MÁQUINAS ELECTRICAS 2 ASPECTOS DE LAS MÁQUINAS COMUNES ELECTRICAS DE CORRIENTE ALTERNA Principio
de Operación de la Máquina de Corriente Alterna Construcción de devanados de Máquinas Máquinas de Corriente Alterna Tipos de devanados de Máquinas de Corriente Alterna Fuerza magnetomotriz En Las Máquinas de Corriente Alterna Las Máquinas Eléctricas son bases principales "en la Matriz Energética de una Nación “. ESTAS Máquinas se pueden encontrar Tanto En El sector residencial y industrial. La Mayoría de ESTAS Máquinas sin Tienen en SUS Construcción Colectores. Con pocas excepciones, todas estas máquinas son sin escobillas. Hay dos tipos de máquinas de corriente alterna sin escobillas: máquinas asíncronas y síncronas. Las diferentes propiedades de funcionamiento, estas máquinas son útiles similitudes, y basaron sus teorías son algunas preguntas comunes sobre los procesos y los fenómenos asociados a la operación de liquidación - bobinado del estator. Por lo tanto, antes de proceder a un estudio detallado de las máquinas síncronas y asíncronas, es recomendable para hacer frente a los problemas comunes en la teoría de estas máquinas. Como máquinas asíncronas y síncronas tienen la propiedad de la reversibilidad (véase § B.2), es decir, cada uno de ellos puede funcionar como un generador y un modo de motor. Sin embargo, la familiaridad inicial con estas máquinas es útil empezar por considerar el principio de un generador síncrono y el principio de funcionamiento del motor de inducción. Esto le dará la oportunidad de obtener la idea necesaria en esta etapa del estudio acerca de estas máquinas y el lugar en el que se dan los procesos electromagnéticos. Esta sección está dedicada al estudio del principio de las máquinas de corriente alterna sin escobillas en su modo básico, el dispositivo de los bobinados del estator de estas máquinas y la guía de procesos p rocesos EMF y MDS en ellos.
CAPÍTULO 6 • El principio de máquinas de corriente alterna sin escobillas
§ 6.1. El principio de funcionamiento del generador síncrono Para estudiar el principio de un generador síncrono, se utiliza un modelo simplificado de la máquina síncrona (Fig. 6.1). La parte fija de la máquina, llamado estator, es un cilindro hueco de un laminado (Núcleo del estator) con dos ranuras longitudinales en la superficie interna. Estos espacios se encuentran a lado de la bobina 2 ,que es la bobina del estator .En la cavidad interna de la base del estator gira parte de la máquina máquina : el rotor es un imán permanente permanente con cuatro polos N y S;Por montaje en el eje 3.El eje del rotor por medio de retransmisión variable es mecánicamente vinculado con la impulsión del motor (no demostrado). En el generador síncrono real como el que impulsa el movimientomotores se pueden utilizar en motores en el interiormotores de combustión interna o turbina. Bajo la influencia de la rotacióninquietante ya que la rotación del rotor del motor generador de conducción con la frecuencia n1 a la izquierda. En este caso, la bobina del estator, de conformidad con el fenómeno de la inducción electromagnética fem inducida, cuya dirección se indica por las flechas. Dado que la bobina del estator está cerrado ende en de carga Z, La cadena cad ena que aparece corriente co rriente del devanado i. En el proceso de rotación del campo magnético del rotor enimán permanente también rota con la frecuencia n1Y así cada uno de los conductores de la bobina del estator se vuelve algo en la zona del
norte (N) Polos magnéticos, la zona sur (S) Magnéticamente En el polo. Además, cada uno acompañado por un cambio de polo acompañado de un cambio en la dirección de los CEM en el estator bobinado. Así, Así, en los bobinados del estator del síncrono se da una fem inducida variable, y también una i corriente corriente en la bobina y la carga carga Z También necinturón. valor instantáneo de la fem de la bobina del estator en este generador síncrono (B) e = B 2l D1 n1 / 60 (6.1) = B 2l π D donde B - Inducción magnética en el el espacio de aire entre el estator y el rotor, polos, T.; l - longitud activa de una ranura de la bobina del estator, m; = π D1 n1 / 60 - Velocidad de polos del rotor respecto al estator, m / s; D 1 - diámetro Interior estructura del núcleo núcleo del estator, m. Esta fórmula muestra que en forma constante la curva de velocidad del rotor
Fig. 6.1. Un modelo simplificado del generador síncrono En armadura la fem variable de liquidación se determinanos exclusivamente por la ley de distribución de la inducción magnética B , ,en la brecha. Si el argumento de la inducción magnética en el vacío era una onda sinusoidal (B = Bmáximo sin α), entonces el generador de campos electromagnéticos sería una onda sinusoidal. Sin embargo, una distribución de inducción sinusoidal en la brecha es casi imposible. Así, si el espacio de aire constante (Fig. 6.2), la inducción magnética B , En el espacio de aire se divide por la ley trapezoidal (curva 7), y, en consecuencia, el calendario de la EMF es un generador de curva de forma trapezoidal. Si los bordes de los polos inclinado de manera que la brecha en los bordes de las piezas del polo es igual máximo (Como se muestra en la Fig. 6.2.), Entonces la gráfica de la distribución de la inducción magnética en el espacio está más cerca de una sinusoide (curva 2), y por lo tanto, el gráfico de la FEM inducida en las bobinas del generador, cerca de una sinusoide. La frecuencia de la FEM del generador síncrono f 1 (Hz) es directamente proporcional a la velocidad del rotor n1 (RPM), que se llama velocidad de rotación síncrona: f 1 = pn1 / 60 (6.2) Aquí, p - número de pares de polos, en este oscilador los dos polos, es decir, p = 1. Para obtener el CEM de frecuencia industrial (50 Hz) es el rotorun generador debe girar a una frecuencia n1 = 3000 rpm, a continuación, f 1 = 1 3000/60 = 50 Hz. Los imanes permanentes en el rotor sólo se utilizan en generadores síncronos es de muy baja potencia (ver § 23.1), en la mayoría de los generadores g eneradores síncronos para el campo magnético aplicado emocionante bobina de la excitación, que se encuentra en el rotor. Esta bobina está conectada a una
fuente de alimentación de CC a través de contactos deslizantes llevado a cabo a través de dos anillos colectores, disponible en el eje y
Fig. 6.2. Las gráficas de la distribución de la inducción magnética en el entrehierro de un generador síncrono aislado del eje y el uno del otro, y dos cepillos fijos (Figura 6.3). Como ya se señaló, la unidad - el motor (PD) conduce el rotor de un síncrono generador síncrono con una frecuencia n1 El campo magnético del rotor también rota con la frecuencia n1 e induce un estator bobinado trifásico variables fem EUn, EEn, ECQue, siendo iguales en valor y desplazamiento de fase en relación entre sí 1 3 período (120 º E), forman un sistema trifásico simétrico de los CEM. Con la corriente de carga en las fases de las corrientes del estator bobinado parecen I Un,IB,IC. Al mismo tiempo bobinado trifásico de ciencrea un toro rotaciónscheesya campo campo magnético. velocidad de rotación rotación de este campo es igual a la frecuencia de rotaciónla absorción del rotor generadorespa (rpm): n1= F 160 / p. (6.3) Así, en el campo del generador gene rador síncrono de estator y un rotor para rotar sincrónicamente, de ahí el nombre - máquina síncrona.
Fig. 6.3. circuito electromagnético del generador síncrono
§ 6.2. El principio de funcionamiento del motor de inducción Parte fija del motor de inducción - estator - tiene el mismo diseño que el estator de un generador síncrono (Fig. 6.3). En el estator es una pieza giratoria del motor - el rotor, que consiste en un eje, el núcleo y la bobina (Fig. 6.4). La bobina del rotor es de corta estructura de circuito (ver §10.2), que consta de ocho barras de aluminio, dispuestos en surcos surcos longitudinales de la base del rotor, cerrado cerrado de ambos lados en los extremos de los anillos de aluminio del rotor (los anillos en la figura no se muestra). Del rotor y el estator están separadas por un espacio de aire. Al encender la bobina del estator de una red de tres fases rotación del campo magnético surge del estator, la velocidad de rotación de los cuales n1 es dada por (6.3). Campo giratorio del estator (los polos N1 y S1) Se involucra tanto la bobina del estator, y con
Fig. 6.4. Por el principio del motor de inducción bobina secundaria e induce en ellos la FEM. En este caso, la fem de d e la bobina del estator, ya que la fem actúa en sentido opuesto a la tensión aplicada de liquidación y los límites de la corriente en la bobina. El rotor bobinado está cerrado, por lo que el CEM del rotor genera en los bares de las corrientes de rotor bobinado. La interacción de estas corrientes en el campo del estator genera fuerzas electromagnéticas en el rotor Fum, La dirección de quién se determina por la regla de "mano izquierda". De la figura. 6.4 muestra que la fuerza Fum tratar de girar el rotor en la dirección de la rotación del campo magnético del estator. Conjunto de fuerzas Fum crea un electroimán en el par M del rotor, lo que le lleva a la frecuencia de rotación n2. eje del rotor se transmite a través del actuador. Por lo tanto, la energía eléctrica se suministra desde la red en la bobina del estator se convierte en energía mecánica de rotación del eje del motor. La dirección de la rotación del campo magnético del estator, y por lo tanto el sentido de giro del rotor depende de la orden de la tensión de fase suministra a la bobina del estator, rotor n2Se llama campo asíncrono, la velocidad siempre menyshe n1Debido a que sólo en este caso la dirección de la FEM en el bobinado del rotor asincrónica motor. Por lo tanto, el estator de la máquina sincrónica es diferente de la máquina asíncrona del estator, y que mismo función: la aparición en el estator bobinado actual se produce Verarotación del campo magnético y la fem en el devanado inducido. Es por esta razón, el estudio de la aplicación del
principio y constructivola construcción de los bobinados del estator, y el estudio de los campos electromagnéticosprocesos asociados con la orientación de la bobina del estator fuerza electromotriz y estaba allíAnce del campo magnético giratorio debe preceder al estudio de aspectos específicos de la teoría de las máquinas síncronas y asíncronas.
Preguntas de la prueba 1. Explicar el principio de funcionamiento del alternador. 2. ¿Qué determina la forma de la gráfica de los CEM del generador sincrónico? 3. ¿Cuál es el propósito de los anillos colectores y escobillas en un generador sincrónico? 4. Explicar el principio de funcionamiento del motor de inducción. 5. motor de inducción de rotor puede rotar sincrónicamente con la rotaciónschimsya campo? 6. ¿Qué hace la bobina del estator de un generador síncrono y el motor de inducción?
