Из чего состоит ротор: Трехфазный асинхронный двигатель

Содержание

Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Конструктивные особенности и области применения | Полезные статьи

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором состоит из двух основных элементов: статора (представляет собой неподвижную, внешнюю часть электродвигателя) и ротора (подвижная, расположенная внутри статора часть электрической машины). Каждый из этих элементов состоит, в свою очередь, из сердечника и обмотки. Обмотку статора, которую подключают к сети, можно считать первичной, а обмотку ротора — вторичной.

Сердечник статора собирается из совокупности листов, изготовленных из электротехнической стали и покрытых специальным лаком. Так уменьшаются потери на вихревые токи. В открытых пазах сердечника укладываются трехфазные обмотки, расположенные симметрично под углом 120 градусов.

Рис. 1. Короткозамкнутый ротор

Ротор представляет собой вал, опирающийся на подшипники, на котором укреплены сердечник и обмотки. Сердечник ротора также выполнен из набора штампованных листов.

Обмотка ротора изготовлена из медных или алюминиевых стержней (размещенных в пазах его сердечника), концы которых соединены накоротко с кольцами. Это и есть короткозамкнутая роторная обмотка, внешний вид которой напоминает беличье колесо (рис. 1).

Рис. 2. Электродвигатель серии АИР

Принцип работы двигателя данного типа состоит в следующем. После подачи напряжения на обмотку статора появляется магнитный поток. Он изменяется с частотой, равной частоте используемого переменного тока. Из-за сдвига потоков в обмотках по времени и в пространстве результирующее поле получается вращающимся. Оно индуцирует ЭДС в проводниках ротора. В результате чего возникают токи, которые взаимодействуют с этим полем. Их взаимодействие создает пусковой момент. Ротор начинает вращаться в направлении вращающегося поля, но с другой частотой. Величину, характеризующуюся относительную разность этих частот, называют скольжением.

Трехфазный асинхронный короткозамкнутый электродвигатель получил наибольшее распространение среди машин подобного типа благодаря своим качествам и конструктивным особенностям:

  • простоте конструкции;
  • высокой надежности и долговечности;
  • отсутствию подвижных контактов;
  • низкой стоимости и универсальности.

Вместе с тем асинхронный двигатель с короткозамкнутым контуром имеет и существенные недостатки:

  • ток, возникающий при пуске, по своему значению превышает номинальный почти в 5–7 раз, что приводит к значительному снижению напряжения в сети;
  • затруднено регулирование числа оборотов ротора;
  • сравнительно небольшой пусковой момент.

Асинхронные электродвигатели бывают различного технологического и конструктивного исполнения. В частности, электродвигатели АИР являются унифицированными для общепромышленных целей. Электродвигатель асинхронный трехфазный АИР имеет разные модификации. АИР представляет собой электродвигатель асинхронный трехфазный, характеристики которого аналогичны параметрам двигателей типа 5АМ, 5АИ, АМУ, 7АИ. Его устанавливают на вентиляторах, насосах, компрессорах и других электромеханических установках.

Для оформления заказа позвоните менеджерам компании Кабель.РФ® по телефону +7 (495) 646-08-58 или пришлите заявку на электронную почту [email protected] ru с указанием требуемой модели электродвигателя, целей и условий эксплуатации. Менеджер поможет Вам подобрать нужную марку с учетом Ваших пожеланий и потребностей.  

Электродвигатели

Электрические двигатели обычно состоят из двух частей. Первая – стационарная, или статор. Вторая – подвижная, или ротор, которая вращается внутри статора. В статоре находятся многочисленные обмотки. Проходящий по обмоткам электрический ток создает концентрированное магнитное поле, которое вращает ротор, в результате чего возникает механическая энергия. 

Вдоль оси статора сделаны специальные бороздки, в каждую из которых вставлен моток медной проволоки.

Чем более мощный двигатель, тем больше статор, и тем крупнее бороздки с мотками проволоки.

Первый шаг в производстве электрических двигателей – покрытие изоляцией бороздок, что обеспечивает поддержание напряжения на выводах мотков проволоки. Мотки состоят из множества витков медной проволоки, намотанных на станке с компьютерным управлением.

Чем мощнее двигатель, тем больше витков в мотке.

Рабочие скрепляют витки проволоки на мотках для того, чтобы проволока не расходилась во время операции по установке мотков в бороздки статора. Каждый моток накрывается изоляцией из стекловолокна. Затем стекловолокном изолируется часть мотков, оставшихся за пределами бороздок. Далее, вставляются клинья из стекловолокна, чтобы заблокировать мотки в бороздках.

Когда все мотки вставлены и изолированы, рабочие начинают подготовку к сборке двигателя. Они надевают акриловые изоляционные трубки на оба конца мотка с проволокой, который имеет два вывода. Далее, изолированные провода собираются в силовые кабели. Количество проводов в силовом кабеле сильно варьируется в зависимости от напряжения данного типа оборудования.

Рабочие спаивают провода мотков и изолируют их, затем провода укладываются внутри статора и выводятся таким образом, чтобы они были доступны для последующего соединения к источнику энергии, когда двигатель будет установлен. Теперь с помощью термостойкого полиэфирного корда рабочие плотно связывают мотки для того, чтобы они не смещались во время работы двигателя. Этот узел связанных между собой мотков проволоки называется статором. Теперь рабочие погружают статор в емкость с лаком на основе полиэфира, что делает статор водонепроницаемым. Далее, статор помещают в печь при температуре 135-150 градусов Цельсия. Лак затвердевает и придает жесткость моткам проволоки в статоре. 

Следующий этап – балансировка ротора. Это очень важный этап, потому что, если ротор не сбалансирован, двигатель будет вибрировать, что недопустимо. Ротор балансируется так же, как колеса автомобиля. Только точность такой балансировки в несколько раз выше.

Ротор вставляется в статор. Эта операция выполняется с предельной осторожностью, чтобы не повредить статор. Ротор будет вращаться на стальных подшипниках, которые нагревают, чтобы произошло их расширение, тем самым установка облегчается.

Затем подшипники охлаждаются струей воздуха, и проверяется плотность их посадки на ротор. Такой же процесс происходит с задней стенкой двигателя.

Рабочие нагревают вентилятор и устанавливают его на вал ротора. Роль вентилятора состоит в том, чтобы охлаждать работающий двигатель и предохранять его от перегрева. Вентилятор закрывается защитным кожухом. Готовый двигатель проходит ряд испытаний для оценки качества изоляции и его работоспособность в целом. Такие промышленные двигатели предназначены для использования на заводах в таком оборудовании, как ленточные конвейеры, насосы, вентиляторы и компрессоры.

Устройство 3-ф асинхронных и синхронных машин

В электрических машинах происходит преобразование механической энергии в электрическую (электрические генераторы) или электрической энергии в механическую (электрические двигатели) за счет энергии магнитного поля. Для усиления магнитного поля применяются ферромагнитные сердечники, в пазы которых закладываются обмотки, выполняемые, как правило, из меди (иногда — из алюминия). Сердечники и обмотки являются активными частями машины, так как они непосредственно участвуют в процессе преобразования энергии. Для крепления сердечников и обмоток, фиксации взаимного положения вращающейся (ротор) и неподвижной (статор) частей машины служат конструктивные части — станина, щиты, вал, подшипники и т. д.
1 Устройство асинхронных машин (рис. 16-1, левая половина). Сердечники статора и ротора набираются из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Предварительно листы лакируются (листы ротора — не всегда). Сердечник статора фиксируется в металлической станине (серый чугун, силумин, сталь), которая неподвижно закрепляется на фундаментной плите. Сердечник ротора насаживается либо непосредственно на вал, либо на сварную (литую) втулку, которая укрепляется на валу. Концы вала опираются на два подшипника. Между сердечниками статора и ротора имеется небольшой воздушный зазор. В пазах сердечника статора размещается многофазная якорная обмотка (см. раздел), в пазах сердечника ротора — или многофазная, обычно трехфазная якорная обмотка, подобная обмотке статора (двигатель с контактными кольцами), или короткозамкнутая обмотка типа беличьей клетки (см. раздел). В двигателях с контактными кольцами выводные концы обмотки ротора, фазы которой сопрягаются обычно в звезду, присоединяются к трем контактным кольцам. С помощью щеток, соприкасающихся с кольцами, в цепь обмотки ротора можно вводить добавочное сопротивление или дополнительную э. д. с. для изменения пусковых или рабочих свойств машины; щетки позволяют также замкнуть обмотку накоротко.
Конкретное конструктивное оформление асинхронных машин очень разнообразно. Оно зависит от ряда факторов: от способа защиты от воздействия среды; от способа охлаждения; от габаритов машины и т. д.
2 Принцип действия асинхронного двигателя (рис. 16-2). Асинхронные машины используются главным образом в качестве электродвигателей. Асинхронный двигатель является наиболее распространенным типом двигателя не только переменного тока, но и вообще электрического двигателя.
Токи частоты , потребляемые из сети и взаимно смещенные во времени на 120 эл. град, протекают по фазам обмотки статора, оси которых взаимно смещены в пространстве также на 120 эл. град, и образуют результирующую н. с. вращающуюся в пространстве со скоростью , где с — число пар полюсов обмотки, равное числу периодов магнитного поля (на рис. 16-2 каждая фаза обмотки машины с 2р = 2 показана в виде трех катушек). Намагничивающая сила F1 создает вращающееся магнитное поле (см. п. 5), которое наводит в обмотке ротора э. д. с. . Угловую скорость Ω1 и частоту вращения n магнитного поля называют синхронными — скоростью и частотой. Под действием э. д. с. в обмотке протекает ток .Ток несколько отстает по фазе от э. д. с. так как обмотка ротора имеет некоторое индуктивное сопротивление. В результате взаимодействия тока ротора вращающимся магнитным потоком Ф возникает вращающий электромагнитный момент , где φ— угол сдвига по фазе между и . В режиме двигателя ротор под действием момента М приходит во вращение с некоторой скоростью Ω= 2πn в том же направлении, в каком вращается поле.
Относительную разность угловых скоростей или частот вращения поля и ротора называют скольжением

При изменении нагрузки в широком диапазоне (например, от холостого хода до номинальной) скорость ротора изменяется лишь на 3—5%. При номинальной нагрузке s= 0,03…0,05,
В асинхронном двигателе частота вращения ротора должна быть меньше частоты вращения поля, так как в случае равенства этих частот в обмотке ротора ие наводилась бы э. д. с, не было бы тока 1 и не возникал бы вращающий электромагнитный момент; под действием которого ротор приходит во вращение. Это различие частот вращения магнитного поля и ротора и послужило причиной наименования рассматриваемых машин асинхронными. Оно также свойственно машине и при работе в режиме генератора и тормоза.
Частота э. д. с. и тока в обмотке ротора
Вращающийся поток машины Ф пропорционален результирующей н. с. обеих обмоток (н. с. вращаются в пространстве с одинаковыми скоростями). Он зависит от напряжения U1 частоты f1 питающей сети. При неизменных U1 и f1 поток Ф изменяется очень незначительно (2—3%) при изменении нагрузки двигателя в широком диапазоне (от холостого хода до номинальной).
При работе асинхронной машины в режиме двигателя и электромагнитный момент является вращающим. Если ротор привести во вращение с помощью постороннего двигателя со скоростью Ω>Ω1 (статор включен в сеть), то асинхронная машина будет работать в режиме генератора, отдавая активную мощность в сеть; при этом электромагнитный момент направлен навстречу внешнему вращающему моменту. Если ротор под действием внешнего момента вращается навстречу полю, т. е. Ω<0, то асинхронная машина работает в режиме тормоза, потребляя из сети активную мощность; при этом электромагнитный момент действует в сторону вращения поля, т. е. навстречу внешнему вращающему моменту. В режиме генератора и тормоза электромагнитный момент асинхронной машины является тормозящим.

