Belitan stator dan rotor dari mesin listrik arus bolak-balik

Gulungan produk listrik (perangkat) - satu set gulungan atau gulungan yang terletak dengan cara tertentu dan terhubung, dirancang untuk membuat atau menggunakan medan magnet, atau untuk mendapatkan nilai resistansi tertentu dari produk listrik (perangkat). produk listrik (perangkat) - gulungan produk listrik (perangkat) atau bagian darinya, dibuat sebagai unit struktural terpisah (GOST 18311-80).

Artikel tersebut menceritakan tentang perangkat belitan stator dan rotor mesin listrik dengan arus bolak-balik.

Susunan ruang belitan stator:

Rotor sangkar tupai:

Sebuah stator dengan dua belas slot, di mana masing-masing satu kabel diletakkan, secara skematis ditunjukkan pada gambar. 1, sebuah. Sambungan antara konduktor pilin diindikasikan hanya untuk salah satu dari tiga fasa; awal fase A, B, C dari koil ditandai C1, C2, C3; berakhir — C4, C5, C6.Bagian-bagian koil yang diletakkan di saluran (bagian aktif koil) secara konvensional ditampilkan dalam bentuk batang, dan sambungan antar kabel di alur (sambungan ujung) ditampilkan sebagai garis padat.

Inti stator berbentuk silinder berongga, yang merupakan tumpukan atau rangkaian tumpukan (dipisahkan oleh saluran ventilasi) yang terbuat dari lembaran baja listrik. Pada mesin berukuran kecil dan sedang, setiap lembar dicap dalam bentuk cincin dengan lekukan di sepanjang lingkar dalam. Dalam gambar. 1, b, lembaran stator dengan alur dari salah satu bentuk yang digunakan diberikan.

Beras. 1. Lokasi belitan di slot stator dan distribusi arus di kabel

Biarkan nilai sesaat arus iA dari fase pertama pada titik waktu tertentu maksimum dan arus diarahkan dari awal fase C1 ke akhir C4. Kami akan menganggap arus ini positif.

Menentukan arus sesaat dalam fase sebagai proyeksi vektor yang berputar pada sumbu tetap ON (Gbr. 1, c), kita mendapatkan bahwa arus fase B dan C pada saat tertentu adalah negatif, yaitu diarahkan dari akhir fase ke awal.

Mari kita lacak di gambar. 1d pembentukan medan magnet berputar. Pada saat yang bersangkutan, arus fase A diarahkan dari awal hingga akhir, yaitu jika pada kabel 1 dan 7 meninggalkan kita di luar bidang gambar, maka pada kabel 4 dan 10 mengalir ke belakang bidang. gambar kepada kami (lihat Gambar 1, a dan d).

Dalam fase B, arus pada titik waktu ini mengalir dari akhir fase ke awal.Dengan menghubungkan kabel fase kedua sesuai dengan sampel fase pertama, dapat diperoleh bahwa arus fase B melewati kabel 12, 9, 6, 3; pada saat yang sama, melalui kabel 12 dan 6, arus meninggalkan kita di luar bidang gambar, dan melalui kabel 9 dan 3 - ke kita. Kami memperoleh gambaran distribusi arus dalam fase C menggunakan sampel dari fase B.

Arah arus diberikan dalam gambar. 1, d; garis putus-putus menunjukkan garis medan magnet yang dihasilkan oleh arus stator; arah garis ditentukan oleh aturan sekrup kanan. Terlihat dari gambar bahwa kawat membentuk empat kelompok dengan arah arus yang sama dan jumlah kutub 2p sistem magnet adalah empat. Daerah stator tempat garis magnet meninggalkan stator adalah kutub utara dan daerah tempat garis magnet memasuki stator adalah kutub selatan. Busur lingkaran stator yang ditempati oleh satu kutub disebut pemisahan kutub.

Medan magnet pada titik yang berbeda pada keliling stator berbeda. Pola distribusi medan magnet sepanjang keliling stator diulang secara berkala melalui masing-masing pemisahan dua kutub Sudut busur 2 diambil sebesar 360 derajat listrik. Karena ada p pembagian kutub ganda di sekeliling keliling stator, 360 derajat geometrik sama dengan 360p derajat listrik, dan satu derajat geometrik sama dengan p derajat listrik.

