Пластины магнитопровода ротора набираются на специальную оправку, спрессовываются на ней и удерживаются в запрессованном состоянии в процессе изготовления короткозамкнутой обмотки. Короткозамкнутая обмотка отливается из алюминия и не изолируется от магнитопровода. Торцевые кольца 2 (рис. 5), замыкающие с двух сторон стержни обмотки 1, отливаются как одно целое со стержнями. Одновременно в виде приливов к короткозамыкающим кольцам отливаются вентиляционные лопасти 3.

Рисунок 5 - Магнитопровод ротора асинхронного двигателя с короткозамкнутой обмоткой, литой из алюминия.

Кроме своего основного назначения короткозамкнутая обмотка служит также для стягивания пластин ротора после удаления оправки. Это позволяет обойтись без специальных прессующих деталей, удерживающих листы ротора в осевом направлении.

Вал ротора 15 (см. рис. 1) опирается на подшипники качения 12, 17, которые, в свою очередь, при помощи подшипниковых щитов 9, 21 и крышек подшипников 16,18 сопрягаются со станиной 1.

Шариковый подшипник 12 центрирует ротор не только в радиальном, но и в осевом направлении, воспринимая наряду с радиальными усилиями также и осевые. Консистентная смазка подшипников закладывается в камеру между подшипниковыми крышками 16,18 и не нуждается в замене в течение нескольких лет эксплуатации. Поскольку зазор между магнитопроводами ротора и статора при мощности более 0,5кВт обычно не превышает 0,3ч1мм (в микромашинах 0,02ч 0,3мм), вал ротора должен быть достаточно жестким, а механическая обработка конструктивных частей, обеспечивающих правильное положение оси вала в пространстве, должна производиться с высокой точностью.

На рисунке 1 представлено типичное для серийных короткозамкнутых асинхронных двигателей исполнение по способу охлаждения и защиты от воздействия внешней среды - обдуваемое исполнение, в котором внутреннее пространство машины защищено от брызг воды и пыли. Внешний обдув двигателя создается наружным вентилятором (кожух 10 защищает обслуживающий персонал от прикосновения к вентилятору и направляет воздух к оребренной поверхности станины). Циркуляция воздуха внутри машины усиливается при помощи внутреннего вентилятора 8 и вентиляционных лопастей 7 (направление движения воздуха показано на рисунке стрелками).

Подъем двигателя при монтаже производится при помощи рыма 4.

3. Конструкция асинхронных двигателей с фазным ротором

Конструкция асинхронной машины с контактными кольцами представлена на рисунке 6. Двигатели этого типа отличаются от короткозамкнутых только устройством ротора.

Статор двигателя может иметь те же разновидности конструктивных исполнений, что и в короткозамкнутом двигателе. Статор двигателя по рис. 6 (с радиальными каналами в магнитопроводе) почти не отличается по конструкции от статора на рис. 3, который был описан в §2.

Статор состоит из станины 1, в которой при помощи нажимных шайб 5 и шпонок 7 укреплены пакеты магнитопровода, набранные из кольцевых пластин 2. Для образования каналов между пакетами служат распорки 4. В пазы магнитопровода статора уложена двухслойная обмотка, катушки 30 которой связаны между собой соединениями 8. Выводные концы обмотки статора сосредоточены в выводной коробке 23. К фундаменту станина крепится лапами 22. Для подъема двигателя при монтаже служат рымы 6.

Ротор двигателя состоит из вала 26, на котором при помощи нажимных колец 24, шпонки 21 и разрезной шпонки 20 укреплены в запрессованном состоянии пакеты магнитопровода, набранные из кольцевых пластин 3 (см. рис. 2, а). Радиальные вентиляционные каналы между пакетами образуются дистанционными распорками, помещенными на каждом зубцовом делении. В полузакрытых пазах магнитопровода ротора, показанных в разрезе на рисунке 4, б, размещается трехфазная двухслойная волновая стержневая обмотка 29, соединенная обычно в звезду, выводные концы которой посредством электрических кабелей 19, проведенных через отверстие в валу, присоединены к контактным кольцам 15.

Рис. 38.6. Асинхронный двигатель с фазным ротором (250 кВт, 3000 об/мин, 50 Гц, защищенный продуваемый)

Стержни 1 обмотки с заранее наложенной витковой изоляцией 2, 3 (см. рис. 4, б) вставляются в пазы с торцевой стороны магнитопровода. Предварительно в пазы вводится пазовая коробочка 4, играющая роль корпусной изоляции. Для укрепления стержней в радиальном направлении и усиления витковой и корпусной изоляции используются изоляционные прокладки 5 и 6. Центробежная сила, действующая на пазовую часть обмотки, воспринимается клиньями 7 из изоляционного материала.

Лобовые части обмоток укладываются на нажимные шайбы 24 (рис. 6), которые одновременно выполняют роль обмоткодержателей, и охватываются снаружи кольцевыми бандажами 32, рассчитанными на восприятие центробежной силы.