Примечание.
В разделе принята следующая система обозначения выводов трехфазных обмоток: начала фаз обозначаются буквами А, В, С, концы фаз — соответственно буквами X,Y,Z. На рис. 16-2, 16-4 буквами А и А’; В и В’; С и С‘ обозначены группы проводников обмоток фаз, в которых попарно ток протекает в противоположных направлениях.

Материалы роторов — Энциклопедия по машиностроению XXL

Вращающиеся регенераторы выполняют с ротором дискового или барабанного типа. Диск или барабан заполнены набивкой, образованной проволочной сеткой, гофрированной лентой или пористым материалом. Ротор медленно вращается и в период обдувки газом аккумулирует теплоту, отдавая ее в период обдувки холодным воздухом (рис. 7.22). Благодаря большой поверхности теплообмена такие регенераторы весьма компактны, что делает их перспективными для транспортных ГТУ. Недостатком их являются потери рабочего тела в уплотнениях и в момент перехода с холодного дутья на горячее.  [c.269]
Вращение ротора с постоянной угловой скоростью н е всегда является устойчивым даже при учете сил внешнего и внутреннего трения эта устойчивость всегда обеспечена только при угловых скоростях, меньших, чем первая критическая скорость ротора (первого рода). Внутреннее трение в материале ротора, как правило, мало способствует устойчивости его вращения и даже может явиться причиной появления зон неустойчивости в закритической области.
Внешнее трение, в частности трение в масляном клине подшипников скольжения, обычно способствует устойчивости однако наличие неконсервативных сил реакции масляного клина приводит к появлению новых зон неустойчивости, начинающихся вблизи удвоенной первой критической скорости.  [c.68]
Ротор должен изготовляться с минимальными отступлениями от чертежа. Забота о материале ротора должна начинаться с изготовления исходного слитка, соблюдения условий его остывания, режимов и порядка ковки и термообработки. При механической обработке должно быть исключено получение большого небаланса.  [c.227]

Гистерезисные двигатели. Статор гистерезисного двигателя выполняется аналогично статору асинхронного двигателя, а ротор изготовляется в виде сплошного или пустотелого цилиндра из магнитно-твердого материала. Вращающий момент в двигателе создается за счет гистерезиса в материале ротора при перемагничивании его вращающимся полем статора.  [c.317]

Декремент т] ц, зависит от марки материала и амплитуды напряжений о , температуры, термообработки, предела текучести и других характеристик. Лопаточные стали, особенно стали, содержащие 13 % хрома, обладают высокими значениями декремента по сравнению, например, с материалами роторов (низколегированными сталями). Декремент колебаний в материале составляет 1—2,5 %.  [c.444]

Неконсервативными силами в роторных системах могут быть силы внутреннего трения в материале ротора и сходные с ними по действию, аэродинамические силы в подшипниках скольжения и в уплотнениях, газодинамические силы в проточных частях турбин, электродинамические и электромагнитные силы в электрических машинах и т. п. [4].  [c.154]


При давлении на контактах поверхностей замковой части лопатки свыше 20 кгс/мм2 лопатку можно считать спаянной с материалом ротора (дисков), и основное значение приобретает упругость материала заделки. В инженерных расчетах часто пользуются поправочным коэффициентом, полученным экспериментальным путем,  [c.236]

В табл. 3 имеются некоторые данные по ударной вязкости материала. В целом материалы роторов в момент разрушения находились в температурном интервале, в котором они сохраняли чувствительность к концентрации напряжений.  [c.79]

Рис. 14.7. Насос для порошкообразных материалов. Ротор с роликами 5, приводимый во вращение от электродвигателя, постепенно выдавливает материал из армированного рукава 4, прилегающего, к изогнутой стенке 2 корпуса насоса. Материал поступает в отверстие Ь и выходит в отверстие 6 под небольшим давлением сжатого воздуха, поступающего через сопло 1.
В активных турбинах чаще всего применяется дисковый ротор, а в реактивных — барабанный. Материалом ротора турбины является сталь. В активных турбинах диски изготовляются отдельно от вала и устанавливаются на последний при сборке на заводе. Применяется горячая или холодная посадка дисков на вал. При горячей посадке диск предварительно нагревается до температуры, превышающей рабочую. Холодная посадка производится на конических втулках, пружинящих кольцах или пальцевых втулках. При всех способах посадки применяются шпонки, предохраняющие диски от проворачивания на валу.  [c.132]

От каких величин зависят напряжение в материале ротора, мощность, потребляемая гиромотором, аэродинамический момент сопротивления  [c.196]

В оба стандарта были включены обозначения некоторых изделий независимо от того, из какого материала они выполнены. Там же было дано обозначение материала в зависимости от его назначения в изделии. Так, в ГОСТ 3455—59 было установлено обозначение электрических обмоток, катушек и пакетов листов роторов, статоров, индукторов и т. п., а в ГОСТ 11633—65 установлены обозначения термоизоляционных и звукоизоляционных, а также рулонных материалов, гидроизоляционных слоев и черных вяжущих проклеек.  [c.21]

Сочетание прочности, легкости, термостабильности и коррозионной стойкости делает титановые сплавы превосходным конструкционным материалом, особенно когда конструкции работают в широком температурном диапазоне. В сверхзвуковой авиации, где вследствие аэродинамического нагрева температура оболочек достигает 500 —600°С, титановые сплавы используют для изготовления обшивок и силовых элементов. Благодаря малой плотности и хладостойкости иг широко применяют в космической технике. Из них изготовляют детали, подверженные высоким инерционным нагрузкам, в частности скоростные роторы, напряжения в которых прямо пропорциональны плотности материала. Температуростойкие титановые сплавы применяют для изготовления лопаток последних ступеней аксиальных компрессоров и паровых турбин. Высокая коррозионная стойкость при умеренных температурах обусловливает применение титановых сплавов в химической и пищевой промышленности.  [c.188]

Значение коррозионных исследований определяется тремя аспектами. Первый из них — экономический — имеет целью уменьшение материальных потерь в результате коррозии трубопроводов, резервуаров (котлов), деталей машин, судов, мостов, морских конструкций и т. д. Второй аспект — повышение надежности оборудования, которое в результате коррозии может разрушаться с катастрофическими последствиями, например сосуды высокого давления, паровые котлы, металлические контейнеры для токсичных материалов, лопасти и роторы турбин, мосты, детали самолетов и автономные автоматизированные механизмы. Надежность является важнейшим условием при разработке оборудования АЭС и систем захоронения радиоактивных отходов. Третьим аспектом является сохранность металлического фонда. Мировые ресурсы металла ограничены, а потери металла в результате коррозии ведут, кроме того, к дополнительным затратам энергии и воды. Не менее важно, что человеческий труд, затрачиваемый на проектирование и реконструкцию металлического оборудования, пострадавшего от коррозии, может быть направлен на решение других общественно полезных задач.  [c.17]


В состав данных для поверочного и проектного расчетов, кроме величин, обладающих определенным физическим смыслом (геометрические размеры, свойства материалов и пр.), входят логические переменные, позволяющие формировать конкретные задания из набора допустимых. Одни из них задают тип конструкции двигателя, формы пазов статора и ротора, другие характеризуют алгоритм управления и пр. С целью сокращения избыточности данных в состав логических переменных включены метки, играющие роль ссылок на другие массивы данных в составе базы данных. Так, через ссылки задаются, например, характеристики/ электротехнических сталей, что позволяет значительно сократить объемы данных для поверочных и проектных расчетов.  [c.85]

Кроме этого при серийном выпуске двигателей большое значение имеет стабильность магнитных и гистерезисных свойств в зависимости от колебаний состава, режима термической обработки и т. д. В качестве материалов для роторов гистерезисных двигателей применяют 1) стали, закаливаемые на мартенсит 2) литые и прессованные Fe—Ni—А1 сплавы 3) деформируемые сплавы.  [c.229]

Эффективным направлением является использование в различных частях сварных конструкций разнородных материалов, наиболее полно отвечающих требованиям эксплуатации, применение двухслойного проката со специальными свойствами облицовочного слоя и других сочетаний. Примером может служить ротор газовой турбины. По ободу диск ротора подвергается действию высоких температур и относительно небольших усилий, а центральная часть работает в условиях невысоких температур и воздействия больших усилий Подобрать материал, одинаково хорошо работающий в этих условиях, очень трудно. Поэтому целесообразно изготовить сварной ротор центральную часть из высокопрочной стали перлитного класса, а обод диска из жаропрочной аустенитной (рис. 6.21).  [c.171]

Неисправности производственного характера связаны с неправильным подбором материалов, нарушением технологических процессов при изготовлении и сборке ГТД и т. п. Эти неисправности приводят к вибрациям, а иногда к разрушению деталей ГТД. Вибрация, в частности, вызывается неуравновешенностью ротора, неправильной центровкой, ослаблением посадки на валу дисков и втулок, задевания лабиринтовых уплотнений, заедания в приводных механизмах и т. д.  [c.343]

В 1961 г. Харьковский турбинный завод (ХТЗ) выпустил газовую турбину мощностью 50 тыс. кет, в которой температура газа на входе 800° С. Это— первая в мире газотурбинная установка большой мощности. Теория указывает, что при температуре газа на входов газовую турбину 1200° С газовая турбина превзойдет по экономичности все другие тепловые двигатели. Весь вопрос в жароупорных материалах. Советские металлурги разработали материал, способный выдерживать длительную температуру порядка 700— 800° С, но для сильно нагруженных роторов, дисков предельная температура его снижается до 650—670° С. Конструкторы ХТЗ нашли эффективный способ настолько интенсивного охлаждения горячих деталей турбины, что при температуре газа в 800° С детали не нагревались выше допустимой температуры [22].  [c.51]

Последняя группа матриц, о которой здесь упомянем, это группа сплавов на никелевой основе, используемая в качестве материалов матрицы для высокотемпературных приложений. Сплавы на никелевой основе использовались в последние 20 лет в конструкциях, работающих при высоких температурах, например в лопатках роторов газовых турбин. Для получения существенного увеличения прочности они армировались вольфрамовыми волокнами. Высокая плотность композита ограничивает полезную объемную долю волокон примерно до 25%, поэтому необходима высокопрочная матрица. В этом случае матрица дает значительный вклад в общую характеристику композита и, в частности, в его длительную прочность.  [c.284]

Современные тенденции энергетики и энергомашиностроения предусматривают увеличение размером и мощности агрегатов, продление ресурса, работу в пиковых режимах применение сварки и высокопрочных материалов способствует вероятности разрушения элементов энергоустановок, причем разрушение роторов приводит к наиболее тяжелым последствиям.  [c.228]

Вопрос о поведении индукции или намагниченности в ферромагнитных материалах при суперпозиции двух взаимно перпендикулярных магнитных полей начали изучать в середине прошлого века. Необходимость изучения этого явления была вызвана тем, что, в частности, в электротехнике встречаются случаи, когда ферромагнитный материал подвергается одновременно намагничиванию в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Подобное явление происходит, например, в электрических машинах, в которых железо ротора намагничивается от м. д.с. обмоток возбуждения и м.д.с. обмоток статора. Вследствие этого магнитная проницаемость железного ротора в разных направлениях намагничивания будет различна, и с этим обстоятельством в некоторых случаях нельзя не считаться.  [c.45]

На роторы, находящиеся в электромагнитном поле, действуют циркуляционные силы, родственные силам внутреннего трения в материале ротора и обусловленные потерями на пе-ремашичивание и действием вихревых токов, а также циркуляционные сипы, связанные с передачей момента. В последнем случае циркуляционные силы зависят как от магнитной индукции поля, так и от разности частот вращения ротора и поля, знаком этой разности определяется направление этих сил [41].  [c.504]