CAPÍTULO 7 • El principio de la aplicación de los bobinados del estator
§ 7.1. máquinas de dispositivos estator sin escobillas y los conceptos básicos de los bobinados del estator estator de la máquina de CA sin escobillas (Fig. 7.1) consiste en el caso 1, 2 nick cardiaca y la bobina 3. El estator tiene una estructura laminada, es decir, una placa de paquete Springsteen producido por estampación de chapa de acero eléctrico. Placa preliminar pero está cubierto en ambos lados de una fina película aislante, tal como una capa de laca. En el interior desuperficie de la base del estator tiene ranuras longitudinales en los que los conductores son los bobinados del estator. El estator está hecho de cobre de la bobina con cables redondos o rectangulares. Requisitos para la bobina del estator en las principales son las siguientes: a) la menor cantidad de cobre de la bobina, y b) la conveniencia y coste mínimo por lo que - de fabricación, y c) la forma de la fem inducida en los bobinados del estator debe ser. casi sinusoidal. Aplicada a los generadores de corriente alterna Este requisito se debe al hecho de que la CEM no sinusoidales circuito generador de aparecer armónicos más altos, que tienen efectos perjudiciales sobre el empleo del sistema energético de todo: mayores pérdidas surgen de sobretensiones peligrosas, el aumento de los efectos perjudiciales de las líneas eléctricas en la cadena de comunicación. Aplicada a la CA fem sinusoidal requisito de motor de la bobina del estator es también muy importante, ya que no sinusoidal EMF conduce a mayores pérdidas y una disminución de la potencia neta del motor. estator polifásico liquidación consiste en m1 - Bobinas de fase. Por ejemplo, un bobinado trifásico (m1 = 3) consta de tres bobinas de la fase, cada una de ellas ocupa Z1\ 3 ranuras, donde Z1 - El número total de ranuras de la base del estator. Cada fase de liquidación es un sistema de conductores una vez Knuth. Elemento es un bobinado consiste en uno o un par de vueltas. Elementos de las bobinas, desechables PAgases, llamados lados acanalados 1 y los elementos que se encuentran fuera de los surcos y que sirve para conectar el ranurado de las partes, llamada la parte frontal 2 (Fig. 7.2). Parte del arco en el interior del estator, por cada uno de los polos, dijo el terreno de juego del poste (m): τ = πD1 / (2p) (7.1)
Fig. 7.1. Estator máquinas de corriente alterna sin escobillas donde D1 - el diámetro interior del estator, 2p - número de polos. La distancia entre las partes ranuradas bobina medida, pero la superficie interna del estator, llamado el paso de las ranuras de la bobina1. bobina de la echada se expresa en las ranuras. Liquidación tono se llama completa o diametral si es igual al paso polar: y1= Z 1 / (2p) = τ . (7.2) En este caso, la bobina CEM está determinada por la suma aritmética de las fem inducida en los lados de este circuito (Fig. 7.3): E = E1 + E2. Si el tono de la bobina de la echada del poste más pequeños (y 1 <Τ), entonces se llama aco rtandoRocen. Yo carrete con reducidochennym paso EDS menos de la bobina con una bola completaDios. La bobina del estator es generalmente un gran número de bobinas conectadas entre sí de cierta manera. Para las imágenes conveniente y vívido de las bobinas y sus conexiones utilizan bobinas planes implementados. En este esquema, una superficie cilíndrica de la bobina del estator con convencionalmente desplegado en el avión, y todas las bobinas representan una sola vez, en forma de líneas rectas. El estator simple trifásico de dos polos de liquidación de la máquina se compone de tres bobinas (A, B, C), cuyos ejes se compensan en el espacio respecto a la otra en el 120 E. grados, es decir, 2 3
Figura 7.2. La ubicación de las bobinas en las ranuras de la base del estator polo de tono (Fig. 7.4). Esto se llama la bobina concentradadotochennoy. Cada bobina es una fase de cuerda.
Fig. 7.3. Cuando la tensión de paso de diámetro en ranurado ka ladoscanales transmitidos conforme al De acuerdo con GOST resultados de los bobinados del estator trifásico denotan lo siguiente : La primera fase del inicio ...... C1 - C4 final La segunda fase ..... "C2 -" C5 La tercera fase de ...... "NW -" C6 El diseño de la bobina del estator es en gran medida influenciada por las propiedades de las máquinas de corriente alterna, principalmente por su costo, la eficiencia y el rendimiento.
§ 7.2. Fuerza electromotriz de la bobina Rotación de los escenarios del campo magnéticoplyayas con las bobinas de los bobinados del estator, los lleva EMF. Valor instantáneode los CEM (B) una bobina con un número de vueltas ωK ek = Bδ 2 l ν ωk , (7.3) donde Bδ - Inducción magnética en el entrehierro entre el estator y el rotor de las máquinas eléctricas, T; ν = Π D1n1 / 60 = τ2rn1 / 60 = f 2τ 1 (7.4) - Velocidad lineal del campo magnético con respecto a la bobina fija, m / s; π D1 Τ = 2p - la longitud de la distribución de la superficiepunto del estator. En vista de (7.4) la fem instantánea Bobina ek = Bδ4τ l f 1wk (7.5)
Fig. 7.4. Concentrado en tres fases de liquidación: y - la ubicación de las bobinas en las ranuras del estator b - esquema detallado de la liquidación
Como ya se señaló, la forma de la fem ea depende exclusivamentecon respecto al calendario de distribución en la inducciónδ en el aire zazoeh. Sin embargo, incluso con diferencias no-uniforme (véase la Figura 6.2.) Calendario es la inducción no sinusoidal. Por lo tanto, la bobina CEM e ay no sinusoidal y, junto con la primera (principal) sinusoidalesEMF armónica modal contiene una serie de armónicos sine superior.
Fig. 7.5. Trapezoidal descomposición de la curva de los CEM en la serie armónica Debido al hecho de que la curva de los CEM es simétrica respecto al eje horizontal, que sólo contiene los armónicos impares (1, 3, 5, etc.) Con cierta aproximación, tomando la forma de un e fem trapezoidal (Fig. 7.5), podemos escribir la expresión siguiente de la serie armónica: 1 1 1 4 E e= (sin sin ω1t + 2 sin 3 sin 3 ω1t + 2 sin 5 sin 5ω1t + … + 2 sin sin ω1t), (7.6)
3
5
donde - Número de armónicos; ω1- La frecuencia angular del armónico fundamental. De (7.6) vemos que al aumentar el número de armónicos y su amplitud disminuye proporcional el pecado / 2 Y la frecuencia f = F1 , es decir, aumenta en proporción al número de armónicos. Por lo tanto, prácticainfluencia crítica en la forma de la CEM han armónicos por encima de la séptima. Así, como el problema de obtener en el estator bobinado fem sinusoidal se reduce a eliminar o debilitamiento dolorosa de los armónicos más altos en el seno nervuyu tercer lugar, quinto y séptimo. Desde § 1.10 es sabido que las corrientes y la fem de la tercera armónica en todas las fases de un bobinado trifásico coinciden en el tiempo (en fase). Poresto en una fem lineal (tensión) en los esquemas de conexión enbobina de una estrella o un triángulo el tercer armónico está ausente. Todo lo relacionado con el tercer armónico, también se extiende a un mayorShiyah armónica EMF, cuyos números son múltiplos de tres (9, 15, etc.) Considere la posibilidad de eliminar o reducir significativamente los armónicos superiores de la tercera parte, sobre todo el quinto o séptimo. Suponga que la curva de distribución del campo magnético y, junto con el primer armónico en1 contiene una quinta parte en5 (Fig. 7.6 a). Si, además debobina se hace con un paso diametral (y1 = Τ), el CEM de los armónicos primero y quinto (f 1 y e5) A ambos lados de la bobina (bobina) (Fig. 7.6, 6) se agregan aritméticamente. En este caso, el resultado del carrete EMF ek.l, Y por lo tanto, la fem en la bobina, junto con la primera mano contener y quinto armónico. Si el movimiento para reducir la bobina 15 paso polar, es decir, considerar la igualdad de y1= ( 4 5 )τ = 0,8τ,
Fig. 7.6. Acortar el paso en la liquidación 1/5τ
EDS es el quinto armónico e 5, A pesar de que induce en ranuras de los lados de la bobina estará en fase opuesta el uno al otro. Como resultado, la suma de la tensión en la bobina será igual a cero (Fig. 7.6, c) y la bobina CEM contendrá sólo la primera (principal) e CEM1 es decir, se vuelve casi sinusoidal. Del mismo modo, para la destrucción de la FEM armónica triángulo séptimobuetsya paso manteca, la bobina de 1 7 , Τ Polo terreno de juego, es decir, dar un paso igual a la bobina y1= ( 6 7 ) Τ τ = 0.857. La relación del paso C1 a polo tono se llama relativa bobinas de tono = Y1 / τ es generalmente un paso relativa tomar P = 0,80 ÷ 0,89, lo que proporciona un debilitamiento significativo de la FEM de los armónicos más altos. Desde la construcción de la figura. 7.6, muestra que el paso de la reducción, la bobina de la magnitud de la reducción relativa ε = 1 - β es el debilitamiento no sólo de los armónicos superiores de la CEM, y la FEM de la primera temporada (principal) armónico. Esto se explica por el hecho de que cuando el paso de diámetro (y1 = Τ) E primer armónico de la fem1k.d (Fig. 7.6, b) es igual a la suma aritmética de las fem inducida en ranuras de los lados de la bobina (E1k.d = 2E1), Bien reduciendo el tamaño de paso ε (Fig. 7.6, c) EDS en ranuras de los lados de la bobina se desplaza a cabo nutymi de la fase uno con el otro en un ángulo ε · 180 ° y la bobina CEM E1k.u determinado por la suma geométrica: E 1k.u = E 1 + E 1 cos (Ε · 180 °)
oído relativo .............. Factor de la velocidad k y υ: 1 º armónico ............... 5-I "............... 7-I "...............
4/5
6/7
1
0,951 0,975 1,000 0,000 0,433 1,000 0,573 0,000 1,000
En conclusión, cabe señalar que el acortamiento de la etapa de liquidación ranuras sólo es posible en los bobinados de dos capas (ver § 7.1). De una sola capa de liquidación se realizan con un paso diametral-d, por lo que la fem inducida en ellos, contienen armónicos significativamente mayor de los 5ºy 7 º orden. Esto limita el uso de bobinas de una sola capa en motores de inducción valorados en más de 15 a 22 kW.
