2. Принцип дії асинхронного електродвигуна.

Нерухома частина асинхронного електродвигуна має таку саме конструкцію, як і статор синхронного генератора. В розточці статора міститься рухома частина електродвигуна – ротор, який складається із вала, осердя та обмотки.

Обмотка ротора – коротко замкнута, складається із окремих алюмінієвих (або мідних) провідників (стержнів), розташованих в пазах осердя, замкнутих по краям ротора кільцями (є ще назва – «більчача клітка».

Ротор і статор розділені повітряним зазором.

При вмиканні обмотки статора в мережу 3-фазного струму виникає обертове магнітне поле статора, яке обертається з частотою п₁ = .

Це обертове поле, зчіпляючись з обмоткою статора і ротора, наводить в них е.р.с..

Е.р.с. статора (е.р.с. самоіндукції) діє зустрічно з прикладеною до обмотки напругою мережі і обмежує величину струму в цій обмотці.

Обмотка ротора замкнена накоротко, тому е.р.с. ротора створює в стержнях обмотки електричні струми, які взаємодіють із магнітним полем статора, створюють на роторі електромагнітні сили F_ем, напрямок яких визначається правилом «лівої руки». Сукупність цих сил створює на роторі електромагнітний момент, що заставляє ротор електричного двигуна обертатися з частотою п₂.

Таким чином, електроенергія, яка поступає з мережі в обмотку статора, перетворюється в механічну енергію обертання ротора електродвигуна.

Напрямок обертання магнітного поля статора, а значить напрямок обертання ротора, залежать від порядку чередування фаз напруги мережі.

Частота обертання ротора п₂< п₁, тому двигуни називають асинхронними.

Якщо припустити, що п₂= п₁, то в такому разі обмотка ротора буде нерухомою відповідно магнітного поля статора і в нім не буде наводитись е.р.с.

Таким чином, статор синхронної машини не відрізняється від статора асинхронної і виконують вони однакові функції – при появі в обмотці статора струму, виникає обертове магнітне поле і в цій обмотці наводиться е.р.с.

3. Будова статора без колекторної машини та основні поняття про обмотки статора.

Статор машини змінного струму складається із корпусу, осердя та обмотки.

Осердя статора – це пакет із окремих пластин електротехнічної сталі, ізольованих лаком, в пазах осердя розташовані обмотки із мідних проводників ○ або □ перерізу.

До обмотки статора пред’являються такі вимоги:

• min затрати міді;

• зручність у виконанні та min втрати пари виконанні;

• форма кривої е.р.с., яка наводиться в обмотці, повинна бути практично синусоїдальна.

3-фазна обмотка статора складається з 3-х обмоток, кожна з яких займає

Z₁/3 пазів осердя статора.

Кожна фазна обмотка являє собою розімкнену систему провідників (п- відмінну від обмотки якоря МПС).

Елементом обмотки являється котушка, яка складається з одного, або декількох витків.

Елементи котушки, які знаходяться в пазах, називають пазовими сторонами, а елементи, що знаходяться за пазами і призначені для з’єднання пазових сторін, називають лобовими частинами.

Частина дуги внутрішньої розточки статора, яка припадає на один полюс, називається полюсною ділянкою

Д₁ – внутрішній діаметр статора (мм)

2р – число полюсів

Відстань між пазовими сторонами котушки, виміряна по внутрішній поверхні статора, називають кроком обмотки по пазам у₁ (його виражають в пазах, а не в мм). Цей крок називають повним, або діаметральним, якщо від дорівнює полюсній поділці

В цьому випадку е.р.с. витки є сумою е.р.с., наведених в сторонах цього витка, тобто е = е₁ + е₂.

Якщо крок обмотки є меншим, ніж полюсна поділка (у₁<τ), його називають скороченим.

У котушки зі скороченим кроком е.р.с. завжди менша ніж у обмотки з повним кроком.

Для зручності та наглядності відображення котушок та їх з’єднання користуються розгорнутими схемами обмоток.

На розгорнутій схемі циліндричну поверхню статора разом з обмоткою умовно розгортають по поверхні, а всі котушки відображають одновитковими у вигляді прямих ліній.