В практике эксплуатации керосиновых насосов были случаи катастрофически быстрого изнашивания поверхностей стальных закаленных роторов из стали 12ХНЗА твердостью HR 60 и бронзовых золотников твердостью НВ 61. Внешне разрушение проявлялось как износ стальной опоры ротора на глубину 0,03 мм и намазывание микроскопических лепестков стали на поверхность сопряженного бронзового золотника. Идентичность материала этих лепестков с материалом ротора была установлена спектральным анализом. На роторе по всей поверхности трения имелись относительно глубокие кольцевые царапины. Причины переноса твердого материала (стали и чугуна) на более мягкий материал (бронзу, пластмассу) в процессе трения в технической литературе не описаны. Анализ всех обстоятельств этого явления и изучение его закономерностей позволили установить новый вид контактного взаи.модействия твердых тел, названного водородным изнашиванием [17, 50].  [c.12]


Разрушение стальных подпятников керосиновых насосов. При эксплуатации керосиновых насосов наблюдались случаи катастрофического износа поверхностей стальных закаленных роторов и сопряженных с ними бронзовых золотников. Ротор изготовлен из стали 12ХНЗА, твердость поверхности HR 60, твердость золотника из бронзы НВ 61. Внешне разрушение проявлялось как износ стальной поверхности на глубину 0,03 мм и намазывание микроскопических лепестков стали на поверхность бронзового золотника (рис. П6). Идентичность материала этих лепестков с материалом ротора установлена спектральным анализом. На роторе по всей поверхности трения имелись относительно глубокие кольцевые царапины. На участках золотника, где частиц стали не было, наблюдалось вымывание одной из фазовых составляющих бронзы и следы серого налета на поверхности.  [c.130]

Материалы. Роторы выполняют из стали или латуни, а в некоторых конструкциях для увеличения осевого момента инерции на обод ротора напрессовывают кольца из тяжелого сплава типа ВНЖ с удел зной плотностью около 18 г/см [19]. Легкие сплавы В95 и Д16Т применяют для роторов ГМ, когда для обеспечения заданной чувствительности прибора достаточен малый кинетический момент. Валы роторов ГМ закрытого типа обычно выполняют заодно вместе с ротором и диафрагмой, соединяющей, )б  [c.195]

Конструктивный вид модели определяется техническими возможностями выполнения катушек и организации их взаимного перемещения в течение длительного времени. Рассмотрим вращающуюся модель ЭМП с двумя произвольными группами катушек, одна из которых жестко закреплена на статоре, а другая — на роторе. Статор и ротор обычно выполняют из магнитных материалов, но в принципе они могут быть и безжелезными . Если катушки сосредоточенные, то их закрепляют на сердечниках (полюсах). Если же катушки распределенные, то они размещаются в специальных пазах или на поверхности статора (ротора). В зависимости от этого можно различать следующие конструктивные формы вращающейся модели 1) симметричные, когда и статор и ротор имеют цилиндрическую форму (все катушки распределенные) 2) несимметричные первого рода, когда статор (или ротор) имеют выступающие полюса с сосредоточенными катушками 3) несимметричные второго рода, когда и статор и ротор имеют полюсную форму. Таким образом, обобщенная модель может иметь три конструктивные модификации (рис. 3.1).  [c.56]

Геометрические данные статора и ротора определяют конфигурацию зазора и влияют на рабочие процессы только тогда, когда статор и ротор выполнены из магнитных материалов. Если при этом пренебречь явлениями насыщения и гистерезиса, то индуктивности катушек будут определяться взаимным расположением и конфигу-  [c.56]

Завершающим этапом производства ЭМП являются испытания, которые классифицируются следующим образом 1) приемочные (для опытных образцов ЭМП) 2) приемо-сда-точные (для каждого образца) 3) периодические (для случайно отобранных образцов) 4) типовые (при изменениях в конструкции или технологии производства). Основными методами испытаний являются измерение сопротивлений обмоток и прочности изоляции, разгон ротора до критической скорости и проверка ус-тановочно-присоединительных размеров. Надо отметить, что качество продукции контролируется не только на завершающих испытаниях, но и на всех промежуточных этапах производства, начиная с контроля материалов и комплектующих изделий.  [c.185]

Обмотка синхронизации трехфазная, петлевая, двухслойная, соединение фаз звездой без нулевого провода. Число пазов нечетное (обычно 15). Форма пазов статора и ротора показана на рис. 7.1, а, б, в. Скос пазов статора и ротора встречный. Особенности конструкции КВТ показаны на рис. 7.1, г, д, е. Магнитные материалы различны в зависимости от степени насыщения и механической прочности. Для ротора КВТ применяется сплав марки 494Ф2 толщиной 0,35 мм для статора — электротехническая сталь Э-13 толщиной 0,35 мм. Статор и ротор сельсина, а также боковые тороиды КВТ выполняются из пермаллоя 50Н толщиной 0,35 мм. Обмоточный провод сельсина и КВТ круглый, марки ПЭТВ с фторопластовой изоляцией.  [c.203]

В общем случае при неформальной постановке задача оптимизации ЭМУ включает в себя выбор онтималыюго типа об1 СКта (например, электрические машины постоянного тока с электромагнитным возбуждением и возбуждением от постоянных магнитов, асинхронные с короткозамкнутым и фазным ротором, синхронные и пр ), его конструктивной схемы (нормальное и обращенное, цилиндрическое и торцевое исполнение, способы охлаждения и передачи электрической энергии на вращающиеся части устройства, тин опор вращающихся частей и пр. ), оптимизацию параметров объекта (геометрические размеры, обмоточные данные, характеристики электрических и магнитных материалов), а также поиск способов оптимального управления объектом (например, способов изменения напряжения и частоты питания) и, наконец, оптимизацию значений допусков па параметры.  [c.143]

Последнее условие (IX.16) для равножесткой конструкции гироскопа требует равенства диссипативных сил, действующих на ротор в процессе его вынужденных колебаний в направлении осей г/ и 2. Диссипативные силы, действующие на ротор при его движении относительно кожуха, характеризуются коэффициентами Пу и величина которых в основном определяется силами внутреннего трения в материале упругих элементов ротора и кожуха. В случае неравенства ку и и, следовате.льно, Ву и В диссипативные силы, действующие на ротор в направлении осей г/ и 2, сдвинуты по фазе на угол Ае = е — е и изменяются с одинаковой частотой V.  [c.246]

Основными техническими материалами данной группы являются сплавы на основе кобальта, ванадия и железа, например, викаллой. Высокие магнитные свойства сплава реализуются после горячей прокатки, термической обработки, холодной прокатки с большим обжатием и отпуска. В направлении прокатки свойства викаллоя I Вг = 0,9 тл Яс = 24 /са/ж (ВН)тах = 8 кдж1м . Ковкие сплавы выпускают» главным образом в виде ленты и проволоки. Эти сплавы применяют для изготовления стрелок компасов, подвесных магнитов электроизмерительных приборов, спидометров, а также для магнитной записи. Ленту из викаллоя используют также для плоских магнитов небольшого размера или сложной конфигурации например, из штампованных заготовок можно набрать пакет индуктора ротора гистере-зисного синхронного двигателя.  [c.268]

На основании литературных данных, требований ГОСТа 23.201 — 78, результатов исследований, проведенных в Лаборатории Р1ГД СО АН СССР, для испытания покрытий на газоабразивное изнашивание можно рекомендовать установку типа центробежного ускорителя. Основными узлами машины являются ротор с четырьмя внутренними радиальными пазами, бункер с абразивом, основание с двенадцатью держателями образцов, герметизирующий кожух с вентилятором для удаления пыли, образующейся при проведении испытаний. Ротор с частотой 3000 об/мин приводится во вращение двигателем, расположенным под основанием. Абразив поступает из бункера в ротор и по радиальным пазам за счет центробежных сил устремляется к образцам, закрепленным в держателях. На выходе из пазов ротора скорость абразива достигает 38 м/с. Удобная конструкция держателей обеспечивает быструю установку и Сдмену испытуемых образцов (фото И). Испытания проводятся при четырех углах атаки 15, 30, 60, 90°. В качестве критерия стойкости материалов при воздействии газоабразивного потока возможно использование величины скорости их изнашивания. Эта характеристика оценивается на прямолинейных участках зависимостей потеря массы образца — время испытаний . В качестве контрольных применяются образцы из стали 45.,  [c.117]

Аналогичная ситуация с титановыми дисками и роторами компрессоров сложилась и в эксплуатации зарубежных ГТД [1-11]. Разрушения разных дисков на разных двигателях наблюдались на таких самолетах, как РС-10, В-727, В-747, В-757, Trident, L-1011, F-27 и др. [1-5]. Значительная часть случаев разрушений дисков или зарождения в них трещин связана с наличием в материале диска разного рода дефектов. Так, за период с 1975 по 1983 гг. было отмечено 122 случая разрушения или повреждения дисков роторов двигателей, связанных с дефектами материала, и в большей части на титановых дисках [6]. При этом нередко разрушение диска в полете заканчивалось катастрофой самолета. Так, например, катастрофа самолета D -10 произошла вследствие нелокализован-ного разрушения диска вентилятора двигдтеля  [c.466]


Ижорский завод наладил производство поковок для роторов турбогенераторов могцностью до 6 тыс. кет. На заводах Харьковском электромеханическом и .Э.лектросила были созданы цехи для изготовления изоляционных материалов и лаков.  [c.94]

Порошки барий — феррита могут быть такя е смешаны с пластичным связующим, уплотнены прессованием с приданием требуемой формы и затем подвергнуты термообработке для отверждения пластика. Изделия требуемой формы можно получить и методом инжекционного прессования. Как и магниты с резиновой связкой, эти материалы обладают более низкими магнитными свойствами, чем керамические магниты. Магниты с пластичным связующим могут быть использованы в маломощных недорогих двигателях обычно в качестве роторов.  [c.445]

По всей видимости, неразумно проектировать композиционный материал с высокой прочностью на растяжение, обладающий одновременно малой пластичностью. В настоящее время мы еще не в состоянии спроектировать и создать керамический ротор, способный протавостоять удару и эрозии. Хрупкие композиционные материалы также обладают чувствительностью к отверстиям, царапинам и трещинам, особенно при действии ударных нагрузок. Условием создания надежной конструкции является обеспечение большей пластичности на мини- и микроуровне по сравнению с той, которую можно достичь в статистически однородной хрупкой керамике (без примесей) или в композиционном материале из хрупких прочных волокон в хрупкой матрице. Это значит, что обеспечение надежности конструкции за счет некоторого снижения ее прочности не только желательно, но и необходимо.  [c.17]

Коррозия литых диафрагм, наиболее интенсивная на периферии с постепенным ослаблением к центру. В материале разрушенной (через 1,5 года) диафрагмы обнаружено С—0,14 %, Сг — 16,7 %. В отложениях, снятых с поверхности разрушенной детали, обнаружено 3,5 % свободной НКОа. Детали ротора в удовлетворительном состоянии  [c.36]

Следует учесть, что в нагнетатель могут попадать брызги или туманообразная серная кислота из-за недостаточной очистки газа в мокрых электрофильтрах. Возможно также увлечение кислоты газом, выходящим из брызгоуловителя, особенно при больших скоростях потока газа. Наряду с коррозионным разрушением, кислота может производить и механическое изнашивание (эрозию), что зависит уже от конструктивных особенностей машины, которые определяют условия омывания ротора потоком газа (сила удара, угол встречи капель с поверхностью металла, скорость потока и т. п.). Все это свидетельствует о сложности условий, в которых нагнетатель эксплуатируется в производственных условиях сернокислотного производства, вследствие чего для выбора материалов нагнетателя 700-11-1 потребовались длительные испытания в производственных условиях и обследование действующих агрегатов.  [c.39]


Роторы турбин и их составные части

Ротор турбины состоит из следующих основных деталей: дисков или барабанов, рабочих лопаток, вала, упорного гребня и соеди­нительной муфты. На роторе реактивных турбин устанавливают разгрузочный поршень или думмис. По конструктивному исполне­нию роторы подразделяются на дисковые, барабанные и комбини­рованные. Выбор конструкции ротора зависит от типа турбины. В активных турбинах применяют дисковые роторы, в реактив­ных— обычно барабанные роторы и в активно-реактивных — ком­бинированные.