§ 7.3. Fuerza electromotriz de los grupos de la bobina bobinados del estator se dividen en concentrados y distribuidos. Cuando una bobina concentrada todas las bobinas de una fase, coincidiendo con la forma del poste y el carrete a un grupo, el ajuste en dos franjas horarias, es decir, concentrado juntos y formar una gran bobina. Un ejemplo de una bobina puede ser de tres fase de liquidación se muestra en la figura. 7.4. Por varias razones, devanados concentrados no han sido difundidos. Una de las razones - la necesidad de cortar ranuras en las placas de la zona del estator grandes necesarios para acomodar el gran número de franjas horarias de las partes. Esto lleva a la necesidad de aumentar el diámetro externo del estator, y por lo tanto para aumentar el tamaño de la máquina. En bobinas distribuido todas las bobinas espaciados uniformemente alrededor del perímetro del estator. En este caso, la bobina de cada fase, coincidiendo con el polo, es decir, las bobinas de cada grupo de la bobina, ocupan más de dos ranuras, por ejemplo, cuatro, seis, etc Muy parámetro importante es el número de ranuras del estator bobinado, cayendo en el poste q1= Z 1 / (14:001 ), (7.10) donde m1 - Número de fases en la liquidación (por un bobinado trifásico m1 = 3). En una bobina concentrada, donde un par de polos tienen dos ranuras de cada fase, y todas las ranuras de la Z1 = 14:001, El número de ranuras enpolo y fase q = 1. En un sistema distribuido de liquidación q > 1. En la distribuciónnúmero Universo bicapa de la bobina del estator bobina de grupos en cada fase es igual al número de polos 2p, el número total de grupos de la bobina de tres-fase de liquidación A = 2pml. Por otra parte, el número de bobinas en el grupo de la bobina es igual a q1. Sin embargo, concentrados y distribuidosdividido liquidación difieren no sólo en el diseño. También hay una diferencia en el tamaño y la forma de las parcelas de FEM inducida en las bobinas concentradas y distribuidas. Para obtener una explicación que a su vez a la figura. 7.7, que muestra dos de una sola vez, bobinas de la fase de la bobina se concentran en dos franjas horarias (a), y los mismos dos bobinas que forman los grupos de la bobina y se concentran en cuatro ranuras (b). En el caso de una bobina concentrada (Fig. 7.7, a) la fem inducida en las dos bobinas están en fase, en cuyo caso el grupo £ bobina CEMr. Con es igual a la suma aritmética de las bobinas de los CEM: E r.c = E K1 + E k2. (7.11) En el caso de una liquidación distribuido dos bobinas pasadoque están en el espacio en relación a la otra en el ángulo γ Recreo. Por Esta fem inducida en las bobinas de los grupos de la bobina, se desplazó en la fase uno respecto al otro en un ángulo γ (B Fig. 7.7). Partiendo de este grupo, la distribución de la bobina de bobina CEMki Eg.r igual a la suma geométrica de las bobinas de los CEM, cuyo número es igual q1 :
q1
Е g.r = Е к 1
Como se observa en la figura. 7.7 dibujo vectorial, EMF concentrado de liquidación del grupo E de la bobinarcon más de una fem E distribuido liquidacióngr . Disminución
Fig. 7.7. Sobre el concepto de coeficiente de distribución Fem de grupos de la bobina en la transición de concentrados a las bobinas distribuidas se extiende a los campos electromagnéticos no es sólo el principio, pero los armónicos más altos. Para cuantificar esta disminución EDC disfrutar de la distribución de liquidación coeficiente que represente la relación entre la CEM: k p = (Eg.r /Eg.s) <1. El coeficiente de distribución de la liquidación de la primera armónica k p =
sin(0,5q1 ) q1sin( 0,5 )
(7.12)
- el ángulo de desplazamiento de fase entre los vectores de ranurado CEM, es decir, la fem inducida en los conductores, tendido en las ranuras del estator adyacentes, e-mail. grados: γ = 360p / Z 1. (7.13) Desde el ángulo de desplazamiento de fase entre los vectores de ranurado fem DE ν-ésimo armónico de ν veces la γ ángulo de la ranura, el coeficiente de distribución de la liquidación para cualquier armónica EMF es sin(0,5 q1 ) k pv = (7.14) donde γ
q1sin( 0,5 )
A continuación se presentan los valores del coeficiente de distribución de los armónicos de primero, tercero, quinto y séptimo de la CEM:
Número de franjas horarias por polo y fase q1... Coeficiente distribución k p
1 º armónico Tercero "............. 5-I "............. 7-I ".............
1
2
3
4
5
6
∞
1,000 1,000 1,000 -1,000
0,966 0,707 0,259 -0,259
0,960 0,667 0,217 -0,178
0,958 0,654 0,204 -0,157
0,957 0,646 0,200 -0,149
0,956 0,644 0,197 -0,145
0,955 0,636 0,191 -0,136
Los datos muestran que el aumento de q1 provoca una disminución relativamente pequeña en la distribuciónexpresiones para el armónico fundamental y de trascendencia que una reducción de armónicos más altos.
§ 7.4. Fuerza electromotriz de las bobinas del estator valor instantáneo de la CEM en la bobina del estator (7,5) ek = Bδ4 l τ f 1ωk . ESi toman la ley de distribución de la inducción magnética en sinusoidales espacio de aire (B δ = Bmáximo el pecado ω1 t), entonces el máximovalor máximo de la bobina CEM E kmax = Bmáximo 4 l τ f 1ωk (7.15) Cuando una ley de distribución sinusoidal significa la inducción magnética EnMié = (2 /π)BmáximoCuando Bmáximo = (2 / π ) B Mié (7.16) Luego, a partir de (7.15) y (7.16) obtenemos E kmax = 2πV Miéτ l f 1ωk (7.17) En cuanto al valor actual de la CEM, que E k = E kmax / 2 = (2π / 2 )B Mié τ l f 1ωk (7.18) El producto de la m del poste que divide por la longitud l es el área del paso polar, es decir, el ámbito de la magnéticaactual de uno de los polos. Luego, el producto BMié τ l = O, es decir, igual al del sistema operativonovnomu flujo magnético del estator. Teniendo en cuenta esto, y también que 2π / 2 = 4.44, obtenemos una expresión del valor efectivo de los CEM de la bobina con un paso diametral (y1 = τ ): E a F = 4.44f 1ωk (7.19) Para determinar los bobinados del estator fase de EDS al servicio de urgenciasC E bobina a multiplicado por el número de ka conectado en seriecanales en el estator fase de liquidación. Dado que el número de bobinas en Kathugrupo muscular es igual a q1Y el número de grupos de la bobina en una fase debobina es igual a 2p, el estator fase de liquidación se compone de 2pq1 bobinas. Teniendo en cuenta que el número de bobinas conectadas en serie en la fase de liquidación ω 1 = 2p q1ωa Obtener la EMF fase de liquidación cienGeneral (B): E 1 F = 4.44 f 1 k OB1. (7.20) En esta expresión k OB1 - Liquidación factor para el sistema operativonovnoy armónicos, teniendo en cuenta la reducción del armónico fundamental de la fem inducida en la bobina del estator debido al reducidobobinas cheniem tono y su distribución. Valor del coeficiente de liquidación determina multiplicando el coeficiente reducidola radiación k y1 y la distribución k p1 : k OB1 = k y1k p1. (7.21)
Para bobinas con un paso diametral k OB1 = k p1 La expresión (7.20) define el valor de los bobinados del estator EMF fase. En cuanto a la fem lineal, su valor depende de la conexión de los bobinados del estator: cuando se conecta Estrella E1L = 3 E1Y para Delta E1L = E1 .
Ejemplo 7.1. Estator del motor de inducción trifásico (véase la Fig. 7.1.) CUALQUIER diámetro de la mañana D1 = 435 mm, longitud l = 270 mm es el número de plazas Z 1 = 60. Paso en el estator bobinado ranuras y1 = 12, el número de vueltas en la bobina de los bobinados del estator ωk = 2. Determinar la FEM de una fase de liquidación Si la inducción magnética en el entrehierro Bδ T = 0,75, mientras que la frecuencia de la CA f 1 = 50 Hz, 2p = 4. Solución. 1. Polo de tono τ = πD1/ (2p) = π 435 / 4 = 341 mm, o divisiones τ = diente Z1/ (2p) = 60 / 4 = 15. 2. bobinas relativa echada β = y1/ Τ = 12/15 = 0,80. 3. Factor de velocidad de los pasos de liquidación (7,8) k ilo = Sin (β · 90) = sen (0,80-90 °) = 0951. 4. El número de ranuras por polo y fase en (7.10) q1 = Z1 / (14:001) = 60 / (4 · 3) = 5 5. Receso ángulo de (7.13) γ = Z60r /Z1 = 360 • 2 / 60 = 12 e -mail. grados. 6. El coeficiente de distribución de la bobina (7.12) k p1 = sin(0,5q1 ) = sin(0,5 5 12) = 0.957 q1sin( 0,5 )
5 sin(0,5 12)
7. Liquidación de la relación (7.21) k sobre1= K y1 k p1= 0,951 · 0,957 = 0,91. 8. El flujo magnético principal -6 -6 F = (2 / π) B δl1 τ 10 = (2 / π) 0,75 · · 270 341 · 10 = 0,044 Wb. 9. El número de bobinas conectadas en serie en la fase de liquidación ω1 = 2p ωk q1 = 4 · · 5 2 = 40. 10. EDS bobinas de la fase del estator de (7.20) E1 F = 4.44 f 1y ω1 k o61 = 4,44 • 0044 • 50 • 40 • 0,91 = 357 V. Valor de la fem lineal de la bobina depende del esquema de conexiones: al conectar un E estrellasl = 3 E1 = 3 • 357 = 618 A, y los triángulos cuando se conectacom El = E1 = 357 V.
§ 7.5. Diente armónica fem La presencia de los dientes y las ranuras en la superficie del estator crea aire desigual
Fig. 7.8 Programa de inducción magnética del armónico fundamental en1, armónica distorsionada en el dientez brecha. Por esta razón, todos los componentes armónicos del campo magnético causado por no sinusoidalesStu curva de inducción magnética (véase la Figura 6.2.) adquieren zubchatuya la forma. Cada una de estas accionesconjugado induce armónicos en el estator bobinado dos EDS: adecuadafrecuencia vennoy f v y el diente. efectos prácticos sobre el funcionamiento de la máquina puede tener un diente EMF campos de los principales armónico (Fig. 7.8). Valor instantáneo de esta fem e z = E zmax el pecado ω1 t cos 2Q ω1 t (7.22) o, dado que el pecado ω1 t cos 2Q ω1 t = 0,5el pecado(ω1 t + 2Q ω1 t) + 0,5 sen ( ω1 T-2T ω1 t), obtener e z = 0,5 E zmax [El pecado (2T +1) ω1 t - sen (2Q - 1) ω1 t], (7.23) donde Q = Z1/ (2p) - El número de ranuras por polo. De (7.23) implica que la FEM dientes de los principales armónicacampos clave se puede descomponer en dos componentes con valores de amplitud iguales, pero diferentes htotami: fz / = (2T +1) f 1 (7.24) f z / / = (2T-1) f 1
Fig. 7.9. Bisel ranuras (a) y pieza polo inclinación (b)
Por ejemplo, cuando 2p = 4 Z1 = 24 y f 1 = 50 Hz principales armónicacampo de Mónica causas EMF diente con frecuencia: f z/ = (2 • 6 + 1) 50 = 650 Hz (13 º armónico); f'z/ / = (2 • 6 - 1) 50 = 550 Hz (11 º armónico). Los efectos nocivos del diente armónica EMF puede ser expresada en el hecho de que causan pérdidas adicionales en la máquina y tener un índice más alto, tienen un efecto de obstaculizar en la línea. Desde la etapa de reducción de las ranuras de la bobina1 siempre se multiplican el número de dientes, no se puede reducir el diente armónica EMF. Medio eficaz de reducir los armónicos de dientes de los CEM - ranura de bisel o biselados piezas polares (en máquinas síncronas). Normalmente, esta caída de flujo es una división de retén (Fig. 7.9). Cuando los surcos bisel o piezas polares EMF Institutodutsiruemye en una serie de puntos sucesivos a lo largo de la longitud del conductor, se desplazará en la fase uno respecto al otro. Esto conduce a una disminución en el conductor EMF, registró la tasa de coeficienteranuras sa k ck = donde τ y - en las divisiones de los dientes.
2 sin( c 90 / )
c
Cuando Bisel retén ranuras por división t1 para el primer armónicoarmónica coeficiente k CKL ≈ 1, y para los armónicos para los dientes k CKV "1. Por ejemplo, cuando 2p = 4 Z1 = 48 y las ranuras de inclinación de un dientedivisión tsovoe (c = 1) para el armónico fundamental (v = 1) El índice de ranuras de bisel k CKL = 0.995, para el diente armónico (v = 13) el coeficiente k ckl3 = 0,590.
Preguntas de la prueba 1. ¿Qué es un paso en los surcos de liquidación, y cuál debería ser su valor? 2. ¿Qué componentes armónicos se puede descomponer en la curva no sinusoidal de la CEM inducida en el estator? 3. Lo que reprimir a los armónicos superiores de la CEM en el estator? 4. ¿Cómo puede debilitar el diente de voltaje armónico en el estator?
