Обмотки статора асинхронного двигателя

Если взглянуть на обмотку статора асинхронного электродвигателя, то легко обнаружить, что она представляет собой отнюдь не просто три уложенные под 120 градусов относительно друг друга одиночные катушки. На каждую из фаз трехфазной обмотки приходится обычно по несколько секций. Эти секции отдаленно напоминают секции обмотки ротора коллекторного мотора, однако в асинхронном двигателе они выполняют совершенно иные функции.

Посмотрите на первый рисунок. Здесь изображена одна секция, состоящая из четырех витков. Такая секция занимает на статоре минимум два паза. Но секцию в принципе можно разбить еще напополам — вот уже четыре паза. Тогда две части секции необходимо будет соединить последовательно, чтобы ЭДС в них суммировались.

Поскольку весь набор изолированных друг от друга проводов в секции (или условно — в части секции) укладывается в один паз, то и обозначить на схеме пучок проводов можно в виде одного витка, даже если витков в одном пазе лежит несколько. Активные проводники каждой секции могут укладываться в пазы одним слоем или двумя слоями, как на роторе коллекторного мотора.

Допустим, трехфазный асинхронный двигатель имеет одну пару полюсов (2p=2). Тогда для каждой фазы обмотки на каждый полюс будет приходиться некоторое количество пазов статора: как правило от 1 до 5 (q). В процессе проектирования машины выбирают наиболее подходящее значение этого числа q. В результате общее число пазов будет равно — число полюсов*число фаз*пазов на полюс фазы (Z = 2pmq).

К примеру имеется: одна пара полюсов, три фазы, два паза на полюс фазы. Итак, общее число пазов: Z = 2*3*2 = 12 пазов. На рисунке ниже приведена именно такая обмотка, где на каждую фазу приходится по 4 секции, причем каждая секция состоит из двух частей (по две катушки в части) — каждая часть находится в сфере действия своего полюса (в двух полюсных делениях тау, одно полюсное деление — 180 градусов, все пазы — 360 градусов).

Пазы разделяются по фазам так: пусть у двигателя два паза на полюс на фазу, тогда на первом полюсном делении для фазы А предполагаются пазы 1 и 2, а на втором полюсном делении — 7 и 8, поскольку Z/2 = 6, и тау = 6 зубцов.

Вторая фаза (В) сдвинута относительно первой в пространстве на 120 градусов или на 2/3 тау, то есть на 4 зубца, и значит занимает пазы 5 и 6 на первом полюсном делении и пазы 11 и 12 — на втором полюсном делении.

И наконец третья фаза (С) располагается в оставшихся пазах 8 и 9 второго полюсного деления и в пазах 3 и 4 первого полюсного деления. Разметка обмотки всегда ведется по наружному слою активных проводников.

Как вы уже поняли, с целью сложения ЭДС каждой фазы, секции внутри катушек соединяют последовательно, а сами катушки (в противоположных полюсных делениях) — встречно: конец первой — с концом второй.

К трехфазной сети обмотки статора традиционно присоединяются по одной из двух схем: звезда или треугольник. Треугольник — для 220 вольт, звезда — для 380 вольт.

На рисунке показан статор без обмотки. Статор устанавливается в алюминиевый, чугунный или стальной корпус двигателя путем запрессовывания сердечника вовнутрь. Сердечник здесь набирается из отдельных листов стали, каждый из которых изолирован особым электротехническим лаком.

Снаружи корпус имеет ребра, благодаря которым увеличивается площадь теплообмена с окружающим воздухом и повышается эффективность активного охлаждения — пластмассовый вентилятор, насаженный на ротор сзади (под задней крышкой с перфорацией), обдувает ребра и охлаждает таким образом двигатель в процессе его работы, так предохраняет обмотки от перегрева.

Справочник

Схема обмоток трехфазных электрических двигателей и их соединение на клеммных панелях 11.07.2006 18:57

Начала и концы обмоток выведены в электрическую распределительную коробку клеммную панель и зафиксированы. К зажимам клеммной панели с внутренней стороны двигателей подводятся выводные провода статорных обмоток. Всего на клеммник может быть выведено 3 или 6 выводов фазных обмоток статора.

Клеммник, его еще называют «борно», — клеммная коробка- чаще всего устанавливается сверху, реже – сбоку. Некоторые клеммники можно разворачивать на 180 градусов, для удобства подводки питающих кабелей.

Фазы статорных обмоток при подключении к питающей сети электродвигателя соединяют по одной из электрических схем – «звезда» Y или «треугольник» Δ .

Оба способы отличаются тем, что у них на каждую фазу двигателя прикладывается напряжение разной величины.

Знаком Y обозначают двигатели, где возможность подключения в «треугольник» не предусмотрена. В распределительной коробке таких моделей вместо 6 контактов находятся только три, соединение трех других выполнено под корпусом.

