержневой обмотке якорей машин постоянного тока, отличаясь от нее главным образом отсутствием петушков, уравнительных соединэний и способом соединения. Благодаря тому, что в роторах асинхронных двигателей применяются обычно полузакрытые пазы, стержни не могут быть вложены сверху в паз, а должны вставляться в него с торцовой стороны. Поэтому лобовая часть стержня может

быть отогнута заранее на шаблоне только с одной стороны. С другой стороны это делается после укладки на самом роторе.

В стержневых обмотках роторов применяется медь либо прямоугольного сечения, либо специальная, так называемая роторная медь. Изоляция стержней, так же как и изоляция паза, будет описана ниже. Отдельные стержни обмотки соединяются между собой при помощи хомутиков, как показано на рис. 6-10. Лобовые части обмотки, так же как в якорях постоянного тока, укрепляются при помощи проволочных бандажей. Метод их расчета приведен выше.

На рис. 6-11 изображена лобовая часть обмотки со стороны контактных колец. Как видно из рисунка, она мало отличается от стержневой обмотки якоря постоянного тока.

Для получения более интенсивной вентиляции в хомутики, соединяющие отдельные стержни обмотки, вставляют пластинки из белой жести. Они играют роль вентиляторных крыльев. На рис. 6-12 показан хомутик с вентиляторной пластинкой.

Изоляция стержней роторной обмотки зависит от напряжения между контактными кольцами. Для напряжения до 500 в основной изоляцией является бакелизи-рованная бумага или синтофолий, которыми обматывается стержень. Для напряжений до 300 в берется 5—7 слоев толщиной около 0,07 мм. Для напряжений от 300 до 500 в берется 10 слоев бумаги. Для предохранения изоляции стержней в паз закладывается гильза из электро7 картона толщиной 0,2 мм. Лобовая часть при напряжении до 300 в изолируется одним слоем тафтяной ленты вполнахлест-ки, а при напряжениях до 500 в — слоем лакированной ленты (или двумя слоями синтоленты вполнахлестки) и поверх нее миткалевой лентой. При напряжениях свыше 500 в обмотка изолируется в пазовой части микалентой и микафолием, а в лобовой — микалентой.

При напряжениях от 750 до 1000 в в пазовой части число слоев микафолия увеличивают до трех, а в лобовой берут два слоя микафолия.

При напряжениях от 1000 до 1500 в в пазовой части — два слоя микаленты и четыре слоя микафолия, а в лобовой части — три слоя микаленты.

Дополнительные и более подробные сведения об изоляции роторной обмотки см. в гл. 8.

Соединение стержневой обмотки может осуществляться либо* в звезду, либо в треугольник. Однако чаще всего применяется соединение звездой.

Такое соединение обмоток осуществляется следующим образом. Концы

каждой фазы соединяются вместе посредством так называемой нулевой шины. Начало обмотки каждой фазы присоединяется к трем контактным кольцам. Кроме того, благодаря двуслойности обмотки в каждой фазе имеются две самостоятельные ветви обмотки, которые соединяются между собой соединительными шинами последовательно или параллельно, в зависимости от заданной схемы обмотки. Нулевая и соединительные шины обычно расположены с внутренней стороны обмоткодержателя. Соединение их со стержнями обмотки производится либо соответствующим изгибом шин, как показано на рис. 6-13, либо посредством промежуточных шин, которые одними своими концами соединяются с соответствующими хомутиками, скрепляющими стержни обмотки,

а другими приклепываются к нулевой или соединительным шинам. Шины крепятся заклепками и тщательно пропаиваются.

Для соединения обмотки с контактными кольцами к соответствующим точкам ее присоединяются три шины, концы которых обычно приклепываются к стержням, выведенным от контактных колец.

Крепление нулевой и соединительных шин к обмоткодержателю осуществляется посредством скоб, как это видно из рис. 6-13.

Определение размеров стержневых роторных обмоток производится тем же способом и по тем же формулам, что для якорных обмоток машин постоянного тока.

При определении длины прямой части принимают длину выступающей из паза части от 10 до 30 мм, в зависимости от напряжения между контактными кольцами. Расстояние между сторонами лобовых частей двух соседних стержней берут для напряжений до 500 в равным 2,5 мм, а для напряжений свыше 500 в равным 3,5 мм. Для облегчения сборки и разборки машины лобовую часть отгибают к центру на 5—6 мм, как показано на рис. 6-14.

Контактные кольца и приспособления для подъема щеток и короткого замыкания

При пуске в ход асинхронного двигателя с фазовой обмоткой ротора в цепь последнего включается пусковой реостат. Соединение обмотки с реостатом осуществляется при помощи щеток и трех контактных колец, к которым присоединяются концы обмотки.

После того как ротор достиг нормальной скорости вращения, сопротивление реостата полностью выводится из цепи ротора. Для предотвращения износа щеток и контактных колец двигатель иногда снабжается механизмом, при помощи которого контактные кольца, а вместе с тем и обмотка ротора замыкаются накоротко, и одновременно щетки приподнимаются на некоторое расстояние от контактных колец.

Контактные кольца асинхронного двигателя показаны на рис. 6-15. Три кольца посажены на общую втулку и изолированы от нее слоем миканитовой опрессовки. Присоединение концов

обмотки к кольцам производится при помощи стержней, закрепленных в каждом кольце.

Механизм для подъема щеток и короткого замыкания колец показан на рис. 6-16.