електрически машини
В съвременните електрически машини най-широко се използват цилиндрични противополюсни (барабани) намотки. Проводниците на такива намотки са разположени по дължината на въздушната междина на машината и не покриват магнитната верига на статора и ротора. Други видове намотки се срещат само в някои специални видове електрически машини [6].
3.1. Видове намотки и тяхната изолация
Намотките са концентрирани или разпределени. В концентрираните намотки завоите, образуващи полюса, се комбинират в една, като правило, многооборотна намотка, която е монтирана върху феромагнитна сърцевина. Полюсът, образуван от намотката и сърцевините, се нарича изразен.
Концентрираните намотки на полюсите на машини с постоянен и променлив ток са еднакви по отношение на схемите на свързване и се различават една от друга само в конструктивните характеристики и методите за закрепване на бобините. Възбудителните намотки на почти всички машини за постоянен ток са групирани. В машини с променлив ток възбуждащите намотки на синхронни машини със скорост на въртене не повече от 1500 об / мин се изпълняват с концентрирани. Такива машини се наричат машини с ясно изразени полюси на ротора или машини с ротори с изпъкнали полюси (фиг. 3.1).
Ориз. 3.1. ротори на синхронни машини с ясно изразени полюси:
a -многополюсен;b -четириполюсен
Разпределените намотки се състоят от намотки със сравнително малък брой намотки всяка (в машини с висока мощност, до един или два намотки на намотка). Намотките се разполагат равномерно по цялата обиколка на въздушната междина в прорезите на статора или ротора (фиг. 3.2). Бобините, свързани помежду си по определена схема, образуват така наречените имплицитно изразени полюси на машината.
Ориз. 3.2. Статор на AC машинатекущ
с разпределена намотка
Разпределените намотки се използват в статори и фазови ротори на асинхронни машини, в статори на синхронни машини, котви на машини с постоянен ток и в ротори на синхронни машини със скорост 3000 об / мин (в невидими полюсни ротори). В редица конструкции на машини за постоянен ток възбуждащите намотки също са разпределени.
Намотките на разпределената намотка (фиг. 3.3) се навиват с намотаващ проводник. Праволинейните части на завоите, разположени в жлебовете на магнитната верига, се наричат жлебови части; криволинейни, които свързват частите на жлеба помежду си - чрез челните части на намотката. Подобни имена - слот и челни части - имат съответните части на намотката. Секциите на завоите на челните части се наричат глави на намотките, началото и краят на намотката, с която е навита намотката, се наричат изходни краища на намотката.
Ориз. 3.3. Правоъгълни бобини с разпределена намотка:
a -подразделени;b— твърд;
1— жлебови части;2 —предни части;3- оловни краища
Страните на намотките на разпределените намотки могат да заемат или цял жлеб, или само половината (фиг. 3.4). В първия случай намотката се нарича еднослойна, във втория - двуслойна, тъй като страните на намотките са поставени в жлебовете на два слоя: единият в долната половина на жлеба е долният слой, вторият в горната половина е горният слой.
Ориз. 3.4. Напречно сечение на полузатворени статорни процепи
с кръгло навиване на проводник:
а -машини с малка мощност, еднослойна намотка;
b- машини със средна мощност, двуслойна намотка
Някои видове намотки са направени не от намотки, а от пръти - намотка на прът (фиг. 3.5). Всяка пръчка е катонамотка, разполовена по челните части и се състои от един слот и две половини от различни челни части. Навивките на намотката на пръта се формират след полагане на намотката в жлебовете и свързване на главите на прътите една към друга. При изчисления и диаграми намотката на пръта се разглежда като намотка на намотка с един оборот в намотката.
В посоката на огъване на челните части на намотките или прътите, което определя последователността на техните връзки помежду си, се разграничават контурни и вълнови намотки (виж фиг. 3.5).
Ориз. 3.5. Схематично представяне на елементите на намотките на бобината:
a -контур;b- вълна, намотка на пръта;
Почти всички намотки на електрическите машини са навити с изолиран проводник за намотаване. Много по-рядко се използват неизолирани правоъгълни проводници или медни пръти за намотки, върху които се прилага изолация по време на производството на намотки. Само късо съединените намотки на роторите на асинхронните двигатели и демпферните или пусковите намотки на синхронните машини нямат изолация. Пръчките на тези намотки са монтирани в неизолирани жлебове на магнитната верига, а в повечето асинхронни двигатели с мощност до 300 ... 400 kW алуминият или неговите сплави се изсипват в жлебовете.
