Обмотки электрических машин: Типы обмоток и область применения

Типы обмоток и область применения

Страница 39 из 83

ГЛАВА VIII
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОБМОТОК ЯКОРЕЙ, РОТОРОВ И СТАТОРОВ

§ 8-1. Типы обмоток и область их применения
В электрических машинах постоянного и переменного тока применяют три вида обмоток: всыпные, шаблонные и стержневые, отличающиеся друг от друга по конструкции и технологии изготовления.

Всыпные обмотки наматываются из круглого изолированного провода на станках на специальные шаблоны. Формы с точно установленными размерами они не имеют, а укладываются (всыпаются) в полузакрытые пазы сердечников через узкие шлицы по одному проводнику.
Шаблонные обмотки изготовляют из круглых изолированных и прямоугольных проводов различных размеров. Шаблонным обмоткам придается определенная форма, проводники ее изолируются общей изоляцией. В таком виде катушки укладываются в пазы сердечников. Шаблонные обмотки иначе называют жесткими или формованными. Стержневые обмотки применяются в основном в роторах электродвигателей мощностью свыше 100 кВт. Шаблонные обмотки укладывают в открытые и полуоткрытые пазы, а стержневые вставляют в полузакрытые пазы с торца пакета ротора.

Обмотки статоров.

Статоры электрических низковольтных машин мощностью от 0,6 до 100 кВт имеют всыпную, а свыше 100 кВт, шаблонную обмотку из прямоугольного провода. В машинах мощностью до 7 кВт применяется однослойная, а в машинах мощностью свыше 10 кВт — двухслойная обмотка. Наружная изоляция на шаблонные обмотки накладывается лентой, а на пазовые части — лентой или простынкой. К статорным обмоткам высоковольтных асинхронных электродвигателей и синхронных генераторов на напряжение 3300 и 6600 в предъявляются более высокие требования, чем к обмоткам низковольтных машин.

Электрические машины на высокое напряжение работают на ответственных участках, поэтому они должны обладать высокой надежностью, которая обеспечивается главным образом надежностью обмоток. Надежность обмоток определяется конструкцией и технологией изготовления. Витковая и наружная изоляции катушек таких обмоток должны иметь высокую электрическую и механическую прочность. Электрическая прочность собственной изоляции проводов для высоковольтных катушек не является достаточной и, чтобы ее увеличить, на каждый проводник накладывают дополнительную витковую изоляцию.
Для катушек с изоляцией классов А и В, наматываемых проводами марок соответственно ПБД и ПСД, дополнительной витковой изоляцией служит микалента толщиной 0,1—0,13 мм, накладываемая на каждый проводник в один слой в 1/3 нахлеста. Провода марки ПСД катушек класса нагревостойкости В и F дополнительно изолируют стек ломика лентой толщиной 0,13 мм в один слой в 1/2—1/3 нахлеста. Наружная изоляция высоковольтных катушек состоит из нескольких слоев микаленты марки JIM4-11, количество которых принимается большим, чем у низковольтных машин. Статорные катушки пропитываются в битуме. В процессе изготовления изоляцию высововольных обмоток статоров испытывают напряжением, увеличенным против рабочего в три — четыре раза.

Обмотки фазных роторов. Фазные роторы электрических машин мощностью до 10 кВт имеют всыпную однослойную обмотку, машины
мощностью от 10 до 100 кВт — шаблонную обмотку из прямоугольных проводов и машины мощностью свыше 100 кВт — стержневую. Стержни ротора изготовляют из медных проводов прямоугольного сечения. С одной стороны у стержня изгибается лобовая часть, другому концу форма лобовой части придается непосредственно на роторе после укладки стержня в паз сердечника.

Обмотки якорей.

В машинах постоянного тока мощностью до 10 кВт якорные обмотки всыпные и их укладывают в полузакрытые пазы. Наматываются они из тех же марок проводов, что и всыпные обмотки статоров и роторов.

Якоря электрических машин мощностью свыше 10 кВт имеют шаблонную обмотку. В якорях большой мощности применяют стержневые обмотки. Катушки шаблонной обмотки, исходя из технологии изготовления, делятся на многовитковые и одновитковые.