Найпростіша 3-фазна обмотка двохполюсної машини складається з 3-х котушок АВС, осі яких зміщені в просторі на 120 електричних градусів, тобто на 2/3 полюсної поділки. Така обмотка називається зосередженою.

Кожна котушка - це і є одна фаза обмотки.

Відповідно до державного стандарту виводи обмоток позначають:

С₁ – С₄; С₂ – С₅; С₃ – С_6.

Для самостійного вивчення:

1. Е.р.с. котушки.

2. Е.р.с. котушкової групи.

3. Е.р.с. обмотки статора.

Контрольні питання:

1. Принцип дії генератора змінного струму.

2. Принцип дії АД.

3. Чому в АД п₂< п₁?

4. Які функції виконує обмотка статора в СГ та АД?

5. Що таке крок обмотки по пазам?

6. Що таке полюсна поділка?

Тема: ПРИНЦИПИ ВИКОНАННЯ ТА ОСНОВНІ ТИПИ ОБМОТОК

СТАТОРА МАШИН ЗМІННОГО СТРУМУ

1. 3-фазні двошарові обмотки з цілим числом пазів на полюс та фазу.

Обмотки статора машини змінного струму за своєю будовою розділяються на двошарові та одношарові.

В двошаровій обмотці пазова сторона котушки займає половину паза по його висоті, а другу половину цього паза займає пазова сторона іншої котушки.

А в одношаровій обмотці пазова сторона любої котушки займає весь паз.

Розглянемо принцип виконання 3-фазної двошарової обмотки з цілим числом пазів на полюс і фазу

q₁ = 2, 3, 4, і т.д.

В такій обмотці обмотка кожної фази займає q₁ пазів в межах кожної полюсної поділки.

Таким чином, для створення 3-фазної обмотки зубцьований шар осердя статора в межах кожної полюсної поділки необхідно розділити на 3 зони по q₁ пазів в кожній.

Розглянемо порядок побудови розгорнутої схеми обмотки статора на прикладі обмотки, яка має наступні дані:

Число фаз m₁ = 3

Число полюсів 2р = 2

Число пазів в осерді статора Z₁ = 12

Крок обмотки по пазам – діаметральний, тобто у₁ = τ.

1) Крок обмотки: у₁ = пазів

2) Число пазів на полюс і фазу: пази

3) Пазовий кут: ел.гр.

4) Кут зсуву між осями фазних обмоток складає 120 електричних градусів, тому зсув початків обмоток фаз, визначений в пазах

пази

На розгорнутій поверхні статора розмічаємо пази Z₁ = 12, та полюсні поділки τ = 2р = 2, потім розмічаємо зони по q₁ = 2 паза для всіх фаз, при цьому відстань між зоною любої фази і в одній полюсній поділці, та зоною цієї ж фази в другій полюсній поділці має бути рівним кроку обмотки у₁ = 6 пазів.

Далі відображаємо відстань від початками фазних обмоток λ = 4. Зображаємо на схемі верхні та нижні пазові сторони котушок.

Верхню сторону котушки 1 (паз 1) лобовою частиною з’єднуємо з нижньою стороною цієї ж котушки, яку в свою чергу приєднуємо до верхньої частини котушки 2 (паз 2).

Верхню сторону котушки 2 лобовою частиною з’єднуємо з нижньою стороною цієї ж котушки (паз 8). Отримаємо першу котушечну групу НІА – КІА.

Двошарові обмотки в електричних машинах змінного струму є найбільш розповсюдженими, що пояснюється рядом їх переваг, головною з яких є можливість любого скорочення кроку обмотки, і тим самим максимально наблизити форму кривої е.р.с. до синосуїдної.

До недоліків такої обмотки слід віднести складності в застосуванні станкової укладки, та складність ремонту при пошкодженні ізоляції пазових провідників нижнього шару.

Котушечною групою називають ряд послідовно з’єднаних між собою котушок, які лежать в сусідніх пазах та на лежать до однієї фазної обмотки.

Кожна котушечна група має q₁ послідовно з’єднаних котушок.

Кількість котушечних груп в фазній обмотці дорівнює 2р∙m, котушечні групи кожної фази обмотки статора можна з’єднати послідовно або паралельно, що впливає на число паралельних гілок в обмотці. І послідовно – одна паралельна гілка, паралельно – а₁ = 2р.