По способу изготовления различают роторы цельнокованые, со­ставные и сварные.

В зависимости от частоты вращения роторы могут быть жест­кими или гибкими. Жесткие роторы работают при частоте враще­ния значительно ниже критической, а гибкие роторы — при ча­стоте вращения выше критической. Практически рабочая частота вращения при номинальной мощности

Критической (nкр) называется частота вращения ротора, при которой частоты его вынужденных и собственных колебаний сов­падают. При критической частоте вращения наступает резонанс и ротор начинает вибрировать с увеличивающейся амплитудой ко­лебаний, что может привести к его разрушению.

Для большей надежности роторы главных судовых турбин почти всегда выполняют жесткими. При этом напряжения, возни­кающие от совместного действия изгиба и кручения, укладыва­ются в допустимые пределы. Гибкие роторы применяют в турбо­генераторах, работающих с постоянной частотой вращения. При использовании гибких роторов диаметры вала (в местах располо­жения диафрагм), шеек подшипников и наружных уплотнений меньшие, в результате чего уменьшается вес ротора, снижаются потери пара на трение в подшипниках и утечка пара через уплот­нения, а также расход масла.

Дисковые роторы выполняют цельноковаными и составными. Цельнокованые роторы изготовляют ИЗ ОДНОЙ ПОКОВКИ, и диски составляют одно целое с валом. Уплотнительные втулки, паро- и маслозащитные кольца, упорные гребни, соединительные муфты и прочие детали этих роторов боль­шей частью делают съемными, и их посад­ка на вал осуществляется с натягом. Со­ставные роторы состоят из гладкого или слегка ступенчатого вала и насаженных на него дисков.

На рис. 24 показан цельнокованый ро­тор ТНД ТЗА для сухогрузных судов типа «Ленинский комсомол». Ротор имеет де­вять дисков 6 переднего хода и три диска 7 заднего хода. С наружных сторон крайних дисков выточены канавки 8 («ласточкин хвост») для размещения груза при балан­сировке ротора. Отверстия 5 в дисках явля­ются разгрузочными. На всех дисках про­точены Т-образные пазы для установки ра­бочих лопаток. Шейками 4 ротор удержи­вается в опорных подшипниках. Заодно с ротором выточен упорный гребень 3 упор­ного подшипника и полумуфта 1 для пере­дачи мощности от турбины к редуктору. Центральное сверление 2 выполняется для того, чтобы уменьшить вес ротора и чтобы можно было контролировать качество по­ковки. С носовой стороны к ротору присо­единяют вал 10 с рабочим колесом 11 изме­рителя скорости. Гребни с канавками 12 предназначены для уплотне­ний, а специальный гребень 9 предохраняет паровые уплотнения от проникновения масла.

В случае больших диаметров ступеней применяют составные дисковые роторы. При нагревании диаметр диска несколько увеличивается, что может вызвать ослаб­ление его посадки на валу. Поэтому посад­ка диска всегда производится с некоторым натягом.

Для предохранения дисков от провора­чивания применяют шпонки, обычно уста­навливаемые симметрично (по две) для лучшей балансировки ротора.

Посадка дисков осуществляется непосредственно на вал ротора или па конические втулки. При непосредственной посадке вал изготовляют ступенчатым, с рядом уступов, на каждый из которые насаживают один или два диска. Перед посадкой диски нагре­вают до 150—200° С в масляной ванне или при помощи специаль­ных электротрансформаторов. Крайние диски укрепляют на валу стопорной втулкой.

На рис. 25 показана посадка дисков с помощью разрезных конических втулок. Натяг получают при запрессовке втулки 1 на определенную глубину. Установочное кольцо 2 обеспечивает зазор между соседними дисками в пределах 0,10—0,15 мм.

Барабанные роторы применяют в реактивных турбинах, у которых окружные скорости сравнительно невелики. По конструктив­ному исполнению они делятся на три типа: цельнокованые со сквозным центральным отверстием, применяемые в основном для быстроходных реактивных турбин небольшого диаметра; полые составные с отдельно откованными одной или обеими шейками вала; составные из насаженных на вал дисков или сваренные из отдельных дисков. На рис. 26 показан барабанный ротор, сварен­ный из отдельных дисков, по форме близких к диску равного со­противления. Кормовой вал 1 откован заодно с разгрузочным ди­ском (думмис) 2, а носовой 5 — заодно с последним диском 4. Двухвенечное регулировочное колесо 3 выполнено в виде отдель­ного кованого диска, сваренного с барабаном.

Комбинированные роторы используют в судовых турбинных установках большой мощности. Наиболее нагруженная часть ро­тора выполняется в виде диска, а менее нагруженная — в виде легкого полого барабана. Встречаются комбинированные роторы, в которых вал обычно со стороны высокого давления откован за­одно с дисками, а в части низкого давления на вал насажены диски; в некоторых конструкциях на шейку цельнокованого или составного барабанного ротора насаживают один или несколько дисков и т. д.

Турбинные валы изготовляют коваными из углеродистой стали для вспомогательных турбин, имеющих небольшие напряжения, и из легированных сталей с присадками никеля, хрома, молибдена, ванадия и др. для главных турбин.

Допускаемые касательные напряжения от совместного действия изгибающего и крутящего моментов для валов из углеродистой стали принимают 35—40 Мн/м2 (350—400 кгс/см2) и для валов из легированной стали — до 65 Мн/м2 (650 кгс/см2).

Отдельные детали ротора (диски, соединительная муфта и др.) подвергаются статической балансировке, а ротор в собранном виде динамической балансировке.


Анализ индукционного двигателя: Верификационная задача TEAM

В этой заметке мы рассмотрим задачу моделирования трёхфазного асинхронного двигателя, описанную как проблема №30a в Testing Electromagnetic Analysis Methods (TEAM) (от общества Compumag). Мы покажем, как моделировать асинхронный двигатель в 2D с использованием физического интерфейса Rotating Machinery, Magnetic (Магнитные вращающиеся механизмы) и решателя во временной области. Изучим динамику пуска двигателя, объединив электромагнитный расчёт с динамикой ротора, учитывая при этом инерционные эффекты. В конце мы сравним результаты моделирования в COMSOL Multiphysics с верификационными данными.

Проектирование асинхронного двигателя посредством моделирования

Трёхфазный асинхронный двигатель состоит из двух главных частей: неподвижной, называемой статором, и вращающейся, называемой ротором. Статор состоит из набора пластин электротехнической стали и трёхфазных обмоток, а ротор — из алюминия и стали. Трёхфазные обмотки, обозначенные A, B и C на рисунке ниже, в статоре смещены друг относительно друга на 120°. Каждая фаза обмотки охватывает 45° полного оборота. Обмотки разделяются воздушным зазором. Внешний диаметр статора — 5.7 см.


Конструкция трёхфазного асинхронного двигателя. Показаны основные части, размеры и конфигурации фаз.

По условиям задачи задаём плотность тока, равною 310 A/см2, что эквивалентно действующему значению тока Irms = 2045.175 на каждую обмотку. Двигатель работает на частоте 60 Гц. Магнитная проницаемость стали статора и ротора одинаковая — μr = 30. Электрическая проводимость стали статора — σ = 0 (шихтовка), ротора — σ = 1.6e6 См/м. Электрическая проводимость алюминиевой части ротора — σ = 3.72e7 См/м.

Моделирование динамики асинхронного двигателя в COMSOL Multiphysics

При построении геометрии асинхронного двигателя в COMSOL Multiphysics, необходимо создать два объединения (unions). Одно для элементов статора, второе для элементов ротора. Заключительным этапом создания геометрии является Построение сборки (Form Assembly), как описано в этом видео. Таким образом, между статором и ротором автоматически сгенерируются тождественные пары (identity pair).


Геометрическая последовательность для асинхронного двигателя. Геометрия финализируется путем создания сборки (операция Form Assembly) между объединениями для ротора и статора.

В таблице ниже приведены свойства материалов, которые используются в этой модели. Плотность материала не указана в исходном задании TEAM, поэтому полагаем, что плотность стали и алюминия ротора равна 7850 кг/м3 и 2700 кг/м3 соответственно. Значения плотности необходимы, чтобы вычислить момент инерции.

Материал Электрическая проводимость (σ) Относительная проницаемость (μr) Плотность (ρ)
Сталь в роторе 1. 3]
Воздух 0 [См/м] 1 Не требуется

Для моделирования электромагнитных полей в трёхфазном асинхронном двигателе будем использовать физический интерфейс Rotating Machinery, Magnetic. Так как все магнитные и электрические свойства материалов линейны, добавленный по умолчанию узел Ampère’s Law (Закон Ампера) оставляем без изменений.

Для моделирования трёзфазных обмоток будем использовать условие Homogenized Multi-turn Coil (Однородная многовитковая катушка). Число витков в обмотке равно n0 = 2045. Каждый многожильный провод проводит ток порядка 1[A], который смещён на 120° между фазами. Запишем выражения для каждой из фаз:

  1. I A = 1[A]*cos(w0*t)*sqrt(2)
  2. I B = 1[A]*cos(w0*t+120[deg])*sqrt(2)
  3. I C = 1[A]*cos(w0*t-120[deg])*sqrt(2)

Где, 1[A] — действующее значение тока. Чтобы получить амплитудное, умножаем на sqrt(2).

В физическом интерфейсе Rotating Machinery, Magnetic с помощью узла Force Calculation (Расчёт Силы) можно сразу рассчитать электромагнитный момент, действующий на ротор. Добавив этот узел, при постобработке нам будут доступны пространственные компоненты магнитных сил (rmm.Forcex_0, rmm.Forcey_0, rmm.Forcez_0) и осевого момента инерции ( rmm.Tax_0). Узел Force Calculation для расчёта силы просто интегрирует тензор напряжений электромагнитного поля (максвелловский тензор напряжений) по всей внешней выбранной границе или области. Так как метод основан на интегрировании поверхности, рассчитываемая сила зависит от размера сетки. При использовании этого метода для точного вычисления силы или момента важно всегда выполнять исследование по сеточной сходимости (mesh refinement study).

Есть другой способ расчёта момента — метод Арккио. Он заключается в объёмном интегрировании вектора плотности магнитного потока. В этом методе электромагнитный момент электрических вращающихся машин в 2D моделях может быть рассчитан из следующего уравнения.

T_e = \frac{1}{\mu_0(r_o-r_i)}\int\limits_{S_{ag}}rB_rB_\phi dS

Где r_o — это внешний радиус, r_i — внутренний радиус, S_{ag} — площадь поперечного сечения воздушного зазора. B_r и B_\phi — плотность магнитного потока в радиальном и азимутальном направлении, соответственно. Далее на скриншотах более подробно показано, как добавить расчёт по методу Арккио в модель в COMSOL Multiphysics.


Реализация метода Арккио для расчёта момента в асинхронном двигателе.

Моделирование динамики пуска двигателя с использованием физического интерфейса
Global ODEs and DAEs

Вращательное движение ротора задаётся следующими двумя уравнениями:

(1)

\frac{d \omega_m}{dt}=\frac{T_m-T_L}{I}

(2)

\frac{d \phi}{dt}=\omega_m

где T_m — аксиальный электромагнитный момент ротора, T_L — момент на нагрузке, \omega_m — угловая скорость ротора, \phi — угловое положение ротора.