Dalam gambar. 1d menunjukkan garis magnet untuk momen tertentu dalam waktu. Jika kita melihat gambar medan magnet selama beberapa saat berturut-turut dalam waktu, kita dapat memastikan bahwa medan tersebut berputar dengan kecepatan konstan.

Mari kita temukan kecepatan rotasi lapangan.Setelah waktu yang sama dengan setengah periode arus bolak-balik, arah semua arus dibalik, yang menyebabkan kutub magnet dibalik, yaitu, dalam setengah periode medan magnet berputar dengan sepersekian revolusi. Kecepatan rotasi medan magnet stator, yaitu kecepatan sinkron, adalah (dalam putaran per menit)

Jumlah p pasangan kutub hanya bisa berupa bilangan bulat, oleh karena itu pada frekuensi, misalnya 50 Hz, kecepatan sinkron bisa sama dengan 3000; 1500; 1000rpm dll.

Beras. 2. Diagram rinci belitan tiga fase satu lapis

Gulungan mesin arus bolak-balik dapat dibagi menjadi tiga kelompok:

1) gulungan ke gulungan;

2) inti;

3) khusus;

Gulungan khusus meliputi:

(a) korsleting dalam bentuk sangkar tupai;

b) belitan motor asinkron dengan peralihan ke jumlah kutub yang berbeda;

c) belitan motor asinkron dengan anti-sambungan, dll.

Selain pembagian di atas, koil berbeda dalam beberapa karakteristik lainnya, yaitu:

1) berdasarkan sifat eksekusi - manual, berpola dan semi-berpola;

2) berdasarkan lokasi di alur - satu lapis dan dua lapis;

3) dengan jumlah slot per kutub dan fase — belitan dengan bilangan bulat q slot per kutub dan fase dan belitan dengan bilangan pecahan q.

Kumparan adalah rangkaian yang dibentuk oleh dua kabel yang dihubungkan secara seri. Bagian atau belitan adalah rangkaian belokan yang dihubungkan secara seri, terletak di dua slot dan dengan isolasi umum dari bodi.

Bagian ini memiliki dua sisi aktif. Sisi aktif kiri disebut awal bagian (koil) dan sisi kanan disebut ujung bagian. Jarak antara sisi aktif bagian disebut pitch bagian. Itu dapat diukur baik dengan jumlah cabang atau di bagian divisi kutub.

Pitch penampang disebut diametral jika sama dengan pembagian tiang dan terpotong jika kurang dari pembagian tiang, karena jarak penampang tidak lebih besar dari pembagian tiang.

Kuantitas karakteristik yang menentukan operasi koil adalah jumlah slot per kutub dan fasa, mis. jumlah slot yang ditempati oleh belitan setiap fase dalam satu pembagian kutub:

di mana z adalah jumlah slot stator.

Koil yang ditunjukkan pada gambar. 1, a, memiliki data sebagai berikut:

Bahkan untuk koil yang paling sederhana ini, gambar spasial kabel dan sambungannya ternyata rumit, sehingga biasanya diganti dengan diagram yang diperluas, di mana kabel belitan digambarkan bukan pada permukaan silinder, tetapi pada bidang (silinder permukaan dengan lekukan dan gulungan "terbentang » di bidang). Dalam gambar. 2 adalah diagram rinci dari belitan stator yang dipertimbangkan.

Pada gambar sebelumnya, untuk penyederhanaan, ditunjukkan bahwa bagian fase A dari belitan yang ditempatkan pada slot 1 dan 4 hanya terdiri dari dua kabel, yaitu satu putaran. Faktanya, setiap bagian dari belitan yang jatuh pada satu tiang terdiri dari w belokan, yaitu, di setiap pasang alur, w kabel ditempatkan, digabungkan menjadi satu belitan. Oleh karena itu, ketika mem-bypass sesuai dengan skema yang diperluas, misalnya, fase A dari slot 1, slot 1 dan 4 w perlu di-bypass sebelum pindah ke slot 7. Jarak antara sisi belokan satu langkah belitan atau belitan , y ditunjukkan pada gambar. 1, d; biasanya dinyatakan dalam jumlah saluran.