Наличие метки вида Δ/Y указывает на возможность соединения обмоток и «звездой», и «треугольником». То есть, к примеру, напряжение в 220 В подается на «треугольник», 380 В – на «звезду», в противном случае двигатель быстро перегорит. Подключение по комбинированной схеме обычно применяется для двигателей мощностью свыше 5 кВт.

! Более низкие значения напряжения используются при подключении в «треугольник», высокие – исключительно в соединениях статорных обмоток по схеме «звезда».

В паспорте двигателя и на его бирке, обычно указывают все основные рабочие характеристики и величины, среди которых мощность, обороты, частота сети, коэффициент мощности, рабочее напряжение, а также приведены условными рисунками схема соединения обмоток и какая существует возможность ее изменения, для электродвигателей с комбинированной схемой.

Так же электродвигателях малой мощности обозначают фазы обмоток разноцветными проводами.

При соединении звездой начало первой фазы имеет желтый провод, второй фазы — зеленый, третьей фазы — красный, нулевая точка — черный.

При шести выводах начала фаз обмоток имеют такую же расцветку, как и при соединении звездой, а конец первой фазы — желтый с черным провод, второй фазы — зеленый с черным, третьей фазы — красный с черным. У асинхронных однофазных электродвигателей начало вывода главной обмотки — красный провод, конец — красный с черным. У пусковой обмотки начало вывода — синий провод, конец — синий с черным.

Выводы секционированных обмоток многоскоростных асинхронных двигателей, позволяющих изменять число полюсов, имеют следующие обозначения:

Схемы обмоток трехфазных двигателей и их соединения на клеммных панелях приводятся на рисунках.

Схемы обмоток односкоростных трехфазных двигателей и их соединения на клеммных панелях с соединением в звезду Y или в треугольник Δ или переключаемых Δ/Y

Если требуется подключение ЗВЕЗДОЙ, тогда объединяют верхний ряд клемм, а к нижнему подводят провода сети ( см рис ). Можно объединять также нижние клеммы, а к верхним подводить провода сети. Соединяя обмотки электродвигателя в ЗВЕЗДУ объединяют Ul, VI, Wl (CI, С2, СЗ), а к остальным выводам подводят провода сети или, наоборот, объединяют U2, V2, W2 (С4, С5, С6), а к Ul, VI, Wl (CI, С2, СЗ) подводят провода сети.

Соединение в ТРЕУГОЛЬНИК получают, объединяя попарно клеммы верхнего и нижнего рядов и подводя к ним провода сети ( см рис) Соединение обмотоки электродвигателя в ТРЕУГОЛЬНИК получают, объединяя U1 и W2, VI и U2, W1 и V2 (С1 и С6, С2 и С4, СЗ и С5).

Как поменять направление вращения электродвигатели при подключении звездой или треугольником ?

! Если нужно поменять направление вращения вала электродвигателя на противоположное, то поменяйте местами две любые фазы сети.

При соединении звездой обмоток асинхронного электродвигателя наблюдается более мягкий запуск и плавная его работа, а также возможность кратковременной перегрузки.

При соединении треугольником обмоток асинхронного электродвигателя происходит достижение его максимальной мощности, но во время пуска пусковые токи имеют большое значение. Также по отзывам, что при соединении треугольником двигатель больше нагревается.

Функцию пуска для схем переключения «звезда»-«треугольник» используют только для двигателей с пометкой Δ/Y, в которых реализована возможность обоих вариантов соединения. Запуск двигателя производят при подключении «звездой», чтобы уменьшить пусковой ток. Переключение режимов звезда-треугольник нельзя применять для электродвигателей, изначально имеющих на валу неинерционную нагрузку, такую как вес груза лебедки или сопротивление поршневого компрессора. Переключение звезда треугольник можно применять только для электродвигателей, имеющих на валу свободно вращающуюся нагрузку – вентиляторы, центробежные насосы, валы станков, центрифуг и другого подобного оборудования.

Схемы обмоток односкоростных трехфазных двигателей и их соединения на клеммных панелях с последовательным или параллельным соединением параллельных ветвей фаз звезда — двойная звезда Y/YY

Схемы обмоток двухскоростных трехфазных двигателей и их соединения на клеммных панелях с полюсно-переключаемой по схеме Далендера обмоткой статора или с полюсно-переключаемой обмоткой по принципу амплитудно-фазовой модуляции треугольник — двойная звезда Δ /YY

Схемы обмоток двухскоростных трехфазных двигателей и их соединения на клеммных панелях с полюсно-переключаемой обмоткой по принципу амплитудно-фазовой модуляции тройная звезда-тройная звезда YYY /YYY

Схемы для трехскоростных двигателей с двумя независимыми обмотками с полюсно-переключаемой с соединением треугольник-звезда Δ / Y ; односкоростной с соединением в звезду Y

Для четырехскоростных двигателей с двумя обмотками, каждая из которых полюсно-переключаемая с соединением треугольнки-двойная звезда Δ /YY