  • Назад
  • Вперёд

Виды обмоток | Обмотчик электрических машин

Страница 10 из 84

ГЛАВА III
ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИЗОБРАЖЕНИЕ СХЕМ ОБМОТОК

§ 9. ВИДЫ ОБМОТОК
Конструкция катушек обмотки, расположение их в машине и схеме соединения между собой зависят от назначения обмотки и типа машины. Катушки обмотки возбуждения состоят из большого числа витков. Они надеваются на стальные сердечники, вместе с которыми образуют полюсы машины. Такие катушки называют полюсными.
Обмотки статоров синхронных машин, статоров и фазных роторов асинхронных машин и якорей машин постоянного тока состоят из катушек с небольшим числом витков. Катушки равномерно распределяются по пазам сердечников, поэтому такие обмотки называют распределенными. В катушке распределенной обмотки статора машины переменного тока (рис. 15) различают прямолинейные (пазовые) части 3, 5, которые при укладке обмотки в машину размещаются в пазах сердечника, криволинейные лобовые части 2, 4, соединяющие ее пазовые части друг с другом, и выводные концы 1, 6, которыми называют начало первого и конец последнего витка катушки.

Рис. 15. Катушка распределенной обмотки статора

Рис. 16. Стержни обмотки: а — волновой, б — петлевой

Места перегибов в лобовых частях 7, 8 называют головками катушек. Радиусы изгиба головок зависят от конструкции и размеров катушек и от напряжения машины. Длина прямолинейных частей катушек делается несколько большей, чем длина паза (паза), и после укладки катушек их прямолинейные части всегда выступают из пазов с обоих торцов сердечника.

В зависимости от типа обмотки в каждом пазу может располагаться или только одна пазовая сторона катушки, или две стороны разных катушек. В первом случае сторона катушки занимает весь паз (см. рис. 12,а). Такую обмотку называют однослойной. Во втором случае обмотка располагается в пазах в два слоя: в верхней части паза сторона одной катушки, в нижней— другой (см. рис. 12,6, 13, 14). Такая обмотка называется двухслойной.
Конструкция катушек обмотки, технология ее производства и способы укладки в пазы зависят от того, каким проводом они намотаны — круглым или прямоугольным. Катушки из круглого провода укладывают в полузакрытые пазы (см. рис. 12), имеющие узкую прорезь — шлиц, через которую при ручной укладке обмотки опускают в паз поочередно каждый проводник катушки. Проводники как бы «всыпают» в пазы, поэтому обмотку из мягких катушек, намотанных из круглого провода, называют всыпной. Катушкам всыпной обмотки до укладки в пазы не может быть придана окончательная форма. Их лобовые части изгибают и формуют уже после того, как обмотка уложена и закреплена в пазах.

Катушки из прямоугольного провода укладывают в пазы с параллельными стенками (см. рис. 13, 14). Жесткость прямоугольного провода больше, чем круглого, и катушкам уже в процессе изготовления до укладки в пазы придают окончательную форму со всеми характерными изгибами их лобовых частей (см. рис. 15).
Катушки распределенной обмотки могут состоять из одного, двух или нескольких витков. Одновитковые катушки в некоторых типах обмоток делят пополам на два стержня (рис. 16). Каждый стержень состоит из одной пазовой и двух половин лобовых частей. Такая обмотка называется стержневой. Стержни обмотки соединяются между собой в головках после их установки в пазы и образуют витки обмотки. По направлению изгиба лобовых частей различают волновую (рис. 16, а) и петлевую (рис. 16,б) обмотки. Катушечные обмотки из прямоугольных проводов применяют в статорах машин средней и большой мощности, стержневые обмотки — в статорах крупных гидро- и турбогенераторов, роторах асинхронных двигателей и в якорях машин постоянного тока.