CAPÍTULO 8 • Los tipos básicos de bobinados del estator
§ 8.1. Trifásico de doble capa de liquidación con un número de ranuras por polo y fase Según el diseño de máquinas para el devanado del estator ca se dividen en dos y una sola capa. En uno de dos capas el lado de la bobina de enclavamiento ocupa la mitad en la ranura de su altura, y la otra mitad de la ranura pertenece al otro lado de la bobina (Fig. 8.1 a). En un estator de una sola capa de liquidación de cualquier lado de la bobina de enclavamiento ocupa el surco completo (fig. 8.1, b). Tenga en cuenta la aplicación del principio de las tres fases de dos capas de liqui dación con una serie de ranuras por polo y fase q1 igual a 2, 3, 4,etc. En este caso, la l iquidación de cada fase es q1 ranuras en cada poste de la división. Por lo tanto, para la formación de bobinas de tres fases de la capa de base del estator del diente dentro de cada polo de la división debe ser dividido en tres zonas de q 1 ranuras en cada zona. Considere el procedimiento de construcción del plan ampliado de tres fases de dos capas bobinados del estator, por ejemplo, tiene los siguientes datos: m número de fases = 3, número de
polos 2p = 2, el número de ranuras en la base del estator Z1 = 12, y la bobina de la echada de ranuras diametrales, es decir, y1 = Τ. Tono de vueltas Y1 =Z1/ (2p) = 12 / 2 = 6 ranuras por polo, el número de ranuras por polo y fase q1 = Z1/ (m1 *2p) = 12 / (3 2) = 2 surco; Receso ángulo γ = 360 p/Zl = 360 01/12 = 30° grados. ángulo de desplazamiento entre los ejes de las bobinas de la fase es de 120 e. grados, de modo que el cambio entre las bobinas de la fase A, B y C, expresada en las ranuras, λ = 120 / γ = 120/30 = 4 ranura. En la superficie ampliada del estator: ranuras (Z1 = 12) y el paso polar (2p = 2), y luego notar la zona q1 = 2 ranuras por polo y fase (Fig. 8.2, a), con la distancia
Fig. 8.1. Ubicación lados bicapa ranurado (a) y de una sola capa (b), de la bobina del estator entre la superficie de cualquier fase en un paso de polo y el área de la misma fase en otro paso de polo debe ser igual pero el r anur as por polo= 6 ranuras. A continuación, tenga en cuenta la distancia entre el inicio de bobinas de la fase λ = 4 ranura.
Representado en el diagrama (Fig. 8.2, 5) la parte superior (línea continua) e inferior (líneas punteadas) ranurado por las bobinas de la fase A (bobinas de 1,2, 7 y 8). La parte superior de la bobina 1 (slot 1) la parte frontal de la línea con la parte inferior de la misma bobina (ranura 7), que, a su vez, acoplable a la parte superior de la bobina 2 (ranura 2). La parte superior de la bobina 2 (Fig. 8.2, b) en la parte frontal de la línea con la parte inferior de la misma bobina (espacio 8) y obtener el grupo de primer carreten, la liquidación de la fase A (H1A K1A). Del mismo modo, se obtienen los grupos de segunda bobina de la fase A, que consta de bobinas conectadas en serie 7 y 8 (H2A-K2A). grupos de la bobina conectados en serie contador, que se unen a la K2A K1A. Fijación del comienzo de la primera bobina grupo H1A a la liquidación S1, y el comienzo de la segunda tirada de H2A - C4 llegó a la conclusión, se obtiene de la fase de liquidación A. Introducción a la mezcla de ranurado lados de las bobinas en la fase:. A Guns 5 I 6 (primer grupo katushech libre) y las bobinas de 11 y 12 (el grupo segundo carrete). Hacer lo mismo con la fase de bobinado y la conexión de grupos de la bobina de bobinas de la fase, como se hizo en la fase de liquidación A, se obtienen las bobinas de la fase de la fase B (C2-C5) y la fase C (SP-C6). El esquema final detallado de los tres-fase de liquidación se muestra en la figura. 8.2, a. mayor de doble capa de la bobina para máquinas eléctricas de CA recibió el de distribución. Esto se debe a una serie de ventajas, de los cuales el principal es la posibilidad de una reducción de las bobinas del terreno de juego, lo que da, a su vez, vozzhnost a la aproximación de la forma de la EMF a una sinusoide (ver § 7.3). Sin embargo, las bobinas de doble capa
sin inconvenientes es la dificultad en la aplicación de la instalación de máquinas-herramienta de liquidación, así como dificultad en la reparación de los daños aislamiento del bobinado ranurado conductores de la capa inferior. Roll grupo llamó al número de bobinas de forma secuencial interconectados, que se encuentran en las ranuras adyacentes, y pertenecen a una fase de liquidación. Cada carrete grupo ha q1 bobinas conectadas en serie. Koliichestvo grupos bobina en fase de liquidación es igual al número de polos. El número total de grupos de la bobina en la bicapa bobina es igual a 2pm1. grupos de la bobina por bobinados del estator fase se pueden conectar en serie o en paralelo, lo que afecta al número de ramas en paralelo a la disolución. Fig. 8.2, b se muestra la conexión en serie de dos SCtushechnyh bobinas de la fase de grupo, que exige el extremo inferior del grupo de primera bobina (K1A) relacionada con la concentración más bajael anillo del grupo de segunda bobina (K2A), y los extremos superiores de la salida a los terminales
Fig. 8.2. El procedimiento para la construcción de los circuitos de expansión en tres fases de dos capas del devanado del estator: Z1 = 12, 2p = 2, y1 = 6 q1 = 2 fase de liquidación (C1-C4). Con esta conexión Katugrupos musculares EMF fase de liquidación es la suma de la fem de los grupos de la bobina. Fig. 8.3 y muestra la conexión en serie de cuatro grupos de la bobina. Los grupos de primero y segundo están conectados por el extremo inferior de los grupos segundo y tercero se conectan los extremos superiores, tercero y cuarto - bajo, pero los resultados de liquidación en la faserelacionada con los extremos superiores de los grupos de primera bobina y cuarto. Para la conexión de los grupos de la bobina de cada fase de liquidación, independientemente del número de polos de la máquina contiene una rama paralela (una1 = 1). Las dos capas de liquidación en cada fase tiene 2p los grupos
de la bobina, por lo que mediante la combinación de todos los grupos en paralelo, se obtiene de la liquidación, que consiste en 2p ramas paralelas (y1 = 2p). Fig. 8.3, b se muestra la conexión en paralelo de cuatro naves espacialesgrupos tushechnyh: una bobina de conclusión (C1) conectado a los extremos superiores de los grupos impares (I y III) Y los extremos inferiores de los grupos de pares (II y IV), Los extremos restantes de los grupos de la bobina se unenNy una conclusión diferente
Fig. 8.3 Métodos para la conexión de grupos de la bobina fase de liquidación (C4). Tal procedimiento degrupos de compuestos se explica de la siguiente manera: cerca de EDS se extiende grupos de la bobina de una fase de liquidación se movió en la fase relativa entre sí por 180 °, ya que estos Katugrupo muscular ubicadolozheny en raznoimenpolos GUBERNAMENTALES. Por lo tanto, a los CEM rad mentir fase de liquidación de la bobina grupos coincidieron en fase, es necesario para conectar los extremos de cambio. Si la mitad de los grupos de la bobina de cada fase de liquidación conectados en serie en una rama, y luego las dos ramas en paralelo, tenemos la serie com concurrente (mixta)grupos de la ecuación de la bobina con dos ramas paralelas en fase de liquidación (y1 = 2). Para fem ramas paralelas eran idénticos en todos los rama paralela incluye grupos de la bobina a través de uno. Así, en una rama paralela son Katu inclusogrupos musculares, y en otro - todos los impares (Fig. 8.3, c).
Fig. 8.4. El plan detallado de dos de las tres fases de la capa de liquidación estator con un corto paso: Z1 = 24, 2p = 4; y1 = 5
Ejemplo 8.1. Realizar un esquema detallado de las tres fases de dos capasracias a la reducción relativa del terreno de juego p = 0,83 con los siguientes datos: 2p = 4 Z1 = 24, la conexión de los grupos de la bobina es constante. Solución. El número de ranuras por polo y fase en (7.10) q1 = Z1/ (14:00) = 24 / (4 3) = 2 Receso ángulo de (7.13) γ = Z60r / Z1 = 360 • 2 / 24 = 30 e -mail. grados. Cambiar entre los ejes de las fases (en las ranuras) λ = 120 / γ = 120 / 30 = 4. bobina de la echada de los surcos y1 = ßz1/ 2p = 0,83 • 24 / 4 = 5 Fig. 8.4 muestra un diagrama detallado de la liquidación. § 8.2. Trifásico de doble capa de liquidacióncka con un número fraccionario de ranuras por polo y fase En los generadores síncronos de gran alcance de varios polos (hidroeléctricageneradores) (véase cap. 19) es prácticamente imposible de realizar enbobinas del estator con una serie de ranuras por polo y fase q1"1, lo que equivale a un enteroel número de desechos, ya que requeriría que el estator también ranuras de Z1 = 2pm1q1. En este caso, la bobina del estator opera con una fracción q 1. Estas bobinas tienen un ciertoThoroe ventaja sobre bobinas con un q1Así como permitelyayut para valores pequeños q1 sistema EDS para obtener casiforma sinusoidal. Estator bobinado con fraccionarios q1 en motores de corriente alternaka se utiliza principalmente para la producción en masa, cuando para la fabricación de las placas de los motores de la base del estator de nuevonúmero personal de polos utilizar el mismo sello. En este caso, uno de los valores da 2p q1 ≠ y. horas (número entero). Fraccionario q1 se puede representar como q1 = A + b / c = (ac + b) / c. (8.1) Es obvio que los números b, c, ca + b no tienen ningún divisor común. En vista de (8.1) el número de ranuras del estator Z 1 = 2pm1q1 = 2RM 1 (Ac + b) / a . (8.2) Si c no es divisible por m1, La liquidación con fraccionarios q1 devanado equivalente con un q1ekv = Ac + b. Desde q1ekv más realdimensiones (parciales) q 1 a la vez [véase (8.1)], entonces el número equivalente de franjas horarias Z1ekv de ser válidos Z1 a la vez. Por lo tanto, el estator trifásico bipolar con bobina Z1 = 9 es el número de ranuras por polo y fase q1 = Z1/ (14:001) = 9 / (2 • 3) = 1 1 2 ,
o, por (8.3) q1= (Ac + b) / c = (2 + 1) / 2 = 1 1 2 , donde c = 1, = 2, b = 1. Por esta parámetros equivalentes de liquidación se q1ekv q1c = = 1 1 2 • 2 = 3; Z1ekv = Z1c • 2 = 9 = 18 Mostrar los dientes del estator equivalente Z 1ekv = 18 (Fig. 8.5 a) y derrotar a su división en las zonas de polos de fase, numerados ranuras del estator real (Z 1 = 9). Estos espacios se ubicarán entre los surcos equivalentes. Desde el diseño de los surcos se puede ver que cada fase de liquidación es de los dos grupos de la bobina, con un grupo SOStoit de dos bobinas, y otra - de uno. Mostrar Katugrupo muscular de la fase A (fig. 8.5, b) combinar sus seguidorespero (en contra) y se denota por los resultados de esta fase de bobinas C1 y C4. Del mismo modo, ejecute el sistema de bobinas de la fase de las fases B y C.