Эти уравнения задаются в двух разных узлах Global Equations в физическом интерфейсе Global ODE and DAEs (Глобальные ОДУ и ЛАУ), как показано на рисунке ниже.


Задание дифференциальных уравнений для угловой скорости и углового положения ротора в физическом интерфейсе Global ODEs and DAEs.

График изменения электромагнитного момента ротора в зависимости от времени (слева). Угловая скорость ротора (справа).

График электромагнитного момента в начале колеблется, а затем достигает максимального значения при 0,28 секунды. Затем уменьшается до нуля при достижении синхронной скорости при 0,4 секунды. При 0,5 секунды момент в нагрузке изменяется скачком (по заданному закону). Затем постепенно двигатель выходит на номинальный режим.

Сравнение результатов моделирования в COMSOL Multiphysics и результатов верификационной задачи TEAM

Чтобы сравнить электромагнитный момент, наводимое напряжение и потери в роторе с верификационной задачей TEAM №30a, мы создали такую же модель асинхронного двигателя в COMSOL Multiphysics в частотной области с использованием физического интерфейса Magnetic Fields (Магнитные поля). В данном интерфейсе вращательное движение задаётся узлом Lorentz term (сила Лоренца), который описывает движение. Вы можете скачать учебный пример трёхфазного асинхронного двигателя здесь.

Сравнение графиков зависимости аксиального момента от скорости двигателя (слева) и наводимого напряжения от скорости двигателя (справа).

Сравнение графиков зависимости потерь в роторе от скорости двигателя (слева) и потерь в стали от скорости двигателя (справа).

Дополнительные ресурсы по моделирования двигателей в COMSOL Multiphysics

  • Начните моделировать асинхронные двигатели, ознакомившись со следующими учебными примерами:
  • Чтобы узнать больше о моделировании вращающихся машин, прочтите следующие статьи:
  • Следите за нашим блогом по проектированию Электромагнитных устройств

Асинхронные электродвигатели

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Статор асинхронного двигателя (рис. 187) состоит из сердечника 2, обмотки 3 и корпуса (станины) 1. Сердечник статора является частью магнитопровода и собран из отдельных стальных пластин 4 толщиной 0,35-0,5 мм. Чтобы снизить до минимума потери энергии на вихревые токи, пластины изолируют друг от друга (чаще всего тонким слоем специального лака). В пазах стального статора укладывают провода, образующие трехфазную обмотку статора. Каждая фазная обмотка состоит из одной или нескольких катушек и рассчитана на определенное номинальное фазное напряжение. На двигателе указывается два номинальных напряжения (например, 380 и 220 В), отличающихся в ]/3 раз.

При большем напряжении сети фазные обмотки статора соединяют звездой, а при меньшем напряжении — треугольником. В том и другом случае к каждой фазной обмотке подводится одинаковое напряжение, являющееся номинальным фазным напряжением двигателя. Начала обмоток статора обозначают CI, С2, СЗ, а концы — С4, С5, С6.

Расположение выводов обмоток на щитке (рис. 188) удобно для соединения обмоток звездой или треугольником. Сердечник статора с обмоткой расположен (обычно запрессован) внутри корпуса, который отливают из чугуна или алюминиевого сплава. С боков сердечник статора закрывается крышками, в которых имеются подшипники.

Рис. 187. Статор асинхронного двигателя

Ротор двигателя представляет собой цилиндр, набранный из листовой электротехнической стали. Обмотка ротора состоит из нескольких медных стержней, соединенных на концах медными кольцами, и называется «беличьим колесом» (рис. 189, а). В новых асинхронных электродвигателях короткозамкнутая обмотка образуется путем заливки пазов ротора алюминием (рис. 189, б).

При прохождении по обмоткам статора трехфазного переменного тока создается магнитное поле, вращающееся с частотой пг = 60/7/7, где 1 — частота подводимого к двигателю тока; р — число пар полюсов, которое зависит от числа катушек.

Если имеются три катушки, то вращающийся магнитный поток имеет два полюса (/7=1) и п1 = —р° = 3000 об/мин. X х100%. При пуске двигателя п = 0, а 5 = 1, или 100%.

Во время холостого хода двигатель имеет минимальное скольжение (1-2%). С увеличением нагрузки уменьшается частота вращения ротора и увеличивается скольжение при номинальной нагрузке, достигая 5-6%.

Электромагнитная связь обмоток ротора и статора аналогична электромагнитной связи обмоток трансформатора. Поэтому с увеличением скольжения, когда линии магнитного поля статора чаще пересекают ротор, увеличивается ток в обмотках ротора и статора.

Частота тока в обмотке ротора зависит от скольжения: 12 = 1і5. При пуске 5=1 и 12 = 1і = 50 Гц. С возрастанием частоты враще-

Рис. 188. Расположение выводов обмоток на щитке (а) н соединение обмоток звездой (б) и треугольником (в)
Рис. 189. Короткозамкнутая обмотка ротора (а) и короткозамкнутая обмотка ротора, выполненная в виде алюминиевой отливки (б):

1 — короткозамыкающие кольца; 2 — листы магиитопривода; «3 — вентиляционные лопатки; 4 — стержни ния ротора п уменьшается скольжение 5 и частота 12. При холостом ходе двигателя 12 = 1ч-4 Гц.

Благодаря простоте устройства, дешевизне и большой надежности в работе короткозамкнутые асинхронные двигатели получили широкое распространение. К недостаткам короткозамкнутых асинхронных двигателей относятся: значительное потребление тока в момент пуска; слабый пусковой вращающий момент; потребление реактивного тока из-за индуктивности обмоток статора, вызывающее снижение cos ф.

При пуске двигателя магнитное поле статора с максимальной частотой пересекает неподвижный ротор и в нем наводится наибольшая э. д. с. В результате этого ток в обмотках ротора и статора больше номинального в 5-8 раз. Пусковые токи не успевают нагреть машину до высокой температуры, но вызывают снижение напряжения в сети, что отрицательно влияет на работу других потребителей, включенных в эту же сеть.

Вращающий момент М асинхронного двигателя образуется в результате взаимодействия магнитного потока Ф статора с активной составляющей тока ротора 1а2 = 12cos ф2. Следовательно, М = — СФ/2созф2, где С — коэффициент, зависящий от конструкции двигателя; ф2 — разность фаз э. д. с. ?2 и тока 12 ротора.

При пуске в короткозамкнутом роторе асинхронного двигателя возникает ток наибольшей частоты 12. Поэтому индуктивное сопротивление ротора Xl2 — 2ji/2L2 значительно больше активного 1у Активная составляющая тока ротора 12cosip2= 12г2/]/г| + х[2 и вращающий момент не достигают максимального значения. С увеличением скорости частота 12 тока в роторе и его индуктивное сопротивление начнут уменьшаться, что в свою очередь вызовет увеличение активной составляющей тока ротора и вращающего момента двигателя. Вращающий момент асинхронного двигателя достигает наи большего значения при равенстве активного и индуктивного сопротивлений ротора, т. е. при г2 = ХЬ2.

При дальнейшем увеличении частоты вращения это равенство нарушается, т. е.

< г2 и вращающий момент вновь начнет уменьшаться.

При скольжении 5 = 1 (рис. 190) двигатель развивает пусковой момент Мп, при номинальном скольжении 5Н = 0,024-0,06- номинальный момент Ма. Максимальный момент Мтах двигатель развивает при скольжении, называемом критическим (5кр г» 0,2).

Трехфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором типа МСТ применяют в стрелочных электроприводах. Основные характеристики этих электродвигателей приведены в табл. 11.

Электродвигатели типов МСТ-0,25 и МСТ-0,3 устанавливают в электроприводах тяжелых и обычных стрелок электрической централизации, типа МСТ-0,6 — в электроприводах стрелок маневровых районов.

Для увеличения начального вращающего момента, необходимого для перевода стрелок, короткозамкнутую обмотку ротора стрелочных электродвигателей выполняют с повышенным активным сопротивлением. Изменение направления вращения ротора электродвигателя осуществляется переменой мест двух линейных проводов, подводящих ток к электродвигателю. При этом изменяется направление вращения магнитного поля статора, а следовательно, и ротора. Асинхронные электродвигатели малой мощности включают в сеть перемен

Таблица 11

Тип электро-

Мощность,

Напряжение питания, В, при соединении обмоток

Потребляв-

Частота вращения ротора,

об/мии

двигателя

Вт

звездой

треугольни ком

мый ток, А

МСТ-0,25

250

220

127

1,4/2,4*

1250±50

МСТ-0,3

300

190+6,7 — 9 , б

1 10- 5 ,Я5

2,1/3,6

850±42,5

МСТ-0,ЗА

300

ззо±?2,6

190±|75

1,2/2,1

850±42,5

МСТ-0,6

600

190+Г,

2,8/4,85

2850±285

МСТ-0.

600

3301?« ,6

1901»?,

2/3,46

2850±285

* В числителе указывается потребляемый ток при соединении обмоток звездой, в знаменателе — при соединении обмоток треугольником.

ного тока без пусковых приспособлений. При значительных мощностях (более 5 кВт) пусковой ток ограничивают.

Существуют два способа пуска в ход короткозамкнутых асинхронных электродвигателей. Непосредственный (прямой) пуск применяют в случае, если мощность двигателя значительно меньше мощности сети. Пуск переключением обмоток со звезды на треугольник можно использовать в том случае, если обмотки статора двигателя постоянно должны быть соединены треугольником. Для того чтобы снизить пусковой ток, на период пуска обмотки статора соединяют звездой (рис. 191, а). Благодаря этому напряжение на каждой обмотке снизится в УЗ раз, а линейный ток уменьшится в 3 раза. Когда двигатель разовьет скорость, переключают рубильник Р2 и обмотки соединяют треугольником.

Для снижения пускового тока последовательно с обмоткой статора можно включать элементы с активным или индуктивным сопротивлением (рис. 191, б и в). После пуска эти элементы шунтируются.

Однофазный асинхронный двигатель. Обмотка статора однофазного асинхронного двигателя состоит из одной катушки. Ток, проходящий по этой катушке, создает пульсирующий магнитный поток, который можно разложить на два вращающихся магнитных потока Фх и Ф2, имеющих одинаковую величину, но разное направление вращения.

Первый магнитный поток вращается (относительно неподвижного ротора) с частотой пг по движению часовой стрелки, а второй — с такой же частотой — в противоположном направлении. При пуске моменты 1И, и М2, создаваемые каждым вращающимся потоком, равны, но направлены в противоположные стороны. В результате пусковой вращающий момент М = Мх — М2 = 0. Если ротору сообщить первоначальное движение, например по движению часовой стрелки, то вращающийся в этом же направлении магнитный поток Фх будет

Рис. 191. Схемы пуска асинхронного двигателя:

а — переключением обмоток статора со звезды на треугольник; б, в — с короткозамкнутым роторам с помощью соответственно активных и индуктивных элементов действовать на ротор, как и в трехфазном короткозамкнутом двигателе. Магнитный поток Ф2, вращающийся относительно ротора в противоположном направлении, будет индуцировать в роторе токи большей частоты. Индуктивное сопротивление ротора для этой частоты возрастет и еще больше будет отличаться от активного сопротивления. В результате этого вращающий момент М2 уменьшится. Результирующий вращающий момент М = М1 — М2 будет направлен в сторону первоначального движения ротора.