В электрических машинах применяют также неизолированную от корпуса обмотку — это обмотка короткозамкнутых роторов асинхронных двигателей и демпферная (успокоительная) обмотка синхронных машин.
Короткозамкнутые обмотки образуются из неизолированных стержней, расположенных в пазах, и колец, замыкающих эти стержни по обоим торцам сердечника. Короткозамкнутые обмотки могут быть выполнены из вставных стержней или литыми. В обмотке из вставных стержней их выступающие из пазов концы припаивают тугоплавким припоем к замыкающим кольцам. В литых короткозамкнутых обмотках и стержни и замыкающие кольца образуются одновременно заливкой роторов алюминием или его сплавами. В короткозамкнутых роторах асинхронных двигателей применяют и тот и другой тип обмотки. Успокоительную обмотку синхронных машин делают только из вставных стержней, которые размещают в пазах полюсных наконечников, и соединяют между собой по торцам полюсов замыкающими кольцами или сегментами.

  • Назад
  • Вперёд

типов намотки | bartleby

Что такое обмотка?Типы обмотки генератораНамотка внахлестку и волновая обмоткаТермины замкнутой обмоткиКонтекст и практические задачиРодственные понятия

Что такое обмотка?

Обмотка – это один или несколько витков провода, по которым может проходить электрический ток. Обычно он изготавливается из меди и используется в трансформаторах, генераторах и двигателях. Намотка может быть разных типов в зависимости от ее формы, площади поперечного сечения и характера ориентации.

Типы обмоток в генераторе

Различные типы обмоток в генераторах:

  • Обмотка статора
  • Обмотка ротора

Обмотка возбуждения размещена на статоре, создающем магнитное поле, и является неподвижной. Обмотка статора обычно изготавливается из меди. Сечение обмотки статора и число витков зависит от машины. Для питания клемм в машинах шунтового типа обмотка возбуждения или обмотка статора подключаются параллельно. Обычно клеммы питания имеют высокое напряжение, поэтому обмотка статора подключается к источнику высокого напряжения. В то время как в серийных машинах обмотка статора соединена последовательно с обмоткой якоря или обмоткой ротора. Поскольку обмотка якоря несет большой ток, поэтому, если ток велик, количество витков необходимо уменьшить, чтобы сохранить магнитодвижущую силу постоянной.

Обмотка якоря размещена в пазах ротора и изготовлена ​​из меди. Обмотки якоря всегда замкнуты и образуют замкнутую структуру.

Обмотки якоря бывают двух типов:

1) Двухслойная обмотка

2) Однослойная обмотка

В двухслойной обмотке в один паз помещается более одной катушки. Если две обмотки помещаются в один паз, то количество витков становится вдвое больше, чем при однослойной обмотке.

Количество витков = 2 x S/2

= S

В соответствии с этим количество витков = количество слотов

Катушка не может занимать одновременно верхнее и нижнее положение в одном слоте. Катушка занимает верхнюю позицию в одном слоте и нижнюю позицию в другом слоте.

Размах катушки

Размах катушки — это количество пазов между двумя сторонами одной катушки.

Шаг коммутатора

Каждая катушка соединена с коммутатором. Число сегментов, лежащих между концами катушки, известно как шаг коммутатора. Коммутатор также известен как реверс.

Шаг полюсов

Шаг полюсов — это электрический угол между северным полюсом и южным полюсом.

Намотка внахлестку и волновая обмотка

Наиболее важной частью вращающихся машин является обмотка якоря. Здесь механическая энергия преобразуется в электрическую энергию и наоборот. Обмотки якоря в основном подразделяются на два типа:

Обмотка внахлестку

В случае обмотки внахлестку проводники соединяются таким образом, что количество их полюсов равно их параллельным дорожкам. Конец стороны каждой катушки соединен с соседним сегментом коммутатора. Количество щеток равно количеству параллельных путей при намотке внахлестку. Эти кисти далее делятся на отрицательную и положительную полярности. В основном они используются для низковольтных и сильноточных приложений. Они бывают трех видов:

  1. Симплексная обмотка внахлестку: В этом типе обмотки конечный конец одной катушки соединяется с сегментом коммутатора, а начальный конец следующей катушки соединяется под тем же полюсом. Здесь количество полюсов равно количеству параллельных путей.
  2. Дуплексная обмотка внахлестку : В этом типе обмотки количество параллельных дорожек равно удвоенному количеству полюсов. Он в основном используется для сильноточных приложений. Здесь этот тип обмотки получается путем размещения двух типов одинаковых обмоток на одном и том же якоре и присоединения четного числа коллекторных стержней к одной и нечетного числа коллекторных стержней ко второй обмотке.
  3. Тройная обмотка внахлестку : Обмотки соединены с одной третью коллекторных стержней.