Beras. 3. Perisai mesin asinkron

Ditunjukkan dalam gambar.1 dan 2, belitan stator disebut lapisan tunggal, karena pas dengan setiap alur dalam satu lapisan Untuk menempatkan bagian depan yang berpotongan pada bidang, mereka ditekuk pada permukaan yang berbeda (Gbr. 2, b). Belitan satu lapis dibuat dengan langkah yang sama dengan pemisahan kutub (Gbr. 2, a), atau langkah ini rata-rata sama dengan pemisahan kutub untuk belitan berbeda pada fase yang sama, jika y> 1, y< 1... Di zaman kita, gulungan lapisan ganda lebih umum.

Awal dan akhir dari masing-masing dari tiga fase belitan ditunjukkan pada panel mesin, di mana terdapat enam klem (Gbr. 3). Tiga kabel linier dari jaringan tiga fase dihubungkan ke terminal atas C1, C2, SZ (awal fase). Klem bawah C4, C5, C6 (ujung fase) dihubungkan ke satu titik dengan dua jumper horizontal, atau masing-masing klem ini dihubungkan ke jumper vertikal dengan klem atas terletak di atasnya.

Dalam kasus pertama, tiga fase stator membentuk sambungan bintang, yang kedua - sambungan delta. Jika, misalnya, satu fasa stator dirancang untuk tegangan 220 V, maka tegangan saluran jaringan yang dihubungkan motor harus 220 V, jika stator dihubungkan dengan delta; ketika terhubung dengan bintang, tegangan garis grid seharusnya

Ketika stator terhubung secara bintang, kabel netral tidak diberi energi karena motor merupakan beban simetris ke jaringan.

Rotor mesin induksi terbuat dari lembaran baja listrik berinsulasi yang dicap pada poros atau pada struktur pendukung khusus. Jarak radial antara stator dan rotor sekecil mungkin untuk memastikan resistansi rendah di jalur fluks magnet yang menembus kedua bagian mesin.

Kesenjangan terkecil yang diizinkan oleh persyaratan teknologi adalah dari sepersepuluh milimeter hingga beberapa milimeter, tergantung pada daya dan dimensi alat berat. Konduktor belitan rotor terletak di slot di sepanjang rotor yang terbentuk langsung di permukaannya untuk memastikan kontak terbesar belitan rotor dengan medan putar.

Mesin induksi diproduksi dengan rotor fase dan sangkar-tupai.

Beras. 4. Fase rotor

Rotor fase biasanya memiliki belitan tiga fase, dibuat seperti belitan stator, dengan jumlah kutub yang sama. Belitan terhubung dalam bentuk bintang atau delta; tiga ujung kumparan mengarah ke tiga cincin selip berinsulasi yang berputar dengan poros mesin. Melalui sikat yang dipasang pada bagian stasioner mesin dan meluncur pada cincin selip, rheostat pengatur atau pengatur tiga fase dihubungkan ke rotor, yaitu, resistansi aktif dimasukkan ke setiap fase rotor. Tampilan eksternal rotor fase ditunjukkan pada gambar. 4, tiga cincin selip terlihat di ujung kiri poros. Motor asinkron dengan rotor belitan digunakan di mana pengaturan kecepatan mekanisme penggerak yang mulus diperlukan, serta seringnya start motor di bawah beban.

Desain rotor sangkar tupai jauh lebih sederhana daripada rotor fase. Untuk salah satu desain pada Gambar. 5a menunjukkan bentuk lembaran dari mana inti rotor dirakit. Dalam hal ini, lubang di dekat lingkar luar setiap lembaran membentuk saluran memanjang di inti. Aluminium dituangkan ke dalam saluran ini, setelah pemadatannya, batang konduktif longitudinal terbentuk di rotor.Di kedua ujung rotor, cincin aluminium dilemparkan secara bersamaan, yang membuat hubungan pendek batang aluminium. Sistem konduktif yang dihasilkan biasanya disebut sel tupai.

Beras. 5. Rotor sel tupai

Rotor sangkar ditunjukkan pada gambar. 5 B. Di ujung rotor, bilah ventilasi dapat terlihat dilemparkan bersamaan dengan cincin kopling pendek. Dalam hal ini, slot dimiringkan oleh satu bagian di sepanjang rotor. Sangkar tupai sederhana, tidak ada kontak geser, oleh karena itu motor sangkar tupai asinkron tiga fase adalah yang termurah, paling sederhana dan paling andal; mereka adalah yang paling umum.