Fig. 8.5. Tres fases del estator bobinado con fraccionarios q1 En este ejemplo, la liquidación con q1 = 1 1 2 Cada grupo consta de dos bobinas no ser igual al número de piezas de bobinas: una parte del rollo del grupo - una bobina, y otros - las dos bobinas. Así, cada grupo de la bobina ha lugar alternando bobinas, denotado por 1 - 2. Si la fracciónsu parte q 1 diferencia de 1 / 2, la alternancia de las bobinas de cada grupo de la bobina será diferente [10]. La alternancia de las bobinas en el grupo de la bobina está sujeta a la siguiente regla: el número de dígitos de fracciones iguales alternando con un denominador [ver incorrecta (8.1)], y la suma de estos números es el numerador de la fracción de CA incorrecta + b.
§ 8.3. De una sola capa bobinados del estator Tres fase de liquidación. En las bobinas de una sola capa, cada ladobobina de Ron llena la ranura de la base del estator (ver fig. 8.1 libras). En este caso, el número de grupos de la bobina en cada fase es
igualpero el número de pares de polos, por lo que el número total de grupos de la bobina en una sola bobina de la capa es igual a RM1. bobinados del estator de una sola capa se dividen en concéntricasSkie y plantillas. En la espiral concéntrica de liquidación de cada uno de los grupos de rollo de diferente ancho y dispuestas concéntricamente. Pasos en las bobinas de la bobina, fuera de los grupos de la bobina, no son idénticos, pero su valor medio y1cp = Z1/ (2p). Por lo tanto, para las tres fases de una capa concéntrica de liquidación Z1 = 24, 2p = 4, tenemos1CP= 24 / 4 = 6 ranuras; q1 =Zl/ (2pm1) = 24 / (4 • 3) = 2. En consecuencia, los grupos de la bobina de cada fase de liquidación consta de dos bobinas dispuestas concéntricamente. Pasos de estas bobinas: una 11 = 7 y12 = 5. El diagrama detallado de la liquidación (2p = 4; Z1 = 24; q1 = 2, y1CP = 6) se muestra en la figura. 8.6, y.
Fig. 8.6. Tres fases de una sola capa estator bobinado encuentra conposición de las partes frente a dos planos: y - esquema detallado, b - la ubicación de las piezas frontales Considerado por una sola bobina de la capa se llama en dos planos en la parte delantera de la espira paZNY vuelo y dispuestos en dos planos (Fig. 8.6, b). Tal diseño de la bobina se evita cruzar las partes frontales de las bobinas que pertenecen a distintas fases. Con un número impar de número de pares de polos de grupos de partes frontales que tampocoincluso. En este caso, una bobina de grupos han detransición lat empresas dvoyakoizognutoy parte frontal. El uso de bobinas de diferentes tamaños, ka generadoresgrupo tushechnye, conduce al hecho de que el carrete de la concentraciónbobinas gástrica tienen diferentesresistencia eléctrica nye. Esto debe tenerse en cuenta al determinar el tamaño de las bobinas de la bobina de la formación de grupos de la fase de liquidación. Es necesario que todas las bobinas de la fase haYa sea que la misma resistencia, por lo que debe contener el mismo número de diferentes tamaños grupos de la bobina. La principal ventaja de una sola capa concéntricamadeja - la oportunidad de aplicarde instalación de la máquina herramienta. Esto explica el amplio usode este tipo de bobinas del
estator en motores de inducción de hasta 18 kW, unproducción que normalmente tiene un carácter de masas. La falta de concéntricos bobinas - la presencia de las bobinas de diversos tamaños, lo que complica un tanto la fabricación de la mano de cuerda. Esta deficiencia se da en el patrón de las bobinas de una sola capa, ya que sus bobinas tienen la misma medida y se puede fabricar en una plantilla común. Además, todos los bobinas de los devanados tienen la misma resistencia, y la parte delantera es más corta que en los bobinados concéntricos, lo que reduce el consumo de cobre. Como ejemplo, considere la plantilla de la bobina (figura 8.7 a) de la máquina de dos polos con tres bobinas en el grupo de la bobina. secciones trapezoidales facilita la localización de la parte delantera de la bobina (Fig. 8.7,6). La principal desventaja de todos los tipos de una sola capa de liquidación es la incapacidad para el uso en bobinas con un pequeño paso que es necesario mejorar las propiedades de trabajo de las máquinas de corriente alterna (ver § 7.2). Una fase de liquidación. Esta bobina del estator funciona de manera similar a la primera fase de un sistema trifásico liquidación, con la única diferencia de que las bobinas de los devanados ocupan dos tercios de las ranuras de la base del estator. Este diseño hace que sea una liquidación más económica, ya que el relleno
Figura 8.7. Tres fases de una sola capa de plantilla del estator bobinado el restante 1 / 3 de las ranuras del estator se incrementaría el consumo de cobre para la fabricación de enrollar en 1,5 veces, es decir, 50%, y la FEM debobinas se han incrementado en sólo el 15%. Para una sola fase de liquidación (m1 = 1), que ocupa dos tercios ranuras en el estator, la formala coeficiente de distribución (ver § 7.3) tiene la forma sin(60v) k pv = (8.3) q1sin( 60v / q1)
Fig. 8.8. Monofásico de una sola capa de liquidación cientoro: 2p = 2; Z1 = 12; q1 = 4 el pecado60 ° υ = el pecado 180 ° = 0. De esto se deduce que en la sola fase de liquidación, que ocupa 2 / 3 ranuras en el estator, no hay EMF tercer armónico. Fig. 8.8 muestra la monofásico de una sola capa de liquidaciónki. bobinas de una sola fase puede ser de doble capa. Para el tercer armónico CEM (υ = 3) el numerador de (8.3)
§ 8.4. Aislamiento del devanado del estator Aislamiento eléctrico de liquidación - el elemento más crítico de la máquina, en gran medida determina su tamaño, peso, coste y fiabilidad. Ranurado de los bobinados del estator se encuentran en las ranuras (Fig. 8.9), que puede ser un medio cerrado (a), semi-abierto (b) y abierto (c). Antes de colocar el cable de la bobina 4 tapa de la ranura de una ranura de superficie (gabinete) de aislamiento 2 como cajas de ranura. Este tipo de aislamiento debe ser no sólo razonable, necesaria
Fig. 8.9. Ranuras del estator electricidad, sino también mecánica la fuerza, ya que en él son importantes fuerzas mecánicas que surgen en el proceso de paMotores de máquinas, y especialmente durante la construcción (sellos) hilos para bobinas electromagnéticas en las ranuras. En la parte inferior de la ranura tiene una junta de 1.
aislamiento eléctrico de los conductores de los demás siempre aislamiento Vítkov, por lo que las máquinas a la altura de 660 con aislamiento de hilos para bobinas electromagnéticas, y con una tensión de 6000 V y por encima de este aislamiento requiere amplificación de cada aislamiento del conductor Vítkov especial. En las dos capas de liquidación entre las capas apiladas lavadora 3. Surco cerrada cuña 6, en virtud de que por lo general también puso junta de aislamiento 5. Manera de aislar la ranura y utiliza materiales de aislamiento dependerá del tipo de liquidación, su tensión de funcionamiento y temperatura de sobrecalentamiento. Al elegir los materiales aislantes para la ranura de aislamiento es imperativo que todos los materiales presentaron resistencia térmica similar. Los materiales de aislamiento utilizados en los bobinados de máquinas eléctricas y transformadores, se dividen en cinco clases de resistencia al calor, a diferencia de unos a otros la temperatura máxima admisible de calefacción: Clase de temperatura Aislamiento ... ... ... ... ... .... Máxima permitida Temperatura, ° C ... ... ... Temperatura ambiente de funcionamiento temperatura del bobinado, ° C..
Un
E
En
F
H
105
120
130
155
180
75
75
75
115
115
Clase de aislamiento también define el valor de la temperatura de funcionamiento estimado en el cálculo de la resistencia de la bobina. En los últimos años, de los bobinados del estator a una tensión de hasta 660 se aplican sobre todo el alambre con el esmalte de aislamiento marcas PETV y vueltas PET-155 y la sección transversal rectangular. El principal material de aislamiento de los bobinados del estator son: máquinas de baja tensión (hasta 660) - plenkosintokarton, lakotkaneslyudoplast electrones, y los vehículos de alta (6000 en adelante) - cinta stekloslyudoplastovaya, fibra de vidrio, etc Con el fin de mejorar el uso de las máquinas sobre, es conveniente aislamiento de las bobinas en las ranuras de ocupar menos espacio. Para evaluar el uso de los surcos cuadrados utilizados por ciclo de trabajo del surco conductores aislados 2 k n =N n1 d de /S n' (8.4) donde Nn1 - Número de conductores en la ranura; dde - Diámetro del conductor aislado, mm; S' n Ranura casilla ocupada por la bobina (sin cuña), mm2. Cuando se utiliza el cable de la bobina de sección circular (ranuras medio cerrados) para el manual de apilar bobinas k n = 0,70 ÷ 0,75, para la cama por la que se cierne sobre statoroobmotochnyh k n = 0,70 ÷ 0,72. En las máquinas de alta tensión, las ranuras del estator se abren, porque sólo en este caso nos puede proporcionar un aislamiento de la ranura fiable.
Preguntas de la prueba 1.Nachertite detallado plan para el estator de tres fases de dos capas de liquidación con conexión en serie de grupos de la bobina para un determinadoopciones GUBERNAMENTALES a continuación:
Opciones El número de polos 2p ... Número de franjas horarias Z1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2 24
4 24
6 36
4 36
2 18
2 36
2 30
8 48
4 48
4 30
2.Como para cambiar el EMF liquidación con 2p = 6 si la conexión serie de grupos de la bobina cambiado en paralelo? Dibujar diagramas de estos compuestosciones. 3.Pochemu parte frontal de la capa de bobinas concéntricas tener un avión? ventajas y desventajas 4.Kakovy Cheetah liquidación cienTori? 5.Pochemu estator de una sola fase de liquidación se establece en 2/3 ranuras? 6.How separados por materiales aislantes para la resistencia al calor?
Capítulo 9 • magnetomotriz fuerza de los bobinados del estator
§ 9.1. Fuerza magnetomotriz bobina concentrada Al analizar las bobinas SMD comenzará a partir de los siguientes: un MDS) de liquidación alternando los cambios actuales en el tiempo y, al mismo tiempo se distribuye de acuerdo al perímetroestator py, es decir, el MDS es una función no sólo tiempo, sino también el espacio; b) la corriente en el estator sinusoidales, y por lo tantoEn consecuencia, el MDC y la liquidación es una función sinusoidal del tiempo; c) un espacio de aire alrededor del perímetro del estatores decir, constante, un núcleo de rotor cilíndricos; d) la corriente en el rotor bobinado está ausente, es decir, el rotor no genera un campo magnético. Considere la posibilidad de una máquina de CA de dos polos con una bobina concentrada de una fase de liquidaciónestator ki con el paso 1 = Τ (Fig. 9.1 a). Al paso La investigación actual a través de esta liquidación hay un flujo magnético que, al estar confinado en el campo magnético de doble límiteσ supera la brecha entre el estator y el rotor. Debido al hecho de que la bobina del estator se concentrapara dos franjas horarias, el calendario de esta liquidación MDS tiene la forma de dos rectángulos: el positivo y negativoel negativo (Fig. 9.1, b). La altura de cada Fase corresponde con el MDC, necesaria para producir el flujo magnético a través de un espacio de aire de σ, es decir, 2 I 1 ωk F k= 0,5 I máximo ωk = 0,5
(9.1)
donde1 - Valor eficaz de la corriente de la bobina. Para una bobina concentrada MDS se puede ampliar en la serie armónica, es decir, representada como la suma de MDS con una distribución sinusoidal en el espacio: 4 1 1 1 f( α ) = F k (cos α - cos3α + cos5α - ± cos υα ) (9.2)
3
5
donde α Es el ángulo espacial (fig. 9.1, b). (9,2) que el MDC se concentró estator bobinadoAR contiene los armónicos impares fundamental y superior, cuyas amplitudes son inversamente proporcionales a la orden de los armónicos υ.