В случае обмотки внахлест стоимость увеличивается, поскольку требуется много проводников.

Волновая обмотка

В этом типе обмотки имеется только два параллельных пути между положительной и отрицательной щетками. Конечный конец одной катушки соединен с начальным концом сегмента коммутатора другой катушки на некотором расстоянии друг от друга. Здесь, независимо от числа полюсов, проводники соединены двумя параллельными путями. Они в основном используются для высоковольтных и слаботочных приложений. Обмотка называется прогрессивной обмоткой, когда обмотка продвигается слева направо, и обмотка называется регрессивной обмоткой, когда обмотка продвигается справа налево.

Термины замкнутой обмотки

Задний шаг : Это расстояние между верхней и нижней сторонами одной катушки.

Передний шаг : Это расстояние между сторонами, соединенными с одним и тем же сегментом коммутатора.

Шаг намотки: Это расстояние между двумя последовательными одинаково верхней и нижней сторонами катушки.

Примечание. В случае двигателей постоянного тока обмотка остается той же, но в случае синхронных машин (генератор переменного тока и электродвигатель) обмотки статора и ротора меняются местами, т. е. обмотка возбуждения помещается в ротор (цилиндрический и явнополюсный) и обмотки якоря помещены в статор. Проверка двигателя постоянного тока может быть выполнена с помощью омметра или мультиметра.

Контекст и приложения

Тема важна для таких профессиональных курсов, как

  1. Бакалавр электротехники
  2. Магистр электротехники

Практические задачи

Q 1. Что такое количество щеток в двигателе постоянного тока с полюсом P на коленях?

  1. 2
  2. 3
  3. P
  4. 2P

Ответ: Вариант c

Объяснение: В двигателе постоянного тока число щеток равно P.

В 2. Чем называют расстояние между отрезками, к которым присоединяются концы витков в якорной обмотке?

  1. Результирующий шаг
  2. Обратный шаг
  3. Шаг обмотки
  4. Шаг коммутатора

Ответ: Вариант d

Пояснение: Расстояние между сегментами, к которым присоединяются концы катушек называется коммутаторным шагом.

В 3. Какой материал используется для обмотки двигателя?

  1. Эмалированные медные провода
  2. Катаные медные стержни
  3. Медные провода с суперэмалевым покрытием
  4. Серебро

Ответ: Вариант a

Объяснение: Катушки обычно намотаны эмалированным медным проводом, также называемым магнитным проводом в случае обмотки двигателя.

Q 4: Сколько должна пройти волновая обмотка вокруг якоря, прежде чем она вернется в исходное положение?

  1. Дважды
  2. Трижды
  3. Один раз
  4. Нет

Ответ: Вариант a

Объяснение: Волновая обмотка должна как минимум дважды пройти вокруг якоря, прежде чем вернуться в исходное положение.

В 5. Каков шаг полюсов четырехполюсной намоточной машины с 16 витками и двумя слоями обмотки внахлестку?

  1. 8
  2. 32
  3. 16
  4. 4

Ответ: Вариант a

Пояснение: Шаг полюсов = S/P = 16/2 = 8 90 003

  • Реакция якоря
  • Уравнение ЭДС
  • Потери в машинах постоянного тока

Мы обеспечим вас пошаговыми решениями миллионов задач из учебников, экспертами в данной области наготове 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, когда вы в тупике, и многое другое.

Ознакомьтесь с образцом решения вопросов и ответов по электротехнике здесь!

*Время ответа зависит от темы и сложности вопроса. Среднее время отклика составляет 34 минуты для платных подписчиков и может быть больше для рекламных предложений.

Изучайте умный доступ к миллионам пошаговых учебников, нашей библиотеке вопросов и ответов и математическому решателю на основе искусственного интеллекта. Кроме того, вы ежемесячно получаете 30 вопросов, которые нужно задать эксперту.

