Стартовая >> Оборудование >> Эл. машины >> Обмотчик электрических машин

Особенности электрических машин различных типов - Обмотчик электрических машин

Оглавление
Обмотчик электрических машин
Классификация и основные элементы
Потери и кпд электрических машин
Особенности электрических машин различных типов
Требования к изоляции
Изоляционные материалы
Обмоточные провода
Методы изолирования токопроводящих частей электрических машин
Виды и конструкция изоляции обмоток
Виды обмоток
Основные элементы и обозначения обмоток машин переменного тока
Способы изображения схем обмоток
Схемы трехфазных однослойных обмоток статоров
Схемы трехфазных двухслойных обмоток статоров
Соединение обмоток статоров в несколько параллельных ветвей
Обмотки статоров с дробным числом пазов на полюс и фазу
Схемы обмоток статоров многоскоростных двигателей
Особенности схем обмоток одно- и двухфазных двигателей
Намотка катушек из круглого провода
Укладка однослойных обмоток статоров из круглого провода
Укладка двухслойных обмоток статоров из круглого провода
Механизация изготовления и укладки обмоток статоров из круглого провода
Обмотки статоров для механизированной укладки
Механизированная намотка статоров совмещенным методом
Заклинивание пазов обмоток статоров
Механизированная намотка статоров раздельным методом
Формовка и бандажирование лобовых частей обмотки статоров
Комплексная механизация намотки статоров
Изготовление катушек из прямоугольного провода
Укладка обмоток статоров в полуоткрытые пазы
Укладка обмоток статоров в открытые пазы
Крепление обмоток статоров из прямоугольного провода
Изготовление стержневых обмоток статоров машин переменного тока
Особенности укладки обмоток статоров крупных электрических машин
Схемы обмоток фазных роторов
Обмотки фазных роторов с дробным числом пазов на полюс и фазу
Таблицы положений стержней в волновых обмотках роторов
Технология изготовления стержней волновых обмоток фазных роторов асинхронных двигателей
Технология укладки стержневой обмотки ротора
Короткозамкнутые роторы
Основные элементы и обозначения обмоток якорей машин постоянного тока
Простые петлевые обмотки машин постоянного тока
Уравнительные соединения машин постоянного тока первого рода
Простые волновые обмотки машин постоянного тока
Несимметричные волновые обмотки машин постоянного тока
Сложные петлевые и волновые обмотки машин постоянного тока
Уравнительные соединения машин постоянного тока второго рода
Комбинированные обмотки машин постоянного тока
Изготовление катушек якоря из круглого провода
Изготовление катушек якоря из прямоугольного провода
Особенности изготовления одновитковых обмоток якоря
Подготовка якоря к укладке обмотки якоря
Укладка обмотки якоря
Конструкция и типы коллекторов
Пайка коллекторов
Крепление обмоток якорей и роторов
Намотка проволочных бандажей
Бандажи из стеклоленты
Отделка якоря
Крепление обмоток роторов турбогенератора
Виды полюсных катушек обмоток возбуждения
Катушки обмоток возбуждения из изолированного провода
Катушки обмоток возбуждения из неизолированной шинной меди, намотанной плашмя
Катушки обмоток возбуждения из шинной меди, намотанной на ребро
Особенности изготовления катушек возбуждения крупных синхронных гидрогенераторов
Пропиточные составы и методы пропитки обмоток
Сушка обмоток
Пропитка обмоток лаками с растворителями
Пропитка обмоток лаками без растворителей
Пропитка обмоток в компаундах
Контроль и испытания обмоток
Измерение сопротивления обмоток
Измерение сопротивления изоляции обмоток
Контроль обмоток, уложенных в пазы
Проверка правильности маркировки выводных концов фаз обмотки статора
Испытание электрической прочности изоляции обмоток
Испытание междувитковой изоляции обмоток
Автоматизация испытаний электрических машин
Виды и система планово-предупредительных ремонтов
Частичный ремонт обмоток
Ремонт обмоток статоров
Ремонт обмоток фазных роторов асинхронных двигателей
Ремонт обмоток якорей, катушек возбуждения
Заключение, литература

Каждый из типов электрических машин (синхронные, асинхронные, постоянного тока) имеет специфические особенности. Области применения машин различных типов разграничены в зависимости от их характеристик, способов и пределов регулирования.