Valor instantáneo de cualquier MDS armónico depende de la proposición espacial de sus coordenadas con respecto a la medida a partir dees el ángulo espacial α (B Fig. 9.1). Esta dependencia en el tiempoarmónicos son diferentes, es decir, MDS armónica tienen una periodicidad diferente en el espacio definido por la ley cos υα . Por lo tanto, el MDC llamados armónicos espaciales. Armónicos y MDS tienen dependencia del tiempo, porque la bobina es de corriente alterna. Pero la dependencia del tiempo de todos los armónicos de la misma y determinada por la frecuencia de la corriente en la bobina. En consecuencia, todos los armónicos espaciales son proporcionales a el pecado ωt . Hemos discutido en los capítulos anteriores, los componentes armónicos de corriente y la FEM se llama armónicos temporales. la frecuencia temporal de estos armónicos se determina por el número de armónicos (7,6).
Fig. 9.1. MDS-fase de la bobina concentrada estator La amplitud del primer armónico espacial de MDS (9,2) 4
4 2
2
F k1 = F k =
I 1ωk = 0,9 I 1 ωk (9.3)
La amplitud de los armónicos espaciales υ-Ro fin F kv = F k1 / υ = 0,9 I 1 ωk / Υ (9.4) La dependencia del MDC de cualquier armónico de la época y α ángulo espacial está dada por f kv = ± F kv el pecado ωcos t υuna.(9.5)
Con el aumento de número armónico aumenta su periodicidad espacial. Por lo tanto, el número de polos de armónicos espacialesMDS Nike es de 2pv = 2pυ. flujo magnético útiles en la máquina crea la corriente alterna fundamentales armónico de MDS, pero los armónicos más altos espacialMDS Mónica suelen tener un efecto perjudicial sobre el coche (la acción de los armónicos superiores de los SMD examinados en los capítulos siguientes).
§ 9.2. M.m.f. distribuidos liquidación Fig. 9.2 y muestra el estator bobinado grupos de la bobina, que consta de tres bobinas. horario de MDS de la armónica fundamental de cada una de estas bobinas es una sinusoide
valor máximo (FK1Coincide) con el eje de la bobina correspondiente, por lo que los vectores de bobinas SMD F1k1,F2k1 y F3k1un cambio espacial en el ángulo γ, es igual al ángulo de la ranura compensar bobinas de la bobina en relación con cada γ otros.
horario de MDS de la armónica fundamental de todo el rollo es también sinusoide obtiene sumando las ordenadas de sinusoides MDS bobinas de la formación de grupos de la bobina. El valor máximo de este horario Fr1 coincide con el eje bobina secundaria.
Fig. 9.2. IBC principales armónica distribuidos de liquidación estator En cuanto a los armónicos de la imagen del vector de MDS, vemos que la amplitud de la bobina de MDS de la fundamental armónica (Fig. 9.2, b) se determina por la suma geométrica de los vectores de los valores de las bobinas amplitud MDS: Fr1 = F1K1 + F p.2 + F1K3 , Es decir, similaresDel mismo modo la definición del grupo de la bobina CEM (ver fig. 7.7 libras). Tiemposcia es sólo en el hecho de que los vectores de las bobinas de los CEM se pasó de respecto a uno en la γ - ángulo de fase de la EDS en relación unos con otros (ángulo temporal), mientras que la adición de MDC ángulo γ es el ángulo espacial de las amplitudes de desplazamientolos valores de las bobinas SMD (γ '= γ). Si todos los del grupo de bobina se concentra en dos franjas horarias (γ '= 0), el MDS resultante
será determinada por la suma aritmética de las bobinas SMD, es decir, Fr1 = Fk1 q1. Por lo tanto, la distribución de las bobinas en las ranuras conduce a una disminución en el grupo de la bobina MDS, que tiene en cuenta el coeficiente de distribución de liquidación (véase § 7.3). Para el MDS fundamentales armónica, esta disminución es pequeña, pero para los armónicos más altos espacial es significativo. La amplitud de los armónicos espaciales de la bobina distribuida liquidación F rv = F kv q1 k pv = (0,9 / v) I 1ωk q1 k pv, (9,6) donde k pv - Coeficiente de distribución. Por ejemplo, la amplitud del armónico fundamental de la MDS F r1 = F k1 q1 k p1 . (9.7) Si su máquina tiene varios pares de polos (p> 1), a continuación, q1Igual a un número entero, por simetría, liquidación MDS parcela EN cada par de polos se repetirá, de manera que (9.6), derivado del Grupo de rollo, es válido para la fase de MDSBobinas F r . Reemplazar en (9,6) el número de vueltas de la bobina ωk en el número de vueltas de las bobinas de fase ω1. Por una sola bobina de la capa de conexión en serie de bobinas ω1 = p ql ωk Cuando ωk = Ω1 / (Pq1 ) (9-8)
Usando (9.6) y (9.8), obtenemos para el armónico fundamental
F rv= (0,9 / v) I 1 ω1 k pv / P , (9.9)
(9.10) He aquí, yo1 - La corriente en la fase de la bobina. Para la conexión de todas las bobinas de la fase I bobinas1 = Ia. La expresión (9.9) es válida para las dos capas de liquidación, para lo cual ω1 = 2p ql ωk Dado que el número de vueltas en el bobinado de dos capas ωk.dvuhsl. ωK .Es decir, ω = 0,5 ω . F r1 = 0,9 I 1 ω1 k p1 / P
Medio eficaz de suprimir la mayor espacialarmónicos gubernamentales son: acortamiento de la bobina de la echada (ver § 7.2), el uso de bobinas distribuidos (ver § 7.3) y las ranuras de inclinación (ver § 7.5). Disminución de la amplitud del estator fundamentales MDS armónica liquidación factor a tener en cuentasobre [Ver (7.21)]. En cuanto a la ranura de bisel, que tiene prácticamente ningún efecto sobre la magnitud del armónico fundamental de MDS (ver § 7.5). En vista de la amplitud de la fase de liquidación del estator MDS F rv = (0,9 / v) I 1 ω1 k sobre / P (9.11) para el armónico fundamental F r1 = 0,9 I 1 ω1 k sobre / P (9.12) estator MDS-fase de liquidación es directamente proporcional a la corriente alterna en esta liquidación (FF1 I1). La corriente alterna en cada período de toma instantánea diferentes los valores + I1max a - I 1max.En consecuencia, el MDS-fase de liquidación pulsos de corriente a una frecuencia f 1 Tomando los valores instantáneos a varios (de + FF1Para - FF1) En cada paso polar. Cuando Todos los componentes armónicos de la MDS pulsan con la misma frecuencia.
§ 9.3. Magnetomotriz fuerza de los bobinados del estator trifásico Cuando se activa en los bobinados del estator trifásico en una red de corriente trifásica en las bobinas de las corrientes de fase aparecen, se movió en la fase (en tiempo) respecto a la otra a 120 E. grados (Fig. 9.3, a): I Un=I Amax el pecado omega.t;i B = I Bmax sm (omega.t -120 °); iC = I Cmax el pecado(Ωt - 240 °).
(9.13)
Actual de cada bobina genera un MDS pulsante, y el efecto acumulativo de estos MDS MDS genera un resultado, el vector de la cual gira en relación con el estator. Principio de Educación tendrá en cuenta en un espacio de rotación MDSmás simple de tres fases de dos polos de liquidación, cada fase de los cuales consta de una bobina única (q1 = 1). arrollamientos de fase están conectados por una estrella y se incluyen en la red de corriente trifásica (Fig. 9.4). Un número de construcción del vector de MDS bobinado trifásico, que corresponden a diferentes puntos en el tiempo marcado en el gráfico de la figura. 9.3, y los números 0, 1, 2, 3. En el tiempo 0 la corriente en la fase A paes cero, la fase B tiene un sentido negativo, y en la fase C - positivo. Estas líneas de cuenta corriente en la figura. 9.3, b. Porasí que de acuerdo con las ranuras de los lados de la bobina detableros de determinar la dirección de MDS actual F1 de tres fases bobinados del estator (el vector se dirige verticalmente hacia abajo). En el momento de una corriente en la fase de liquidación B es cero, la liquidación de la fase A tiene una dirección positiva, y en la liquidación de la fase C dirección negativa. Después de realizar la construcción de modelo similaren el tiempo 0, vemos que el vector de MDS F1 volvió con respecto acon respecto a su posición en el tiempo 0 a 120 ° en sentido horario. Tener el mismo edificio de los puntos de tiempo 2 y 3, vemos que el vector F1 cada vez que gira 120 ° y por un período de la corriente alterna hace una revolución completa (360 °).
Fig. 9.3. El principio de la obtención de un MDS rotación Si la frecuencia de la corriente en el estator bobinado f 1 = 50 Hz, el vector de MDS gira a 50 revoluciones por segundo. En general, la frecuencia de rotaciónvector de la absorción de MDS n1 Síncrono de velocidad - es directamente proporcional a la frecuencia actual f 1 e inversamente proporcional al número de p pares de polos del devanado del estator [véase (6.3)]: n1 = F 1 60 / p.
Los valores de la velocidad sincrónica de corriente alterna de frecuencia f 1 = 50 Hz se indican a continuación: Número de p pares de polos Sincrónico rotaciones, RPM.
1
2
3
3000 1500 1000
4
5
6
750
600
500
MDS crea un estator girando dio a luz un campo magnético giratorio. Si es necesario, cambie el sentido de giroMDS absorción necesidad de cambiar el orden de las corrientes en las bobinas. Así, en este ejemplo (. Véase la Fig. 9.3) el orden de las corrientes de fase en las bobinas fue A B - C. El IBC gira en sentido horario. Si el orden de las corrientes en las bobinas de la fase de cambio (A - C - B), a continuación, las bobinas SMD trifásico girará en sentido antihorario. Para cambiar el orden de las corrientes en las bobinas de las fases necesarias para cambiar el lugar de unirse a la red dos cables que se extiende desde los terminales de la bobina del estator (ver fig. 10.1, y c). Cambio de la dirección de la corriente en las tres fases de las bobinas no cambia el sentido de giro del campo del estator.
Para determinar la amplitud del armónico fundamental MDS tres fase de liquidación debe slozhit fundamentales MDS armónica bobinas de la fase, cuyos ejes se compensan en el espacio respecto a la otra en el 120 E. grados:
Fig. 9.4. Estator con bobinado trifásico f Un= F r1 ω pecado1t cos α = 0,5 F r1 [El pecado ( ω1t - α ) + sen ( ω1t + α )]; f B = F F1 el pecado( ω1t - 120 )cos( α - 120 ) = 0,5 F F1[el pecado ( ω1t - α ) + el pecado( ω1t + α 120 )]; f C = F F1 el pecado( ω1t- 240 )cos( α - 240 ) = 0,5 F F1[el pecado ( ω1t - α ) + el pecado( ω1t + α 120 )].