МашиностроениеЭлектротехника

Электрические машины

Управление электродвигателями

Типы обмоток

Технические требования к электротехнике

ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ МАШИНАМ 90 045

ТИПОВЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ МАШИНАМ И КОМПОНЕНТАМ

Стороннему наблюдателю электродвигатели кажутся обманчиво простыми. Однако инженеры-конструкторы знают другое. Надлежащая конструкция двигателя требует подробного определения множества взаимосвязанных параметров, а оптимизация одного атрибута требует соответствующего отказа от одного или нескольких связанных параметров.

Ниже приведены типичные параметры, которые разработчик двигателя должен указать для нескольких наиболее распространенных типов электродвигателей, используемых в настоящее время.

СТАТОРЫ

  • Физические размеры

    • Внешний диаметр, внешний диаметр

    • Внутренний диаметр, ID

    • Длина стопки, L stk

    • Общая длина

  • Конфигурация

    • Слот (количество слотов)

    • Без слота (количество катушек)

  • Номинальное напряжение, (В)

  • Номинальный ток, А

  • Система изоляции

    • Эпоксидное покрытие

    • Изоляционная бумага

    • Пластиковые колпачки

    • Полностью инкапсулированный

  • Устройство обмотки

    • Распределенный (обычно, длина змеевика определена)

    • Концентрированный

  • Магнит и провод

    • Тип (температурный диапазон)

    • Размер

  • Ламинирование

    • Марка материала

    • Размер (толщина ламината)

    • Термическая обработка

  • Электрические параметры статора

    • Сопротивление обмотки, Ом (типовой допуск +/-10%

    • Индуктивность обмотки, L (типовой допуск +/- 15% или для справки)

  • Требования к диэлектрическим испытаниям

    • Напряжение. КВ

    • Ток утечки, мА

    • Продолжительность теста

    • Испытание на перенапряжение или частичный разряд

  • Особые требования

    • UL, RoHS, ДОСТИГАЕМОСТЬ.

РОТОР/ВАЛЫ

  • Физические размеры

    • Макс. диаметр

    • Общая длина

    • Допуски

  • Тип магнита

    • Заднеземная

    • Керамика

    • Алнико

  • Метод удержания магнита

    • Углеродное волокно

    • Металлическая втулка

  • Особые требования

    • Балансировка

АИНХРОННЫЕ (АСИНХРОННЫЕ) ДВИГАТЕЛИ

  • Физические размеры

    • Внешний диаметр

    • Общая длина

    • Конфигурация удлинения вала

    • Стандартный размер корпуса (NEMA, IEC)

  • Конфигурация

    • Однофазный

    • Трехфазный

    • Многофазный

    • Соединители

    • Устройство обратной связи

  • Номинальное напряжение, В

  • Номинальный ток, А

  • Частота

  • Рейтинг системы изоляции

  • Номинальный крутящий момент, Тр

  • Пусковой момент, Ц

  • Выходная мощность, П

  • Коэффициент мощности

  • Сопротивление обмотки статора, Ом (типовой допуск +/-10%

  • Индуктивность обмотки статора, L (типовой допуск +/- 15% или для справки)

  • Экологические требования*

  • Особые требования

    • UL, RoHS, ДОСТИГАЕМОСТЬ

* См. приложение

ЩЕТОЧНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

  • Физические размеры

    • Внешний диаметр

    • Общая длина

    • Конфигурация удлинения вала

    • Стандартный размер корпуса (NEMA, IEC)

  • Конфигурация

    • Постоянный магнит

    • Раневое поле

    • Соединители

    • Устройство обратной связи

    • Кисть класса

  • Номинальное напряжение, В

  • Номинальный ток. А

  • Рейтинг системы изоляции

  • Номинальный крутящий момент, тр

  • Пусковой момент, Ц

  • Выходная мощность, П

  • Эффективность

  • Постоянный крутящий момент, кт (типовой допуск +/-10%)

  • Постоянная противо-ЭДС, Ke (типовой допуск +/-10%)

  • Сопротивление, Р

  • Индуктивность, л

  • Кривая скорость-момент с точкой нагрузки

  • Экологические требования*

  • Особые требования

    • UL, RoHS, ДОСТИГАЕМОСТЬ

БЕСЩЕТОЧНЫЕ ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

  • Физические размеры

    • Внешний диаметр

    • Общая длина

    • Конфигурация удлинения вала

    • Стандартный размер корпуса (NEMA, IEC)

  • Конфигурация

    • Внутренняя или внешняя конструкция статора

    • Постоянный магнит

      • Материал постоянного магнита и марка

      • Накладной монтаж

      • Интерьер (ИПМ)

      • (узнайте, как постоянные магниты способствуют повышению производительности бесщеточных двигателей постоянного тока)

    • Соединители

    • Устройство обратной связи

  • Номинальное напряжение.