Синхронные машины.

Синхронные машины работают с постоянной частотой вращения, зависящей от числа их полюсов и частоты питающей сети. Пустить в ход синхронный двигатель сложно, так как его пусковой момент равен нулю. Поэтому синхронные машины выпускаются в основном как генераторы или как двигатели, предназначенные для приводов механизмов, которые не требуют частых пусков и должны работать с постоянной скоростью.
Обмотка возбуждения синхронной машины (рис. 2) располагается на роторе. Ток возбуждения постоянный, подается в обмотку от возбудителя-генератора постоянного тока или от тиристорного выпрямителя через щетки и вращающиеся контактные кольца, соединенные с выводами обмотки возбуждения.
В машинах с частотой вращения не более 1500 об/мин катушки обмотки возбуждения состоят из большого числа витков и установлены на стальные сердечники полюсов, закрепленные на роторе. Машины такой конструкции называют явнополюсными. Сердечник статора синхронных машин шихтованный из листовой электротехнической стали. В пазах сердечника, равномерно распределенных по его внутренней поверхности, располагаются катушки обмотки статора. Сердечник статора запрессован в корпус. К торцам корпуса крепятся торцовые щиты с подшипниками.
Мощность синхронных явнополюсных двигателей достигает нескольких тысяч киловатт. Мощность явнополюсных синхронных генераторов (рис. 3), установленных на гидроэлектростанциях (гидрогенераторов), значительно больше; на Красноярской ГЭС установлены гидрогенераторы мощностью 500 тыс. кВт, а на Саяно-Шушенской 040 тыс. к Вт.

Синхронный двигатель
Рис. 2. Синхронный двигатель:
1 — коробка выводов, 2 — изолятор, 3 вал, 4 магнитопровод ротора, 5 — стержень демпферной (пусковой) обмотки, 6 — сердечник полюса, 7 — корпус, 8 — магнитопровод статора, 9 — кольцевая шпонка, 10 возбудитель, 11 — бандажное кольцо обмотки статора, 12 — обмотка статора, 13 — полюсная катушка, 14 — вентилятор, 15 — подшипник, 16 — крышка подшипника с уплотнениями, 17 щеткодержатель, 18 — токоподвод к обмотке ротора, 19 — контактное кольцо, 20 — защитный кожух контактных колец, 21 — торцовый щит

Конструкция роторов синхронных машин с частотой вращения 3000 об/мин отличается от рассмотренной выше. При 3000 об/мин центробежные .силы, действующие на ротор, очень велики, поэтому приходится выполнять ротор цельным из поковок стали высокой прочности Обмотка возбуждения размещается в пазах, которые фрезеруют в роторе. Такую конструкцию имеют все генераторы, установленные на тепловых и атомных электростанциях. Они называются турбогенераторами (рис. 4). Турбогенераторы — самые мощные электрические машины. На заводе «Электросила» им. С. М. Кирова в 1980 г. построены турбогенераторы мощностью 800 000 и 1200 000 кВт. В настоящее время готовится к выпуску еще более мощный турбогенератор на 1600 МВт.
Гидрогенератор
Рис. 3. Гидрогенератор:
1 — регуляторный генератор, 2 — втулка подпятника, 3 — диск подпятника, 4 — болт регулировки сегмента, 5 — опора сегмента, 6 — охладитель масла, 7 — токоподвод к обмотке ротора, 8 — статор, 9 — полюс, 10 — охладитель, 11 — спицы ротора, 12 — обмотка статора, 13 — обод ротора, 14 — полюсный наконечник, 15 — тормоз, 16 — нижняя крестовина, 17 — соединительный фланец, 18 — вал ротора, 19- втулка ротора, 20 — контактные кольца, 21 — верхняя крестовина

Асинхронные машины.

Асинхронные машины применяются как двигатели. Они приводят в движение почти все виды станков в промышленности, работают в  шахтах, на буровых установках, широко применяются в бытовой технике.
В асинхронных машинах в отличие от синхронных специальная обмотка возбуждения отсутствует. Магнитный поток создается током намагничивания, который протекает по той же обмотке, что и ток нагрузки, т. е. по обмотке статора. Обмотка ротора не соединена с внешней цепью. Ток в ней возникает от ЭДС, наводимых при пересечении витками обмотки магнитных силовых линий потока, создаваемого намагничивающим током.