Към изолацията на електрическите машини се налагат редица изисквания, чиято цел е да осигурят надеждна работа на машината през целия очакван период на нейната работа. Изолацията, на първо място, трябва да има достатъчна диелектрична якост, за да предотврати възможно късо съединение на намотките към металните части на машината или един към друг. За да се осигури това изискване, изолацията трябва да има добра топлопроводимост, тъй като в противен случай топлината, генерирана в проводниците на намотката, ще я нагрее над допустимите граници, а диелектричната якост на изолациятасънувам. Освен това изолацията на намотките не трябва забележимо да влошава своите електрически свойства под въздействието на механични сили, на които е подложена по време на полагането на намотката в жлебовете, както и по време на работа на машината, под въздействието на влага, маслени пари и различни газове, които може да съдържа въздухът около машината. Тези изисквания определят необходимата за изолацията топлинна и механична якост, влаго- и маслоустойчивост и др.
Според функционалното си предназначение изолацията на намотките се разделя на тяло - външната изолация на бобините, която ги изолира от стените на жлебовете в сърцевините (изолация на жлебове) и от други метални части на машината (изолация на челните части на бобините); междуфазни, изолиращи намотки на всяка фаза на намотката от други фази; намотка, изолираща всеки оборот на намотката от други намотки; проводник - изолация на всеки от проводниците на намотката. Всеки вид изолация има свой собствен, специфичен дизайн и към тях се налагат различни изисквания.
Като цяло дебелината и дизайнът на всички видове изолация се определят от нейното функционално предназначение, нивото на номиналното напрежение на машината, нейния тип и условията на работа, за които е предназначена тази машина.
При най-тежките условия на работа има изолация на корпуса на набраздените части на намотките. Ограничените размери на жлеба водят до необходимостта да се извърши изолация на прорези под формата на тънък и механично здрав слой, който отговаря на всички горепосочени изисквания за изолация на електрически машини, т.е. електрическа и механична якост, топлопроводимост и др. Съвременните електроизолационни материали позволяват да се извърши изолация на процепи на машини с номинално напрежение до 660 V с дебелина, която не надвишава няколко десети от милиметъра на страна, имашини с високо номинално напрежение - с дебелина не повече от няколко милиметра на страна.
Изолацията на корпуса по своя дизайн може да бъде непрекъсната или ръкавна. Непрекъснатата изолация се формира чрез обвиване на проводниците на бобината по цялата им дължина с лента от изолационен материал, като лента от слюда, лента от стъклена слюда или лента от стъклена слюда. Лентата обикновено се нанася наполовина (пълно припокриване) на няколко слоя, чийто брой зависи от номиналното напрежение на машината. В повечето случаи, след полагането на лентата, изолацията се импрегнира с изолационни съединения - лакове или съединения за създаване на монолитен изолационен слой и повишаване на неговата топлопроводимост и механична якост.
Изолацията на ръкава се формира чрез обвиване на праволинейните прорези на намотките с широк лист изолационен материал, последвано от горещо валцуване на насложени слоеве (мек ръкав) или горещо валцуване, гофриране и изпичане (твърд ръкав). Върху извитите челни части на намотките с маншетна изолация е положена непрекъсната лентова изолация.
Непрекъснатата и ръкавна изолация се използва за намотки на всички машини с напрежение от 3000 V и повече, в арматурните намотки на машини с постоянен ток с голяма мощност, намотки на прътови вълни на фазови ротори на асинхронни двигатели, както и в специални машини, например, влагоустойчив дизайн при всяко номинално напрежение.
Набраздените части на намотката на машини с напрежение до 6000 V са изолирани с кутии от един или два слоя изолационен материал - филм-синтетичен картон, електронит, имидофлекс и др. Набраздените кутии се монтират в жлебовете преди полагане на намотката. Те не могат да служат като надеждна изолация на корпуса на намотките на машини с по-високо напрежение.
Примери за изолация на намотки са дадени в описаниетоспецифични конструкции на намотки.