  • Тип коммутации

    • Синусоида

    • Шесть шагов

  • Рейтинг системы изоляции

  • Номинальный крутящий момент, Тр

  • Пусковой момент, ц

  • Выходная мощность, П

  • Эффективность

  • Постоянный крутящий момент, кт (типовой допуск +/-10%)

  • Постоянная противо-ЭДС, Ke (типовой допуск +/-10%)

  • Сопротивление, R (типовой допуск +/-10%)

  • Индуктивность, L (типовой допуск +/- 15% или для справки)

  • Кривая скорость-момент с точкой нагрузки

  • Экологические требования*

  • Особые требования:

    • UL, RoHS, ДОСТИГАЕМОСТЬ

* См. приложение

ШАГОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ

  • Физические размеры

    • Стандартный размер корпуса (NEMA)

    • Общая длина

    • Конфигурация удлинения вала

  • Конфигурация

    • Внутренняя или внешняя конструкция статора

    • Постоянный магнит

    • Переменное сопротивление

    • Гибрид

    • Соединители

    • Устройство обратной связи

  • Номинальное напряжение, В

  • Количество фаз

  • Количество шагов на оборот

  • Рейтинг системы изоляции

  • Момент вытягивания, Tr

  • Втягивающий момент, Ts

  • Фиксирующий/удерживающий момент

  • Сопротивление обмотки/клеммы, R (типовой допуск +/-10%)

  • Индуктивность обмотки/клеммы, L (типовой допуск +/- 15% или для справки)

  • Кривая скорость-крутящий момент

  • Экологические требования*

  • Особые требования:

    • UL, RoHS, ДОСТИГАЕМОСТЬ

* См. приложение

ПРИЛОЖЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

  • Рабочая температура

    • Диапазон температур или максимальное значение

  • Пыленепроницаемый

    • Пыленепроницаемые двигатели защищают от проникновения пыли благодаря таким функциям, как полный корпус и лабиринтные уплотнения для валов. Степень защиты IP (защита от проникновения пыли) для пыленепроницаемых двигателей составляет IP6x.

  • Защита от капель

    • Влагозащищенные двигатели

      содержат вентиляционные отверстия, которые сконструированы таким образом, что капли жидкости или твердых частиц, падающие под любым углом в пределах 15 градусов по вертикали, не могут попасть в двигатель. Двигатели со степенью защиты IP от IPx1 до IPx9 считаются каплезащищенными. Экологические требования

  • Водонепроницаемый

    • Существует несколько степеней водонепроницаемости, применимых к двигателям, и они отражены в рейтинге IP двигателя: IPx1: Защита от вертикально падающих капель воды (защита от капель). IPx2: Защита от прямых брызг воды под углом до 15 градусов от вертикали. IPx3: Защита от прямых брызг воды под углом до 60 градусов от вертикали. IPx4: защита от брызг воды со всех сторон. IPx5: Защита от струй воды низкого давления со всех направлений. IPx6: Защита от струй воды под высоким давлением со всех направлений. IPx7: Защита от последствий погружения на глубину до 1 метра. IPx8: Защита от длительного погружения под давлением.

  • Взрывозащищенный

    • Взрывозащищенные двигатели

      имеют полностью закрытые корпуса, конструкция которых выдерживает внутренний взрыв определенного газа, пара или пыли. В случае такого взрыва кожух предотвратит воспламенение или взрыв газа или пара, окружающего кожух двигателя. Некоторые рейтинги взрывозащищенности регулируются Underwriter’s Laboratories (UL)

      .

  • Особые/Экстремальные условия

  • Использование в чистых помещениях

    • Чистые помещения классифицируются по размеру и плотности частиц в окружающем воздухе.