Турбогенератор
Рис. 4. Турбогенератор:
1 — уплотнения на валу ротора, 2 — торцовый щит, 3 — кронштейн крепления обмотки статора, 4 — ротор, 5 — магнитопровод статора, 6 — детали крепления магнитопровода к корпусу, 7 — корпус турбогенератора, 8—охладитель турбогенератора, 9 — возбудитель, 10— патрубок подвода воды к охладителю, 11 — охладитель возбудителя, 12— маслопровод к подшипнику, 13— стойка подшипника. 14 — термометр, 15 - трубки для циркуляции воды в охладителе, 16 — бандажные кольца обмотки статора, 17 — бандажное кольцо ротора, 18— центробежный вентилятор, 19 — фланец для соединения вала ротора с турбиной

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
Рис. 5. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором:
1— вал, 2 — наружная крышка подшипника, 3 — роликовый подшипник, 4 — внутренняя крышка подшипника, 5 — подшипниковый щит, 6 — коробка выводов, 7 — обмотка статора, 8 — обмотка ротора, 9 — сердечник статора, 10 — сердечник ротора, 11 — корпус электродвигателя, 12 — кожух вентилятора, 13 — вентилятор, 14 — болт заземления, 15 — отверстие для болта крепления двигателя

Асинхронные двигатели выпускают двух типов: с короткозамкнутыми (рис. 5) и фазными (рис.,6) роторами.
Обмотка фазных роторов изолирована, как и обмотка статора. Начала фаз обмотки подведены к контактным кольцам. С помощью щеток, прилегающих к кольцам, обмотку ротора соединяют с пусковым реостатом. Во время пуска и разгона двигателя резисторы реостата включаются последовательно с каждой из фаз обмотки и ограничивают токи в них, одновременно повышается пусковой момент двигателя. По мере разгона двигателя реостат выводят и при достижении номинального режима работы обмотку ротора замыкают накоротко. Двигатели с фазными роторами могут пускаться плавно без больших бросков тока в сети.
Короткозамкнутые роторы имеют неизолированную постоянно замкнутую накоротко обмотку. Двигатели с короткозамкнутыми роторами проще по конструкции, дешевле и надежней в работе, чем с фазными, так как в них отсутствует изоляция обмотки ротора, нет скользящих контактов — щетки-кольца и для пуска не требуется пускового реостата. Короткозамкнутые роторы имеют два конструктивных исполнения: с обмоткой из вставных медных стержней и с литой обмоткой.

Асинхронный двигатель с фазным ротором

Рис. 6. Асинхронный двигатель с фазным ротором:
1    — вал, 2 — крышка подшипника, 3—масленка для пополнения смазки, 4 — жалюзи для входа воздуха, 5 — щит, 6— обмотка статора, 7 — обмотка ротора, 8—магнитопровод статора, 9 — магнитопровод ротора, 10 — обмоткодержатель, 11 токоподвод к обмотке ротора, 12 — кожух контактных колец, 13 — траверса, 14 — щеткодержатель, 15-контактные кольца, 16 — изоляционные прокладки, 17 — болт крепления траверсы, 18 — крышка коробки выводов.

Наибольшее распространение получили двигатели, обмотка роторов которых выполнена заливкой пазов алюминием или его сплавами. Одновременно со стержнями обмотки отливаются и короткозамыкающие кольца с вентиляционными лопатками. Такое устройство имеют почти все современные асинхронные двигатели мощностью до 300— 400 кВт. Это объясняется, в первую очередь, тем, что изготовление обмотки методом заливки пазов алюминием дешевле, технологичней и требует меньших затрат рабочего времени, чем изготовление обмотки из вставных стержней. Кроме того, в роторах с литой обмоткой могут быть выполнены пазы сложной конфигурации. Эта возможность используется, например, в двигателях, предназначенных для работы с приводами, имеющими тяжелые условия пуска. Пазы роторов таких двигателей выполняются не круглыми или прямоугольными, как в роторах с обмоткой из вставных стержней, а с сужающимися в верхней части фигурными (грушевидными или трапецеидальными) пазами, что значительно улучшает пусковые характеристики двигателей. Недостатком двигателей с короткозамкнутыми роторами является резкое увеличение тока во время пуска: пусковой ток может в шесть-семь раз превышать номинальный. Несмотря на это, асинхронные короткозамкнутые двигатели из-за простоты конструкции и удобства эксплуатации — самые распространенные электрические двигатели.