En consecuencia, MDS bobinado trifásico f 1=f Un + f B + f C = 1,5 F F1 el pecado( ω1t - α ) = F 1 el pecado( ω1t - α )
(9.14)
donde
F 1 = 1,5 F r1 = 1,35 I 1 ω1 k sobre / P
(9.15) - Amplitud del armónico fundamental MDS tres fase de liquidación, es decir, la amplitud de MDS bobinas de tres fases en un poste en la fase de carga simétrica es de 1,5 MDS amplitud liquidación fase [véase (9.12)]. En general, el número de fases en el estator bobinado es igual m1: A continuación, la amplitud de la MDS m1 fase de liquidación por polo (A) F 1 = 0,5 m1 F r1 = 0,45 I 1 ω1 k sobre / P (9-16)
§ 9.4. Circulares, elípticas y campos magnéticos pulsantes Rotación de campo magnético del estator se puede circular y elíptica. El campo circular se caracteriza por el hecho de que el vector espacial de la inducción magnética del campo gira de modo uniforme y al final se describe un círculo, es decir, el valor del vector de inducción en cualquiera de sus posición en el espacio se mantiene sin cambios. Circular campo giratorio creado por un estator polifásico de liquidación cuando la inducción magnética de cada fase son idénticos, es decir, representan un sistema simétrico. En las tres fases de liquidación del cumplimiento de esta condición se asegura de que las bobinas de fase están haciendo lo mismo, pero sus ejes se desplazan en el espacio respecto a la otra por 120 el.grad e incluyen una red con una tensión simétrica de tres fases.
campo circular giratoria se puede obtener a través de un estator bobinado de dos fases. Para ello, el eje de las bobinas de fase desplazados en el espacio en un 90 el.grad y nutrir estas corrientes bobinas se movió en la fase relativa entre sí por 90 °. El valor de estas corrientes debe ser tal que las bobinas de MDS son iguales. Si estas condiciones no se cumplen, es decir, si la edadtori bobinas de inducción magnética fases no forman un sistema simétrico, el campo giratorio del estator es elípticamente: una inducción geomagnético en este campo en diferentes puntos en el tiempo no es constante y rota de forma desigual (ω = var), Su extremo describe una elipse (fig. 9.5, a). Elíptica rotación del campo magnético es el componente de vuelta de rotación, que es menor que el de base (a la derecha rota) de los componentes. Por lo tanto, el campo de inducción magnética elíptica en cualquiera de sus posición en el espacio puede ser representada como la suma de la inducción magnética en el directo pr y En el reversoo6p campo magnético: B = B pr + Barr para el B pr > Bo6r . Para explicar la vuelta a la figura. 9.5, b, que muestra la descomposición de un campo de rotación elíptica durante cuatrotiempo tyreh puntos correspondientes a los puntos a, b, C d en una curva descrita por el vector de inducción del campo (un cuarto de vuelta del campo). El valor más alto del vector de inducción del campo de destino resultante en el mah (Punto a) tiene una coincidencia en el espacio de un directo en pr y de nuevo aarr campos (posiciones 1 y 1 ') El menor valor del vector de inducción BMJN (Punto d) Corresponde a la dirección opuesta de los vectores en pr y Barr (Las posiciones 4 y 4 '). Los valores del vector de inducción en los puntos b y corresponden a las posiciones 2 y 3, el vector B pr y las posiciones 2 'y 3' del vector Barr . campo magnético inverso afecta negativamente a las propiedades de la máquina de CA, tales como motores, se crea un antagonista (inhibidor), el par electromagnético y afecta sus características de rendimiento. En la máquina de tres fases el campo magnético es elíptica si la bobina del estator conectado a la red eléctrica con una tensión asimétrica de tres fases o si la bobina del estator fases
Fig. 9.5 Ampliación de la elíptica y la pulsación los campos magnéticos de campo en dos circulares que giran asimétricason simétricas (una resistencia diferente y distinto número de víctimas). El campo también se encontró que elíptica en la fase de mal de los bobinados del estator - el principio y el final de una fase de liquidación "confuso". En este caso Bmah = 3 V / 2 y Bmin = B / 2
donde B - vector de inducción magnética de un campo circular de rotación de la bobina con la combinación correcta de las fases (Fig. 9.5, a). Si el delantero y reverso de los componentes del campo magnético es igualNy, el campo resultante es pulsante. vector de inducción de este campo se fija en el espacio (fig. 9,5, B) y sólo varía en el tiempo de la B +máximo hasta que -mah (Cuando los vectores en pr y Barr la misma dirección), pasando por corriente cero (cuando los vectores en pr y Barr sentido opuesto). Pulsante campo magnético crea una sola fase de liquidación, enchufado en la CA (ver § 16.1).
§ 9.5. Armónicos más altos espacial de la fuerza magnetomotriz de tres-fase de liquidación paso polar MDS armónicos más altos espacial inversapero en proporción al número de armónicos: τ V = τ / V. Por lo tanto, periodicidad espacial de los aumentos de armónica en proporción al número de la armónica (ver fig. 9.1). Teniendo en cuenta lo anterior, escribimos el MDC de las bobinas de la fase del tercer armónico: f 3A = F 3A ω pecado1cos3α t ;
f 3B = F 3B sin ( ω1T - 120 ) Cos3 ( α - 120 ) = F 3A sin ( ω1t -120 ) Cos3α; f 3C = F 3C sin ( ω1t-240 ) Cos3α ( α - 240 ) = F 3A sin ( ω1T - 240 ) cos3α.
MDS de la tercera armónica de tres fase de liquidación
f 3= F 3A + F 3B + F 3C = 0
(9-17)
es decir, el MDS resultante tercer armónico de un sistema trifásicofase en espiral del estator simétrica de carga es cero. Esto también se aplica a los armónicos superiores que sean múltiplos de tres (9, 15, etc.) MDS armónicos más altos de los números restantes (5, 7, etc) debilitar la distribución de las bobinas en las ranuras, un paso acortamiento de las bobinas y las ranuras de inclinación. MDS armónicos más altos multifase bobinados del estator - rotación. La frecuencia de su rotación nv en veces menos que la velocidad del armónico fundamental MDS: nv = n1 / . (9.18) El sentido de giro del MDS depende del número de armónicos: 6x armónicos MDS-para + una rotación de acuerdo con el MDS armónico fundamental - pryamovraschayuschiesya MDS ,y MDS orden 6x - Una rotaciónschayutsya oposición MDC fundamentales armónica obratnovraschayuschiesya MDS (en este caso x = 1, 2, 3 ,...). Rotación de campo magnético creado por los componentes armónicos superiores de los SMD, inducen en la bobina del estator fuerza electromotriz de la frecuencia fundamental). De hecho, la frecuencia de la FEM inducida por el campo magnético de cualquier armónicos espaciales f v = N v pv / 60 = n1 pv / ( 60) = f 1 (9.19)
donde pv = p ;nv = n1/ .
Preguntas de la prueba 1. ¿Por qué componentes armónicos de los bobinados del estator MDS se llamaespacial? 2. ¿Qué métodos de supresión de los armónicos más altos espaciales se utilizan, y las máquinas de ca? 3. ¿Qué es la dependencia de la frecuencia de rotación de la frecuencia del estator MDS es ka, y el número de polos del devanado del estator? 4. Cómo cambiar la dirección de rotación de las bobinas del estator de MDS? 5. ¿Cuál es el valor relativo de la inducción magnética vuelven a repetir es el campo del estator con los campos magnéticos circulares, elípticas y pulsada?
3
Sección
MÁQUINAS DE INDUCCIÓN Modos
de funcionamiento del dispositivo y la máquina asíncrona Circuito magnético asincrónico Máquinas Flujo de trabajo de la fase del motor de inducción par motor de inducción electromagnética y el rendimiento Experimental determinadación y parámetros de cálculo de la eficiencia de los motores de inducción Inicio y regulaciónción de velocidad de los tresmotores de inducción trifásicos Monofásico y el condensador motores asíncronos máquinas de inducción para los propósitos especiales Los principales tipos de motores de inducción disponibles en el mercado
máquina asíncrona es la más utilizada en los modernos sistemas eléctricos y son el tipo más común de escobillas de máquinas eléctricas de CA. Como con cualquier máquina eléctrica, la máquina asíncrona es reversible y puede funcionar como un generador y un modo de motor. Sin embargo, el uso predominante de los motores de inducción están formando la base de la eléctrica moderna. Los campos de aplicación de los motores de inducción es muy amplio - de los dispositivos de la unidad de automatización y electrodomésticos para conducir un equipo de minería más importantes (palas, trituradoras, molinos, etc.) De acuerdo con este poder de los motores de inducción, producidos por la industria de la máquina eléctrica, es el rango de fracciones de vatio a miles de kilovatios, con una red de suministro de voltaje de decenas de voltios a 10 kV. Los más utilizados son los motores trifásicos de inducción diseñado para la operación de la frecuencia de alimentación de red (50 Hz). Los motores de inducción para aplicaciones especiales se realizan en el aumento de la frecuencia de la corriente alterna (200, 400 Hz o más). El enfoque de esta sección dedicada al estudio de los motores de inducción trifásicos para uso general. Pero al final de esta sección se consideran una sola fase y el condensador (dos fases) de los motores de inducción y los motores para usos especiales - lineales, ejecutivos, etc
CAPÍTULO 10 • Modo de funcionamiento del dispositivo y la máquina asíncrona
§ 10.1. Modo asíncrono de la máquina De conformidad con el principio de reversibilidad de la maquinaria eléctrica (véase el § B.2) de la máquina de inducción puede funcionar como un motor y un modo de generador. Además, otro modo posible de los frenos electromagnéticos y la oposición.
el modo de motor. El principio del motor de inducción trifásico es considerado en el § 6.2. Al encender la bobina del estator de una red de tresactual fase se produce rotación del campo magnético, que está lidiando con el corto circuito de liquidaciónCoy rotor induce en su fem. En la barraNyah corrientes de rotor bobinado aparecen (ver fig. 6.4). La interacción de estas corrientes con la rotaciónschimsya del campo magnético en el rotor que tiene el electrónla fuerza electromagnética. La totalidad de estas fuerzas crea un par electromagnético, bajo la influenciacondición de que el motor asíncrono de rotorentra en rotación con una frecuencia n2
Fig. 10.1. Modos de la máquina asíncrona Si bien el funcionamiento del motor sin carga en el eje (en espera) el rotor gira a una frecuencia única de velocidad ligeramente inferior síncrono n1 y el deslizamiento es muy poco diferente de cero (s ≈ 0). Slip, correspondiente a la carga nominal del motor se llama el deslizamiento nominal SHOM. Para el movimiento asincrónicomotores de uso general SHOM =1 8%, mientras que para los motores de gran potencia sEl Sr. = 1%, y para los motores de pequeña capacidad sEl Sr. = 8%.