Пусковой вращающий момент в однофазном асинхронном двигателе (рис. 192) может быть получен за счет дополнительной пусковой обмотки ПО, которую укладывают в пазах статора под углом 90° к главной обмотке ГО. Ток 1Х главной обмотки отстает по фазе от напряжения и на угол ер!. Последовательно с пусковой обмоткой включен конденсатор С, и ток 12 опережает по фазе напряжение на угол <р2. Поэтому токи в обмотках сдвинуты на угол Фі + <р2 = 90° и в машине возникает вращающееся магнитное поле, которое создает пусковой момент. Однофазные асинхронные конденсаторные двигатели типа АСОМ-48 устанавливают в кодовых путевых трансмиттерах, которые применяют в устройствах кодовой автоблокировки и автоматической локомотивной сигнализации. Электродвигатель может питаться от источника с переменным напряжением ПО В частотой 50 и 75 Гц. При частоте 50 Гц в электрическую схему двигателя включают конденсатор емкостью 6 мкФ (рис. 193, а), при частоте 75 Гц — конденсатор емкостью 2 мкФ (рис. 193, б). Основные характеристики электродвигателя типа АСОМ-48: полная мощность 16,5 В • А; полезная мощность 3,5 Вт; к. п. д. 0,3; частота вращения якоря при частоте 50 Гц 982 об/мин, при частоте 75 Гц — 1473 об/мин. 0,2. С увеличением нагрузки коэффициент мощности cos ф быстро увеличивается, при номинальной нагрузке достигая значения 0,8-0,9. По мере нагрузки двигателя к. п. д. увеличивается и при нагрузке, близкой к номинальной, достигает р — 0,8ч-0,9.

⇐Путевые дроссель-трансформаторы | Электропитающие устройства и линейные сооружения автоматики, телемеханики и связи железнодорожного транспорта | Синхронные генераторы⇒

Бар ротора – обзор

Критерии выбора асинхронного генератора

Асинхронные генераторы не разрабатываются специально и не производятся в малых размерах. В приложениях с очень малой мощностью в качестве асинхронного генератора используется асинхронный двигатель. Как правило, эти две машины взаимозаменяемы. Когда асинхронный двигатель работает в качестве генератора, его выходная мощность составляет всего 80% от мощности двигателя или, другими словами, мощность машины снижается на 20% при работе в качестве генератора. Следовательно, чтобы выбрать двигатель для работы в качестве генератора, необходимо просто разделить требуемую мощность генератора на коэффициент снижения номинальных характеристик, равный 0. 8. Этот допуск компенсирует возможную асимметрию обмоток в случае однофазных машин и асимметрию нагрузки в случае трехфазных машин. Выходная мощность SEIG в автономном режиме может быть увеличена за счет подключения конденсаторов большой емкости, но это приведет к перенапряжению на холостом ходу. В изолированном режиме напряжение и частота вырабатываемой мощности определяются генераторной установкой и при необходимости могут изменяться в определенных пределах. На практике было замечено, что при немного более высокой частоте и более низком напряжении, чем стандартные значения, может быть достигнута улучшенная электрическая мощность без превышения номинальных токов машины в пределах ее теплового предела.Изменение частоты + 5 Гц обычно приемлемо для применения в сельской местности. Как правило, приблизительное увеличение мощности пропорционально квадрату изменения частоты; и, таким образом, при увеличении частоты на 10 % достигается максимум 121 % электрической мощности при номинальной частоте (Chapallaz et al. , 1992).

Когда асинхронный двигатель работает в качестве генератора, напряжение на его выходных клеммах примерно на 10 % ниже номинального напряжения двигателя при работе на той же скорости или частоте; с тем же током намагничивания, что и двигатель.Таким образом, при проектировании энергосистемы может быть принято решение о подаче электроэнергии при более низком напряжении. В качестве альтернативы производители с минимальными затратами или без дополнительных затрат адаптируют ветряные асинхронные двигатели для работы при напряжении, требуемом потребителем. Таким образом, правильно указав номинальное напряжение двигателя, который будет использоваться в качестве генератора, можно получить любое стандартное напряжение сети. Асинхронные двигатели различных конструкций могут иметь одинаковую мощность при работе в качестве двигателя, но могут значительно различаться при работе в качестве генератора.Насыщенные двигатели не подходят для работы в качестве генератора, и их следует избегать. Двухкорпусный двигатель с короткозамкнутым ротором работает глубже в диапазоне насыщения и требует более высокого тока намагничивания при нормальном номинальном напряжении. В генераторном режиме номинальный ток статора не должен превышать номинальный ток двигателя во избежание перегрева.

Конструкция стержня ротора, вероятно, является основным параметром для точного выбора асинхронной машины для работы в качестве генератора. К сожалению, производители редко указывают конструктивные параметры стержня ротора машины в доступном техпаспорте.Поэтому выбор машины должен производиться на основе следующих критериев, так или иначе связанных с конструкцией стержня ротора. Потери и их распределение в режиме генерации оказывают непредсказуемое влияние на производительность. Высокоэффективные двигатели по определению имеют малые потери, генератор которых не может вызвать неожиданных результатов во время работы. Поэтому высокий КПД является важным критерием выбора машин для работы в генераторе, несмотря на возможную более высокую стоимость. Некоторые важные моменты, которые следует учитывать при проектировании высокоэффективных асинхронных двигателей по сравнению со стандартной конструкцией:

Длина воздушного зазора определяет значение коэффициента мощности и перегрузочную способность.Меньшая длина воздушного зазора дает лучший коэффициент мощности, то есть лучший КПД, но меньшую перегрузочную способность.

При большей длине воздушного зазора изменение сопротивления из-за прорезания невелико. Соответственно уменьшается потеря пульсации зуба, возникающая из-за изменения сопротивления воздушного зазора. Потери пульсации меньше при большом воздушном зазоре.

Охлаждение будет лучше при большей длине воздушного зазора.

Несбалансированное магнитное притяжение и шум будут ниже при большой длине воздушного зазора.

Использование высококачественной стали обеспечивает низкие потери на гистерезис.

Потери на вихревые токи уменьшаются при использовании стали с высоким сопротивлением и очень тонких пластин.

Больший объем статора обеспечивает лучшую теплоотдачу от двигателя и снижает рабочую температуру.

Роторные вентиляторы должны иметь улучшенную аэродинамическую форму оребрения, чтобы уменьшить потери на ветер.

Можно сделать вывод, что длина воздушного зазора в асинхронном двигателе должна быть как можно меньше механически, чтобы уменьшить ток намагничивания и улучшить коэффициент мощности.Это ключевое соображение. Но если важны более высокая перегрузочная способность, лучшее охлаждение, снижение шума или уменьшение неуравновешенного магнитного притяжения, следует выбрать большую длину воздушного зазора. Отношение длины сердечника L к шагу полюсов τ ( L / τ ) для различных конструктивных особенностей составляет (Sawhney, 1994):

Коэффициент — 1,0–1,25

Хороший КПД — 1,5

Хороший общий дизайн — 1

не в состоянии вместить даже небольшое количество слотов. Как правило, значение ( L / τ ) находится между 0,6 и 2 в зависимости от желаемых характеристик и размера машины.

Двигатели, которые не сильно отклоняются от синхронной скорости под нагрузкой, обычно показывают хорошие характеристики. Следовательно, для работы генератора следует выбирать двигатель с малым скольжением при полной нагрузке. Двигатель с низким пусковым моментом обладает малым сопротивлением ротора. Это указывает на простую конструкцию стержня ротора без специального устройства. Особые конструкции, такие как роторы с двойной клеткой, ухудшают производительность генератора для малых мощностей до 50 кВт.Следует соблюдать следующее соотношение:

ЦТр<2,0 и ЦТм<0,9

где Т с , Т r , а Т r , а Т , а Т , а пусковой момент максимальный, а крутящий момент 6 м , а пусковой момент максимальный, момент отрыва соответственно.

Низкий пусковой момент в асинхронных машинах обычно совпадает с высоким пусковым током, что может вызвать трудности при работе двигателя. Поскольку пуск с нагрузкой не имеет значения для работы генератора, для работы генератора подойдет двигатель с высоким пусковым током.В качестве ориентировочных значений следует принять следующее соотношение (Chapallaz et al., 1992): , I s и I r номинальная мощность, пусковой ток и номинальный ток соответственно.

Коэффициент мощности указывает на качество магнитопровода. В современных асинхронных двигателях используется относительно высокий уровень насыщения для лучшей работы двигателя; при генерации увеличивается эффект насыщения и снижается производительность.Следовательно, коэффициент мощности не является подходящим критерием для выбора двигателя для работы в режиме генератора. Негативное влияние насыщения можно уменьшить, если выбрать машину с более высоким номинальным напряжением, чем это необходимо для приложений. Например, когда асинхронные двигатели с номинальным напряжением 415 В/50 Гц используются в качестве генераторов на 380 или 400 В, маловероятно возникновение проблем с насыщением, поскольку ток намагничивания не будет чрезмерно увеличиваться, когда режим работы машины переходит от двигателя к генератору.Если доступны только насыщенные двигатели, их использование в качестве генератора все еще может быть возможным решением. Однако рабочие условия, такие как напряжение и частота или внутреннее соединение обмотки статора, должны быть перенастроены, чтобы получить приемлемый выходной сигнал.

КПД и коэффициент мощности асинхронной машины уменьшаются по мере увеличения числа полюсов. Количество полюсов должно быть как можно меньше, чтобы снизить стоимость, вес и сложность машины. При применении на гидроэлектростанциях необходимо учитывать возможность превышения скорости машины, которая будет использоваться в качестве генератора.ВПП гидротурбины могут достигать вдвое и более номинальной скорости, а стандартные двигатели редко выдерживают такую ​​высокую скорость вращения. Поэтому следует выбирать двигатели с четырьмя и более полюсами. Эти двигатели, как правило, имеют стандартные роторы и подшипники, которые используются для всех типов двигателей, включая двигатели с регулируемой скоростью с номинальной скоростью до 200%. Следовательно, эти двигатели смогут без доработок выдерживать скорость ВПП турбины. Как правило, следует выбирать генератор с номинальной мощностью выше расчетной максимальной мощности турбины, чтобы избежать перегрузки во время работы, а также потому, что точная требуемая мощность может отсутствовать в качестве стандартной машины.Поскольку перегрузочная способность асинхронной машины ниже, чем перегрузочная способность синхронной машины, принятый запас прочности несколько больше в случае асинхронного генератора. Кроме того, выходная электрическая мощность (полная мощность S ) генератора не должна превышать входную электрическую мощность при движении, чтобы обмотки использовались на полную мощность без перегрузки.

Работа двигателя: механическая выходная мощность Pm=ηmScosΦm

Полная мощность S=3VpIp

где В p и I p – фазное напряжение и ток 90 0 , соответственно.

Работа генератора: ElectricoutputPg=ScosΦg

Но полная мощность S для двигателя и генератора одинакова; и, следовательно,

Pg=cosΦgηmcosΦmPm

Здесь следует отметить, что коэффициент мощности генератора cos Φ g не следует путать с коэффициентом мощности нагрузки. Оно определяется исключительно постоянной станка и рабочим скольжением.

Полюс ротора – обзор

8.1 Принцип работы

Подобно шаговому двигателю, вентильно-индукторный двигатель имеет двойную явно выраженность, т.е.е. у него есть выступающие полюса как на роторе, так и на статоре. Однако большинство вентильно-индукторных двигателей имеют гораздо более высокую мощность, чем самый большой шаговый двигатель, и оказывается, что в диапазонах более высоких мощностей (где сопротивления обмоток становятся гораздо менее значительными) схема с двумя выступами очень эффективна. речь идет о преобразовании электромагнитной энергии.

Типовой вентильно-индукторный двигатель показан на рис. 10.19: этот пример имеет 12 полюсов статора и восемь полюсов ротора и представляет собой широко используемую схему, но другие комбинации полюсов используются для различных приложений.Статор имеет катушки на каждом полюсе, в то время как ротор, изготовленный из пластин обычным способом, не имеет обмоток или магнитов 2 и поэтому дешев в производстве и чрезвычайно прочен. (См. табл. 10.6)

Рисунок 10.19. Типичный вентильно-индукторный двигатель. Каждый из 12 полюсов статора несет сосредоточенную обмотку, а восьмиполюсный ротор не имеет ни обмоток, ни магнитов.