Машины постоянного тока.

 Недостатком синхронных и асинхронных двигателей является отсутствие простых способов регулирования частоты их вращения. Поэтому в приводах механизмов, в которых требуется регулировать скорость в процессе работы, — в некоторых станках, например в станках с числовым программным управлением (ЧПУ), в подъемных устройствах, на железнодорожных электровозах и другом транспорте на электротяге — применяют двигатели постоянного тока, частота вращения которых может быть плавно изменена в широких пределах.
Использование машин постоянного тока в качестве генераторов в настоящее время сокращается. Постоянный ток получают от статических преобразователей.
В машинах постоянного тока (рис. 7) катушки обмоток возбуждения располагаются на полюсах, которые крепятся на статоре. Ток возбуждения постоянный, поэтому магнитный поток в статоре тоже постоянный. Это позволяет статоры машин делать не шихтованными, как в синхронных и асинхронных машинах, а более дешевыми и прочными — массивными из стали или чугуна. Поэтому надобность в специальном корпусе машины отпадает. Статор машины постоянного тока называют станиной. На ее внутренней поверхности закрепляются главные полюсы с обмоткой возбуждения. На наружной поверхности станины имеются лапы для крепления машины к фундаментной плите и рым- болт для подъема и монтажа машины.
Ротор машины постоянного тока называют якорем. В обмотке якоря протекает переменный ток и магнитный поток в его сердечнике переменный, поэтому сердечник якоря делают шихтованным из листов электротехнической стали.
Машина постоянного тока
Рис. 7. Машина постоянного тока:
1 — подшипник, 2 — задний подшипниковый щит, 3 — траверса щеткодержателей, 4 — коллектор, 5 — палец щеткодержателя, 6 — щетки, 7 — коробка выводов, 8 — якорь, 9 — обмотка полюса, 10 — болт крепления полюсов, 11 —сердечник полюса, 12 —воздухонаправляющий щиток, 13 — вентилятор, 14 — корпус, 15 — передний подшипниковый щит, 16 — вал, 17 — жалюзи для входа воздуха

Обмотка якоря соединена с коллектором, расположенным на одном валу с якорем. Коллектор представляет собой цилиндр, собранный из отдельных изолированных друг от друга медных пластин, каждая из которых соединяется с витками обмотки.
Коллекторные пластины при вращении якоря скользят под плотно прилегающими к поверхности коллектора неподвижными щетками. Щетки соединяются с сетью постоянного тока. Вращающийся коллектор и неподвижные щетки являются преобразователем тока: в двигателях они преобразуют постоянный ток сети в переменный ток якоря, в генераторах, наоборот, переменный ток якоря в постоянный ток сети.
При вращении коллектора щетки через его пластины поочередно соединяются с разными витками обмотки. При этом беспрерывно происходят замыкания и разрывы контактов между пластинами коллектора и щетками. Этот процесс называют коммутацией. Он может сопровождаться искрением под щетками. При хорошей коммутации искрение под щетками почти незаметно, при плохой большие искры могут повредить пластины коллектора и машина выйдет из строя. Чтобы улучшить коммутацию, на станине помимо главных полюсов с обмоткой возбуждения устанавливают добавочные полюсы. Магнитные потоки добавочных полюсов несколько изменяют магнитное поле машины, и коммутация улучшается.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

  1. Для чего и где применяют различные электрические машины?
  2. Назовите основные части электрической машины и укажите их назначение.
  3. Назовите основные типы электрических машин. Чем они отличаются друг от друга?
  4. Каковы основные виды потерь в электрических машинах и от чего они зависят?
  5. Что называют коэффициентом полезного действия электрической машины?
  6. К какому типу электрических машин относятся установленные на электростанциях турбогенераторы и гидрогенераторы?
  7. Для привода каких механизмов используются двигатели постоянного тока?
  8. В чем заключается преимущество асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором перед другими двигателями?
  9. Какую роль играет коллектор в машинах постоянного тока?


 
« Обмотки ротора асинхронного двигателя   Обозначение выводов обмоток однофазных электрических машин »
электрические сети