La transformación de la expresión (10.1), obtenemos una fórmula para determinar la velocidad asíncrona (rpm): n2 = N 1(1-s).(10.2)
Ejemplo 10.1. Motor trifásico asíncrono con un número de polos 2p = 4 va desde la frecuencia de la red actual f 1 = 50 Hz. Para determinar la frecuencia de rotación del motorTelja a la carga nominal, si la caída en este caso es del 6%. Solución. Síncrono de velocidad en (6.3) n1= F1 60 / p = 50 • 60 / 4 = 1500 rpm. Velocidad nominal de (10.2) nEl Sr. = n1(1 - sEl Sr. )= 1500 (1 - 0,06) = 1.412 rpm. el modo de Generación. Si la bobina del estator conectado a la red, y el rotor de la máquina asíncrona a través del movimiento de unidadPD motores (motor de combustión interna, turbinas, etc), esque devuelve la fuente de energía mecánica para girar en la direcciónlenii campo giratorio del estator magnético con frecuencia n2 > N1, La dirección del movimiento del rotor en relación a las mediciones de campo del estatornitsya se invierte (en comparación con el modo de funcionamiento del motor Canta coche), porque el rotor superará el campo del estator. En esta diapositiva será negativo, y la fem inducida en la bobina del rotor, va a cambiar su dirección. par electromagnético en la M rotor va a cambiar su dirección, es decir, serán dirigidos opuesto campo giratorio del estator magnético y se inhibitoria en relación con el motor impulsor del esfuerzo de torsión M1 (Figura 10.1, a). En este caso, la energía mecánica que acciona el motor en su parte principal se convierte en energía eléctrica activa P2 el cambioactual. La peculiaridad del generador asíncrono es que la rotación del campo magnético que genera una potencia reactiva Q red de tres fases, que incluye un generador y lo que da la potencia activa generada P2.En consecuencia, para el generador asíncrono necesitan una fuente de corriente alterna, cuando se conecta a un generador que se excita, es decir, que es excitado por un campo magnético giratoriocampo magnético. Deslizamiento de la máquina asincrónica en el modo de generador puede variar - <∞ s <0, es decir, puede ser el principiomadre de todos los valores negativos. Modo de frenado de la oposición. Si el trabajoschego motor trifásico asíncrono de intercambio de cualquier par de juego para el estator de la red de cables de conexión, el campo giratorio del estator va a cambiar el sentido de giro se invierte. En el freno electromagnético velocidad del rotor es negativa, por lo que la compra de deslizamientotiene un valor positivo mayor que la unidad: s = [n1- (N -2 )] / N 1 = (N 1 + N 2 ) / N 1 > 1. (10.3) deslizamiento de la máquina asíncrona en el modo de frenar la oposición puede variar en el rango de 1 < s < +∞ Es decir, se puede tomar cualquier valor positivo mayor que la unidad. Generalizando contenidos acerca de los modos de la máquina asíncronaNy, podemos concluir: un rasgo característico de la máquina asíncrona es la desigualdad de la frecuencia de rotación del campo magnéticoestator del campo magnético n1 y n del rotor 2 ,es decir, la presencia de deslizamiento, ya que sólo en este caso, el campo magnético giratorio induce fem en el devanado del rotor y el par electromagnético del rotor se produce. En este caso, cada máquina de modo asincrónico corresponde a una determinada gama de cambios en el deslizamiento, y por lo tanto la velocidad del rotor. De los modos anteriores de mayor uso práctico fue máquinas de motor modo asíncrono, es decir, más propensos a usar los motores de inducción, que constituyen la base para los modernos eléctrica, que se compara favorablemente con la simplicidad de otros motores de diseño y alta confiabilidad. Por lo tanto, la teoría de máquinas asíncronas hizo referencia expresa al motor asíncrono. § 10.2. Dispositivo para motores asíncronos
Como ya se señaló (ver § 6.2), motor de inducción se compone de dos partes principales, separadas por un espacio de aire: el estator fijo y rotación del rotor. Cada una de estas partes tiene un núcleo y la bobina. En este caso, el estator está incluido en la red y es un tipo de primario y secundario secundaria, porque la energía que recibe de los bobinados del estator debido al acoplamiento magnético entre las bobinas. Los diseños de los motores de inducción se dividen en dos tipos: los motores de jaula y motores fase del rotor. Considere la posibilidad de que el dispositivo de motor trifásico asíncrono con jaula de ardilla (Figura 10.2). MotorTeli esta especie son los más utilizados. La parte fija del motor - el estator - está fuera de la vivienda 11 y núcleo 10 bobinado trifásico (v. cap. 8). Corpus de movimientomotores son emitidos con una aleación de aluminio o hierro o hacer la soldadura. El motor de informes se ha cerrado obduobjeto de examen, la ejecución. Por lo tanto, la superficie de su cuerpo tiene una serie de nervios longitudinales, cuya finalidad es aumentar la superficie de enfriamiento del motor. La vivienda es la base del estator 10 ,que tienen una estructura laminada: hojas de chapa estampada de espesor de acero eléctrico es normalmente de 0,5 mm recubiertos con capasque la pintura aislante, se recogen en una bolsa especial y grapadosllaves GUBERNAMENTALES o soldaduras longitudinales en la superficie externa del paquete. Este diseño contribuye a una disminución significativa en el seno de las corrientes de Foucault que surjan en el proceso de inversión de la rotación del campo magnético principal. En el interior superficie de la base del estator tiene ranuras longitudinales en las que hay ranuras de las bobinas del estator (ver fig. 8.1), conectados en un determinado orden de las piezas finales ubicados fuera del núcleo de sus lados con el.
Fig. 10.2. El dispositivo es un motor de inducción trifásico jaula de ardilla: 1 - eje, 2, 6 - rodamientos, 3, 7 - escudos, 4 - caja de bornes, 5 - Ventilador 8 - cubierta del ventilador 9 - base del rotor con un corto de la bobina, 10 - base del estator con una bobina, 11 - el cuerpo; 12 - pies
En el estator es una pieza giratoria del rotor del motor, que consiste en un eje 1 y el núcleo 9 con un cortocircuito de la bobina. Esta bobina, llamada "jaula de ardilla" es una serie de metales (barras de aluminio o de cobre colocado en las ranuras de la base del rotor, cerrado en ambos lados de los anillos de cortocircuito (Fig. 10.3, a). Núcleo del rotor también tiene una construcción laminada, pero deja que el rotor no cubierta con barniz aislante, y tienen en su superficie una delgada película de óxido. Es suficiente aislamiento, la limitación de las corrientes de Foucault, ya que su magnitud es pequeña debido a la baja frecuencia de inversión de la base del rotor (ver § 12.1). Por ejemplo, si la frecuencia de la red
Fig. 10.3. Rotor jaula de ardilla: y - de liquidación "jaula de ardilla", b - un rotor con una bobina, mediante moldeo por inyección, 1 - eje, 2 - anillo de cortocircuito, 3 - la cuchilla de aire
50 Hz y el deslizamiento nominal del 6% la frecuencia de inversión de la base del rotorcomponente de 3 Hz. Ardilla bobina del rotor en la mayoría de motores en marcha pintura conseguidas base del rotor de la aleación de aluminio fundido. Al mismo tiempo, lanzó una barra de liquidación cortocircuito del anillo y paletas de ventilación (Fig. 10.3, b). El eje del rotor gira en dos rodamientos de rodillos y 6, que se encuentra en los escudos acompañada de 3 y 7. El motor es enfriado por soplado de la superficie exterior con aletas
Fig. 10.4. PCB diseño de la bobina del estator (A) y variables de posiciónmychek cuando se conecta bobinados del estatorpa estrella y triángulo (b)
Cuerpo. El flujo de aire crea soplador centrífugo 5, disfrazada dezhuhom 8. En la superficie frontal de la carcasa tiene agujerosparticipación para la toma de aire. Motores de 15 kW o más, además de cerrar el caso y la versión más segura con la residenciaun auto de ventilación interior. En la cartelera teniendo estos motorescampos hay aberturas (persianas), a través de la cual el aire por medioventilador de toma de fuerza es impulsada a través de la cavidad interna del motor. En este caso el aire "lava" las partes calientes (bobina, núcleos) del motor y la refrigeración es más eficaznym de refrigeración del aire exterior. Los extremos de las bobinas de las fases en las terminales de obtener el cuadro de la terminal 4. Típicamente, los motores de inducción están diseñados para su inclusión en la red trifásica en dos tensiones diferentes, que difieren en 3 veces. Por ejemplo, el motor está diseñado para su inclusión en la red de tensión de 380/660 V. Si el voltaje de la línea de la red de 660 V, la bobina del estator debe estar conectado a la estrella, y si 380, a continuación, triángulo. En ambos casos, el voltaje a través de la liquidación de cada fase es de 380 V. Las conclusiones de las bobinas de la fase se colocan en el panel de manera que las bobinas de las fases era conveniente llevar a cabo el puente, no hay superposición de estos últimos (Figura 10.4). En algunos motores de pequeña capacidad en la caja de conexión sólo tiene tres terminales. En este caso, el motor puede ser conectado a una tensión (la conexión de la bobina del estator del motor hizo una estrella o un triángulo en el interior del motor).
Fig. 10.5. Los conceptos incluyen tresmotores trifásicos de inducción con ardilla (a) y fase (b) del rotor Montaje del motor en lugar de su instalación se lleva a cabo a través de las 12 piernas (ver fig. 10.2), oa través de la brida. En este último caso, la placa de cojinete (por lo general por el presidente del extremo del eje) hacer una brida con agujeros para montar el motor en el host. Para proteger al personal de posibles descargas eléctricas, motores se suministran con tornillos de tierra (al menos). Diagrama esquemático de la inclusión en la red trifásica del motor asíncrono con rotor de jaula de ardilla se muestra en la figura. 10.5, también. Otro tipo de motores trifásicos asíncronos - los motores con los motores de anillos estructuralmente diferente de la del motor es principalmente un dispositivo del rotor (Fig. 10.6). El estator de este motor también cuenta con un cuerpo 3 y Core 4
Fig. 6.10 unidad de motor trifásico asíncrono con motores de anillos: 1, 7 - rodamientos, 2,6 - escudos, 3 - Construcción de viviendas, 4 - base del estator de la liquidación, 5 - base del rotor, 8 - Eje, 9 - caja de bornes, 10 - pies, 11 - anillos colectores
bobinado trifásico. Él tiene la escudos 2 y 6 con los cojinetes 1 y 7. Para el bloque 3 patas conectado 10 y caja de bornes 9. Sin embargo, el rotor tiene una estructura más compleja. En el eje 8 se fija laminada Core 5 con un bobinado trifásico, que realizan la misma estator bobinado. Esta estrella de la banda de liquidación, y sus extremos unidos a los tres anillos de contacto 11, colocado en un eje y aislados unos de otros y del eje. Para la aplicación de contacto eléctrico con la rotación del rotor para cada anillo llame al 1 (Fig. 10.7), por lo general hay dos cepillos, 2 disponible en el soporte del 3. El titular del cepillo está equipado con resortes, que proporcionan apremiantes de cepillo para anillo colector con una cierta fuerza. Los motores de inducción con los motores de anillos tienen un diseño más complejo y menos fiable, pero tienen una mejor regulación y las propiedades de activación de los motores de jaula (véase cap. 15). Diagrama esquemático de la inclusión en la red trifásica del motor asíncrono con una fase del rotor se muestra en la figura. 10.5, b. El rotor bobinado del motor está conectado a las resistencias a partir de relaciones públicas, creando en el circuito del rotor resistencia adicional R ext. El cuerpo principal del motor de inducción colocada, lo que indica el tipo de motor, fabricante, año y datos nominales (potencia útil, voltaje, corriente, factor de potencia, velocidad y eficiencia).