На рис. 10.19 12 катушек сгруппированы в три фазы, на которые независимо подается питание от трехфазного преобразователя.

Двигатель вращается за счет последовательного возбуждения фаз в последовательности A, B, C для вращения против часовой стрелки или A, C, B для вращения по часовой стрелке, при этом «ближайшая» пара полюсов ротора неохотно совмещается с соответствующими полюсами статора действие крутящего момента. На рис. 10.19 четыре катушки, образующие фазу А, показаны черным цветом, полярность МДС катушки обозначена буквами N и S на обратной стороне сердечника. Каждый раз, когда возбуждается новая фаза, положение равновесия ротора смещается на 15°, поэтому после одного полного цикла (т.е. каждая из трех фаз возбуждалась один раз) угол поворота равен 45°. Следовательно, машина совершает один оборот за восемь основных циклов питания обмотки статора, поэтому с точки зрения соотношения между основной частотой питания и скоростью вращения машина на рис. 10.19 ведет себя как 16-полюсная обычная машина.

Структура точно такая же, как и у шагового двигателя с переменным сопротивлением, рассмотренного ранее в этой главе, но есть важные конструктивные отличия, которые отражают разные цели (непрерывное вращение для переключаемого сопротивления, пошаговое движение для шагового двигателя), но в остальном механизмы создания крутящего момента идентичны.Однако, в то время как шаговый двигатель предназначен в первую очередь для работы в разомкнутом контуре, вентильно-индукторный двигатель предназначен для самосинхронной работы, при этом фазы переключаются сигналами, поступающими от установленного на валу датчика положения ротора. Что касается производительности, то на всех скоростях ниже базовой возможна непрерывная работа с полным крутящим моментом. Выше базовой скорости поток больше не может поддерживаться на полной амплитуде, и доступный крутящий момент уменьшается со скоростью. Таким образом, рабочие характеристики очень похожи на характеристики других наиболее важных приводов с регулируемой скоростью, но с дополнительным преимуществом, заключающимся в том, что общий КПД обычно выше на процент или два.

Учитывая, что механизм создания крутящего момента в вентильно-индукторном двигателе сильно отличается от механизма постоянного тока. машин, асинхронных двигателей и синхронных машин (все они используют силу « BIl », воздействующую на проводник в магнитном поле), можно было ожидать, что тот или иной тип будет предлагать такие явные преимущества, что другой исчезнет. На самом деле, кажется, что между ними в целом не так много выбора, и возникает вопрос, действительно ли механизмы работы настолько фундаментально различны, как заставляет нас верить наш укоренившийся способ смотреть на вещи. Возможно, посетитель с другой планеты заметит сходство с точки зрения объема, количества и расположения железа и меди, а также общей производительности, и принесет некоторое свежее озарение, чтобы мы узнали некую скрытую истину, которая до сих пор ускользала от нас.

Ламинирование ротора | Сотек, ООО

Услуги по изготовлению и сборке

Ротор является жизненно важным компонентом электродвигателей и генераторов.Sotek — один из самых надежных в мире производителей нестандартных пластин для роторов. Наши услуги по изготовлению и сборке ламинатов с лазерной резкой предоставляются в любом количестве: укладка, сварка, склеивание, сборка, поиск материалов и компонентов, проектирование, проектирование и производство инструментов, настройка, балансировка, обработка с ЧПУ, электроэрозионная обработка, управление цепочками поставок, литье, обработка. , отделка, покрытия, интеграция, намотка, прототипы, малые тиражи, большие объемы и сборка.

Важность ламинирования

Ротор состоит из стальной пластины и представляет собой цилиндрический сердечник с равномерно расположенными пазами для его трехфазных обмоток.Процесс ламинирования постоянно снижает потери железа. Поскольку ламинирование выполнено из стали, сборка также уменьшит потери на вихревые токи. Благодаря этому сердечник ротора не будет подвергаться потерям в стали, так как частота тока ротора мала.

Когда магнитное поле возбужденного ротора проходит через сердечник статора, создается перпендикулярный поток. Ток, который проходит через статор, представляет собой вихревой ток, который течет в плоскостях, перпендикулярных магнитному полю.Если бы сердечник не был многослойным, а был сделан только из цельного куска стали, вихревые токи выделяли бы столько тепла, что сердечник, вероятно, расплавился бы.

В Sotek мы делаем тяжелую работу за вас с помощью наших первоклассных машин и мастерства. Мы решаем ваши проблемы с поиском и производством, оптимизируем ваш процесс, экономя время выполнения заказа, время обработки, этапы производства, этапы закупок, дополнительных поставщиков, одновременно добавляя ценность. Мы решаем любые задачи с помощью наших собственных творческих решений с помощью нашей обширной сети и проверенных внутренних ресурсов.


Свяжитесь с нами

Позвоните нам и сообщите, в какой отрасли вы работаете, и с какими проблемами вы сталкиваетесь при очистке своего автопарка.

Связаться с нами

Разница между статором и ротором

Сегодня в Linquip мы хотим поговорить о разнице между статором и ротором! Эти две небольшие детали имеют решающее значение почти для всех электродвигателей.Вот почему вы должны знать, чем они отличаются и какие параметры позволяют им работать по-разному. Давайте углубимся в детали.

Основное различие между статором и ротором

При сравнении статора и ротора необходимо учитывать несколько факторов, таких как движение, детали, изоляция, питание, расположение обмотки, потери на трение и т. д. Каждый из этих параметров может влияют на разницу между статором и ротором определенным образом.Мы рассмотрим их одну за другой, чтобы увидеть, чем они отличаются в этих двух частях. Но сначала давайте немного прочитаем о статорах и роторах и узнаем, что они из себя представляют, чтобы полностью понять разницу между статором и ротором.

Что такое статор?

Основное различие между статором и ротором заключается в том, что статор считается статической частью двигателя. Статор состоит из корпуса, обмотки и статического сердечника. Корпус или рама статора изготовлены из алюминия, хотя это только для двигателей мощностью до 22 кВт.Этот материал изменяется для двигателей с более высокой выходной мощностью. В этих случаях корпус должен быть изготовлен из чугуна. Корпус удерживает все детали внутри. Статор содержит тонкие и многослойные пластины. Эти пластины намотаны изолированным проводом, и сердечник статора содержит много (почти сотни) таких пластин.

Статор создает вращающееся магнитное поле, а его сердечник, изготовленный из высококачественной штампованной кремнистой стали, отвечает за защиту и поддержку трехфазной обмотки. При подаче переменного или переменного тока полярность обмотки статора меняется. Это приводит к вращению магнитного поля статора.

Доступность статоров хорошая, поскольку они имеют различную конструкцию, что позволяет им работать с разными частотами, выходами и напряжениями. Вы можете легко выбрать тот, который соответствует вашим потребностям и идеально подходит для желаемого применения.

Что такое ротор?

Итак, чтобы узнать разницу между статором и ротором, мы должны также узнать о роторах.Роторы представляют собой вращающуюся часть двигателя. Он содержит сердечник и обмотку. Источник постоянного тока запускает обмотку ротора. Ротор является сердцем статора. Статор использует трехфазное питание для создания вращающегося магнитного поля. Роторы бывают разных типов, в том числе с короткозамкнутым ротором и с фазовой обмоткой.

Ротор, как и статор, изготовлен из ламинированных пакетов. Но в отличие от статора пакет пластин ротора заполнен силуминовыми или алюминиевыми стержнями. С другой стороны статор заполнен медной проволокой.Стержни в роторе действуют как необходимые проводники.

Когда ротор не движется, в них включается электромагнитная сила за счет явлений электромагнитной индукции. Когда движущееся магнитное поле статора пересекает проводящие стержни ротора, возникает ток. Произведенный ток циркулирует через стержни статора. В результате вокруг каждого стержня создаются магнитные поля. С изменением магнитного поля вокруг стержней статора меняется и поле в роторе.Этот процесс и взаимодействие заставляют ротор двигаться.

Теперь давайте пройдемся по параметрам, разделяющим роторы и статоры, чтобы понять, чем они отличаются.

  1. Движение

Наиболее очевидная разница между статором и ротором заключается в их движении. Пока ротор вращается внутри двигателя и рассматривается как вращающаяся часть, статор неподвижен и не движется.

  1. Детали

Еще одно различие между этими двумя заключается в их частях. Статор имеет раму, поддерживающую сердечник и его обмотку. Статор имеет трехфазную обмотку, расположенную внутри корпуса. Вращающееся магнитное поле статора переносится сердечником. Важным моментом в роторе здесь является то, что он расположен внутри сердечника статора! Ротор также содержит обмотку и сердечник.

  1. Изоляция

Другим параметром, который следует учитывать при сравнении статора и ротора, является изоляция.Статор имеет тяжелую изоляцию. Это при том, что ротор имеет низкую изоляцию.

  1. Питание

Ротор питается постоянным током. Статор, с другой стороны, имеет трехфазное питание. Трехфазное питание может выдержать более высокую нагрузку.

  1. Определение

Да, они различаются и по определению! Определение этих двоих заключается в их стиле движения. В то время как ротор является вращающейся частью двигателя, статор считается неподвижной частью машины.

  1. Потери на трение

Другое различие между статором и ротором заключается в их параметре потерь на трение. Потери на трение зависят от конструкции детали. Потери на трение статора высокие. Это при том, что ротор имеет низкие потери на трение.

  1. Схема обмотки

Схема обмотки между ротором и статором отличается сложностью схемы обмотки статора. С другой стороны, роторы имеют простое устройство.

  1. Размер

Размер обмотки статора большой, так как она пропускает большой ток. С другой стороны, размер обмотки возбуждения не такой большой, как у статора.

  1. Охлаждение

Еще одно различие между статором и ротором заключается в их системе охлаждения. Система охлаждения статора считается лучше, чем ротора, потому что статор неподвижен, а ротор движется.

 

Теперь, когда вы дошли до конца этой статьи, вы знаете, что такое роторы и статоры, а также можете определить разницу между статором и ротором.Каково ваше мнение об этих двух частях? Комментарий ниже и поделиться своими мыслями с нами. Есть вопросы об этой отрасли и не можете найти ответ? Тогда зарегистрируйтесь на Linquip, и наши специалисты быстро ответят на все ваши вопросы. Кроме того, вы можете прочитать множество статей по теме на нашем веб-сайте.

Типы роторов. Различные типы роторов и их характеристики


Ротор представляет собой подвижный компонент электромагнитной системы в электродвигателе, электрогенераторе или генераторе переменного тока.Его вращение происходит за счет взаимодействия между обмотками и магнитными полями, которое создает крутящий момент вокруг оси ротора.

В асинхронных двигателях генераторы и генераторы переменного тока имеют электромагнитную систему, состоящую из статора и ротора. Существует две конструкции ротора асинхронного двигателя: с короткозамкнутым ротором и с обмоткой. В генераторах и генераторах переменного тока конструкции ротора являются явнополюсными или цилиндрическими.

Есть в основном четыре типа ротора.


Ротор с короткозамкнутым ротором состоит из многослойной стали в сердечнике с равномерно расположенными стержнями из меди или алюминия, расположенными в осевом направлении по периферии, постоянно замкнутыми на концах концевыми кольцами. Эта простая и прочная конструкция делает его предпочтительным для большинства применений. У сборки есть изюминка: стержни наклонены или перекошены, чтобы уменьшить магнитный гул и щелевые гармоники и уменьшить тенденцию к блокировке. Размещенные в статоре ротор и зубья статора могут блокироваться, когда их одинаковое количество, а магниты расположены на одинаковом расстоянии друг от друга, противодействуя вращению в обоих направлениях.

