5.1.2. Конструктивная схема синхронной машины

В большинстве случаев СМ выполняют с неподвижным статором (якорем), а питание на обмотку возбуждения подводят через щетки с помощью двух колец.

Н

Рисунок 5.1 – Конструктивная схема синхронной машины

а статоре СМ (рисунок 5.1), включающем корпус 1 и сердечник статора 2, расположена трехфазная обмотка 3, подключаемая к сети. Обмотка возбуждения 5 располагается на полюсе 4 ротора 6 и получает питание от источника постоянного тока посредством контактных колец 9 и щеток 8. Вращение ротора 6 обеспечивается в подшипниковых щитах 7, в которые встроены подшипники. Ротор может иметь явно выраженные (рисунок 5.2, а) или неявно выраженные полюса (рисунок 5.2, б). Явнополюсный ротор обычно применяют в тихоходных СМ с большим числом полюсов (четыре и более), неявнополюсный - в быстроходных машинах (на 3000 об/мин), имеющих на роторе два полюса.

В первом случае обмотку возбуждения 5 выполняют в виде катушек прямоугольного сечения, которые размещают на сердечниках полюсов и укрепляют с помощью полюсных наконечников 10. В неявнополюсном роторе обмотку возбуждения размещают в пазах 12 сердечника, выполненного в виде массивной стальной поковки, и укрепляют в них при помощи немагнитных клиньев. Лобовые части обмоток, на которые воздействуют большие динамические усилия, крепят с помощью цилиндрических стальных бандажей. В полюсных наконечниках явнополюсных роторов СМ размещают демпферную (успокоительную) обмотку II, необходимую для улучшения переходных процессов.

Назначение обмотки возбуждения в СМ заключается в создании магнитного поля, синусоидально распределенного на ширине полюса. Для этого полюсным наконечникам в явнополюсных роторах придают такую конфигурац

Рисунок 5.2 – Конструктивная схема ротора

Синхронной машины:

а – явнополюсного; б - неявнополюсного

ию чтобы под серединой полюса воздушный зазор между полюсным наконечником и статором был минимальным, а по краям - увеличенным (рисунок 5.2, а). Эта же цель в неявнополюсном роторе достигается за счет того, что пазы для укладки обмотки возбуждения зани- мают примерно 2/3 каждого полюсного деления (рисунок 5.2, б).

В настоящее время все более широкое применение находят бесщеточные синхронные машины, не имеющие контактных колец на роторе и щеточных устройств. В таких машинах обмотка возбуждения получает питание от выпрямителя, вращающегося вместе с ротором. Выпрямитель, в свою очередь, получает питание от возбудителя, который имеет на вращающемся роторе трехфазную обмотку, возбуждаемую неподвижными постоянными магнитами, расположенными на статоре.

5.1.3. Устройство асинхронного двигателя

Устройство асинхронного двигателя (АД) с короткозамкнутым ротором показано на примере двигателя серии AM (рисунок 5.3).

Р исунок 5.3 - Устройство ад с короткозамкнутым ротором

Основными частями АД являются неподвижный статор 10 и вращающийся внутри него ротор, отделенный от статора воздушным зазором.

Для уменьшения вихревых токов сердечники ротора и статора набираются из отдельных листов, отштампованных из электротехнической стали толщиной 0,35 или 0,5 мм. Листы оксидируются (подвергаются термической обработке), что увеличивает их поверхностное сопротивление.

Сердечник статора встраивается в станину 12, являющуюся внешней частью машины. На внутренней поверхности сердечника имеются пазы, в которых уложена обмотка 14. Статорную обмотку чаще всего делают трехфазной двухслойной из отдельных катушек с укороченным шагом из изолированного медного провода. Начала и концы фаз обмотки выводят на зажимы коробки выводов.

Обмотку статора можно соединить звездой (Y) или треугольником (∆). Это дает возможность применять один и тот же двигатель при двух различных линейных напряжениях, находящихся в отношении, например, 127/220 В или 220/380 В. При этом соединению Y соответствует включение АД на высшее напряжение.

Сердечник ротора в собранном виде напрессовывается на вал 15 горячей посадкой и предохраняется от проворачивания при помощи шпонки. На внешней поверхности сердечник ротора имеет пазы для укладки обмотки 13. Обмотка ротора в наиболее распространенных АД представляет собой ряд медных или алюминиевых стержней, расположенных в пазах и замкнутых по торцам кольцами. В двигателях мощностью до 100 кВт и более обмотка ротора выполняется заливкой пазов расплавленным алюминием под давлением. Одновременно с обмоткой отливаются и замыкающие кольца вместе с вентиляционными крылатками 9. По форме такая обмотка напоминает «беличью клетку».

Для специальных двигателей обмотка ротора может выполняться подобно статорной. Ротор с такой обмоткой помимо указанных частей имеет три укрепленных на валу контактных кольца, предназначенных для соединения обмотки с внешней цепью. АД в этом случае называется двигателем с фазным ротором или с контактными кольцами.

Вал ротора 15 объединяет все элементы ротора и служит для соединения АД с исполнительным механизмом.

Воздушный зазор между ротором и статором составляет от 0,4 - 0,6 мм для машин малой мощности и до 1,5 мм у машин большой мощности. Подшипниковые щиты 4 и 16 двигателя служат опорой для подшипников ротора. Охлаждение двигателя осуществляется по принципу самообдува вентилятором 5. Подшипники 2 и 3 закрыты снаружи крышками 1, имеющими лабиринтовые уплотнения. На корпусе статора устанавливается коробка 21 с выводами 20 обмотки статора. На корпусе укрепляется табличка 17, на которой указываются основные данные АД. На рисунке обозначено также: 6 – посадочное гнездо щита; 7 – кожух; 8 – корпус; 18 – лапа; 19 – вентиляционный канал.