Электрическое соединение вращающейся обмотки ротора с внешними (неподвижными) электрическими цепями производится при помощи контактных колец, на которые выведены обмотки, и щеточного устройства, связанного с неподвижными электрическими цепями. Контактные кольца выполняются как отдельный узел машины. Кольца 15, изготовленные из стали, отделяются друг от друга и от корпуса с помощью изоляционных прокладок 17. Все эти детали стягиваются вместе изолированными шпильками 16 и прифланцовываются к торцу вала. К кольцам плотно прижимаются щетки, электрически соединенные с токоподводящими шинами 12 щеточной траверсы (кроме этих шин на рис. 6 показаны болты 11 щеточной траверсы и ее изоляционные детали, а также корпус 13 и крышка 14; щетки и щеткодержатели не показаны).

Необходимый электрический контакт щеток с кольцами обеспечивается при помощи щеткодержателей, укрепленных на шинах 12. Соединение токоподводящих шин 12 щеточной траверсы с пусковым реостатом производится в выводной коробке контактных колец 18.

Правильное расположение оси ротора по отношению к статору и возможность вращения ротора обеспечиваются с помощью таких же деталей, как в короткозамкнутом двигателе по рис. 1 (подшипников качения, роликового 25 и шарикового 10, подшипниковых крышек 27 и подшипниковых щитов 31).

По способу охлаждения и защиты от воздействия внешней среды двигатель по рис. 6 имеет продуваемое каплезащищенное исполнение. Внутри машины воздух перемещается аксиально-радиально. Наружный воздух поступает в машину с двух сторон через отверстия в подшипниковых щитах 31 и направляется диффузорами 9 к вентиляционным лопастям 28, промежуткам между лобовыми частями стержней обмотки ротора и к аксиальным каналам в магнитопроводе ротора; далее воздух из аксиальных каналов попадает в радиальные каналы в магнитопроводе ротора и статора; воздух от вентиляционных лопастей 28 и лобовых частей ротора омывает лобовые части обмотки статора. Нагретый в машине воздух попадает в пространство между ярмом статора и корпусом станины, откуда он выбрасывается наружу через боковые отверстия в корпусе. Необходимый для циркуляции воздуха напор создается радиальными каналами в роторе, которые играют роль центробежных вентиляторов.

3. Составление спецификации понятий

Таблица 1 - Спецификация понятий

4. Составление графа учебной информации

5. Составление структурно-логических схем

6. Проект эскиза доски

Плакаты: «Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором»:

«Асинхронный двигатель с фазным ротором»:

«Магнитопровод асинхронных машин»:

Паз двухслойной всыпной обмотки статора АД

Паз двухслойной волновой стержневой обмотки ротора АД с фазным ротором

7. Опорный конспект по теме урока:

Устройство и принцип работы асинхронного двигателя:

8. Лист рабочей тетради

1. Дополните фразы.

1) Асинхронный двигатель, обмотка ротора которого замыкается на электрические сопротивления, называется ____________________________

2) Магнитопровод асинхронной машины изготавливают из _________

3) Отставание частоты вращения ротора от вращающегося поля статора называют ________________________________________________________

4) Формула для расчета номинальной синхронной частоты вращения________

5) Номинальный коэффициент мощности асинхронных двигателей рассчитывается по формуле _________________________________________.

2. Установите, какое из двух утверждений, записанных в колонках 1 и 2, истинно, а какое ложно.

9. Вопросы для актуализации опорных знаний

1. Какой обычно толщины берутся листы электротехнической стали для набора магнитопровода?

2. Чем изолируют друг от друга листы электротехнической стали?

3. Какие вредные явления вызывают вихревые токи?

4. При помощи чего сопрягаются со станиной подшипники качения?

5. В чем заключается основное назначение вала ротора?

Задача 1

Какие активные элементы статора, специально предназначены для образования вращающегося магнитного поля? Показать на плакатах.

Задача 2

На плакате «Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором» указать основные конструктивные детали ротора.

10. Самостоятельное домашнее задание

Решить задачи:

Задача 1

Определить частоту вращения ротора шестиполюсной асинхронной машины, при скольжении 0,05 (s=0,05) и частоте сети 50 Гц (f1=50).

Решение

Задача 2

Определить скольжение асинхронной машины, при частоте вращения ротора 28500 об/мин (np=28500 об/мин) и частоте сети f1=500 Гц. Известно, что машина имеет на статоре 3 катушки.

Решение

Литература и методическое обеспечение

1. Электрические машины: учебник для вузов. В двух томах. Том 1 / А. В. Иванов-Смоленский. -- 3-е изд., стереот. -- М: Издательский дом МЭИ, 2006.

2. Кацман М.М. Электрические машины. М.:В.Ш.,2001

3. Копылов И.П. Электрические машины. М.: Энергоатомиздат,1986

4. Электрические машины. Ч. . Машины переменного тока. Трансформаторы: Учебное пособие для техникумов/ Под ред. В. Е. Китаева.--М.: Высш. школа, 1978.

Сайты:

1. http://www.4tivo.com/

2. http://www.twirpx.com/

Плакаты

1. «Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором»

2. «Асинхронный двигатель с фазным ротором»

3. «Магнитопровод асинхронных машин».

Страницы: 1, 2