♦ Этот ротор вращается со скоростью меньшей, чем скорость вращения магнитного поля статора или синхронная скорость.
♦ Проскальзывание ротора обеспечивает необходимую индукцию токов ротора для крутящего момента двигателя, который пропорционален проскальзыванию.
♦ При увеличении скорости вращения ротора скольжение уменьшается.
♦ Увеличение скольжения увеличивает индуктивный ток двигателя, что, в свою очередь, увеличивает ток ротора, что приводит к более высокому крутящему моменту для увеличения нагрузки.


Ротор представляет собой цилиндрический сердечник, изготовленный из листовой стали с прорезями для удерживания проводов его трехфазных обмоток, которые равномерно расположены на расстоянии 120 электрических градусов друг от друга и соединены в звезду.Выводы обмотки ротора выведены наружу и прикреплены к трем контактным кольцам со щетками на валу ротора. Щетки на контактных кольцах позволяют подключать внешние трехфазные резисторы последовательно к обмоткам ротора для обеспечения регулирования скорости.


♦ Ротор работает с постоянной скоростью и имеет меньший пусковой ток.
♦ К цепи ротора добавляется внешнее сопротивление, что увеличивает пусковой момент.
♦ Эффективность работы двигателя повышается, поскольку внешнее сопротивление уменьшается при увеличении скорости двигателя.
♦ Улучшенный контроль крутящего момента и скорости.


Ротор представляет собой большой магнит с полюсами, изготовленными из листовой стали, выступающими из сердечника ротора. Полюса питаются постоянным током или намагничиваются постоянными магнитами. Якорь с трехфазной обмоткой закреплен на трех контактных кольцах с надетыми на них щетками и установлен на валу. Обмотка возбуждения намотана на ротор, создающий магнитное поле, а обмотка якоря на статоре, где индуцируется напряжение.Постоянный ток от внешнего возбудителя или от диодного моста, установленного на валу ротора, создает магнитное поле и возбуждает обмотки вращающегося поля, а переменный ток одновременно возбуждает обмотки якоря.


♦ Этот ротор работает со скоростью ниже 1500 об/мин и 40 % номинального крутящего момента без возбуждения.
♦ Он имеет большой диаметр и короткую осевую длину.
♦ Воздушный зазор неоднороден.
♦ Ротор имеет низкую механическую прочность.


Ротор цилиндрической формы изготовлен из цельного стального вала с прорезями, проходящими по внешней длине цилиндра, для удержания обмотки возбуждения ротора, которые представляют собой пластинчатые медные стержни, вставленные в прорези и закрепленные клиньями.Пазы изолированы от обмоток и удерживаются на конце ротора контактными кольцами. Внешний источник постоянного тока подключен к концентрически установленным токосъемным кольцам со щетками, идущими по кольцам. Щетки электрически контактируют с вращающимися контактными кольцами. Постоянный ток также подается посредством бесщеточного возбуждения от выпрямителя, установленного на валу машины, который преобразует переменный ток в постоянный.


♦ Ротор работает со скоростью от 1500 до 3000 об/мин.
♦ Обладает высокой механической прочностью.
♦ Воздушный зазор равномерный.
♦ Его малый диаметр и большая осевая длина, и для него требуется более высокий крутящий момент, чем для ротора с явно выраженными полюсами.

роторов переменного тока | ARC Systems Inc.

Компания ARC Systems, Inc. предлагает высокоэффективные отливки роторов с короткозамкнутым ротором, доступные в виде необработанных отливок или обработанных на валу. Мы изготавливаем литые роторы и стержневые роторы на заказ, которые предназначены для высокопроизводительных и точных компонентов управления движением.

Загрузить презентацию «Отливки роторов ARC System» в формате PDF

Мы специализируемся на литье роторов из чистого и легированного алюминия. В наших литых роторах расплавленный материал включается в пакет. Используя этот метод, мы можем изготавливать несколько литых роторов за один производственный цикл, что дает нам возможность своевременно и эффективно выполнять требования клиентов.

Мы также можем изготовить роторы из медных стержней. Это предпочтительные варианты для уникальных требований к проводимости и для настроек, требующих роторов переменного тока, которые обеспечивают работу при более низких температурах за счет меньшего выделения тепла.Медные стержневые роторы не литые. Вместо этого они состоят из сплошных медных стержней, которые вставляются в каждый слот пакета ламинирования и прикрепляются к концевому кольцу. Поскольку каждый медный стержень является твердым, это устраняет любые проблемы, которые могут возникнуть в процессе литья расплавленной меди. Медные стержневые роторы изготавливаются индивидуально.


Роторы переменного тока

, специально изготовленные в соответствии с уникальными стандартами производительности

Если вам требуются роторы переменного тока из латуни и других сплавов, мы можем предоставить ряд вариантов.Различные материалы, входящие в состав ротора, оказывают существенное влияние на проводимость, магнетизм и другие рабочие параметры. Наша команда будет работать с вами, чтобы произвести ротор, который наилучшим образом соответствует вашим требованиям к производительности.

Наши промышленные литые роторы укладываются друг на друга и укладываются с перекосом с использованием специально разработанных инструментов для укладки и приспособлений для перекоса. Собственные возможности обработки ARC позволяют нам шлифовать и обрабатывать отливки роторов до любого требуемого размера и допуска. Скорость, крутящий момент, проводимость и другие факторы можно настроить в соответствии с индивидуальными требованиями, изменив проводимость стержня ротора и торцевого кольца.

Мы также можем обеспечить балансировку роторов, чтобы обеспечить плавную работу без вибрации. Эта услуга гарантирует, что высокоскоростные двигатели работают стабильно и надежно. После балансировки ARC Systems завершает сборку двигателя.

Наши внутренние возможности, такие как вакуумная пропитка, прецизионное склеивание и многоступенчатая угловая наклонная спираль, означают, что вы получаете доступ к исключительным технологиям и разработкам. Результатом для наших клиентов является экономичное решение для промышленного литья роторов.

Наши услуги не ограничиваются изготовлением отливок и сборок роторов переменного тока; Компания ARC Systems Inc. может предоставить магниты, ступицы и узлы валов для бесщеточных двигателей постоянного тока.

Почему стоит выбрать ARC Systems Inc. в качестве поставщика отливок ротора?

Как производитель, сертифицированный по стандарту ISO 9001:2015/AS9100D, наша продукция производится в соответствии с высочайшими стандартами качества. Мы поддерживаем и расширяем ресурсы, необходимые для разработки сложных исполнительных систем. Большинству наших клиентов требуются индивидуальные решения для управления движением, и именно здесь наша компания процветает, поскольку мы сопоставляем наши знания о компонентах с потребностями наших клиентов и предоставляем качественное решение по разумной цене.

Наши высокопроизводительные продукты разработаны с использованием материалов с высокими магнитными свойствами, которые превышают самые жесткие технические требования. Изоляция класса H доступна для экстремальных требований к производительности и приложений. Также предлагаются различные системы герметизации для работы в самых суровых условиях. Сюда входят герметизированные змеевики для железной дороги и бурения нефтяных скважин, а также уникальные сборки обмотки, изготовленные в соответствии с индивидуальными требованиями OEM-производителей.

Мы производим качественные продукты для управления движением с 1967 года, и у нас есть тысячи работающих устройств по всему миру.Наши инженеры имеют доступ к более чем сорокалетней проверенной конструкции изделий и надежным технологиям производства двигателей.

Мы гордимся своей отличной репутацией в области качества, надежности и обслуживания. Вся наша продукция разработана и произведена в США.

Чтобы начать работу с нашей командой инженеров или узнать больше о том, как мы можем удовлетворить ваши потребности в качестве производителя и поставщика нестандартных роторов, отправьте запрос предложения или позвоните нам напрямую.

(PDF) Производство алюминиевого ротора с низким содержанием примесей для повышения эффективности двигателя

MATEC Web of Conferences 192, 01043 (2018) https://doi.org/10.1051/matecconf/201819201043

ICEAST 2018

© The Authors, опубликовано EDP Sciences. Это статья в открытом доступе, распространяемая на условиях лицензии Creative Commons Attribution

License 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

* Автор, ответственный за переписку: [email protected]

Производство алюминиевого ротора с низким содержанием примесей для повышения эффективности двигателя

улучшение

King Mongkut’s Technology Institute Ladkrabang, Bangkok 10520, Таиланд

2Национальный центр электроники и компьютерных технологий (NECTEC), Национальное агентство развития науки и технологий (NSTDA),

Klong Luang, Pathumthani 12120, Таиланд

3Машиностроительный факультет, King Технологический институт Монгкута, Ладкрабанг, Бангкок 10520, Таиланд

4 Факультет машиностроения, Токийский технологический институт, Токио, Япония

5 Национальный центр технологий металлов и материалов (MTEC), Национальное агентство развития науки и технологий (NSTDA), Клонг

Луанг, Патхумтхани 12120, Таиланд

9 0004 Аннотация.Асинхронные двигатели нашли широкое применение в различных электротехнических устройствах. Тем не менее, их эффективность все еще ограничена из-за потерь, возникающих во время работы, особенно для меньших номиналов. Повышение

электропроводности ротора двигателя за счет более низкого содержания в нем примесей является одним из практичных и простых способов повышения эффективности двигателя. Целью данной работы является снижение содержания примесей в алюминиевом роторе путем добавления

бора в виде лигатуры Al-5%B и флюса Na2B4O7-NaCl-KCl с последующим осаждением

их осажденных частиц.Затем из более чистого расплава отливали роторы однофазных асинхронных двигателей. При

количестве добавки бора в алюминиевый расплав в данной работе бор в лигатуре Al-5мас.%Б был более

выражен в удалении примесей в алюминиевом расплаве, чем в Na2B4O7. Было обнаружено, что роторы

, изготовленные из алюминиевого расплава с более низким содержанием примесей и, следовательно, более высокой электропроводностью,

приводили к большему повышению КПД двигателя.

1 Введение

Асинхронные двигатели с алюминиевым короткозамкнутым ротором

широко используются в различных электрических приложениях.[1 -2].

Следовательно, повышение двигательной эффективности является предметом

, которому в последнее время уделяется все больше внимания

[3-4]. Практичным и простым методом повышения эффективности двигателя

является повышение проводимости существующего

алюминиевого ротора с короткозамкнутым ротором за счет повышения чистоты используемого алюминия

.В целом, более экономично использовать

алюминий более низкого качества в производственном процессе и

повышать его чистоту в процессе плавки и роторного литья

, чем использовать алюминий более высокого качества. Эта работа

направлена ​​на повышение проводимости алюминиевого ротора

методом осаждения и осаждения для

750 Вт асинхронного двигателя с расщепленными полюсами, используемого в небольших холодильных установках

.

Экспериментальные процедуры состоят из двух частей.Во-первых,

методы удаления примесей из алюминия с использованием обработки бором

и Na2B4O7 были исследованы для образца алюминия

с содержанием 99,91 мас.% в лабораторных условиях.

Во-вторых, затем выбирается более удобный метод для

прототипа ротора асинхронного двигателя для испытания эффективности

с промышленным алюминием с содержанием 99,85 мас.% в реальном

производственном оборудовании.

2 Экспериментальные процедуры

2.1 Методы удаления примесей с использованием обработки бором и

Na2B4O7

Образец алюминия чистотой 99,91 мас.%, основные

химические составы которого,

измеренные с помощью оптической эмиссионной

спектроскопии (ОЭС), приведены в для удаления его примеси с помощью Al-5wt%B (Boron)

и добавки Na2B4O7. Использовалась лигатура Al-5 мас.% В в форме стержня

производства AMG Aluminium.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.