Způsoby připojení statorového vinutí

Statorové vinutí – jedna z nejdůležitějších součástí každého elektromotoru, která přeměňuje elektrickou energii na energii mechanickou. Pro zajištění efektivního provozu elektromotoru je nutné správně připojit vinutí statoru. Existuje několik způsobů připojení, z nichž každý má své vlastní vlastnosti a výhody.

Jedním z nejběžnějších způsobů připojení vinutí statoru je zapojení do hvězdy. Při tomto způsobu připojení je každý konec vinutí připojen ke společnému bodu, který tvoří základnu hvězdy. Hvězdicové spojení má řadu výhod. Za prvé poskytuje nižší úroveň proudu pro každé vinutí, což umožňuje zvýšený výkon motoru. Za druhé, podporuje rovnoměrnější rozložení proudu a snižuje množství tepelných ztrát ve vinutí statoru.

Druhý způsob připojení statorových vinutí je zapojení do trojúhelníku. Při tomto způsobu je každý konec vinutí připojen ke konci sousedního vinutí, čímž se vytvoří uzavřený obvod ve tvaru trojúhelníku. Trojúhelníkové zapojení má také své výhody. Umožňuje vysokou rychlost rotoru, což je zvláště důležité při práci s vysokým zatížením. Toto připojení má navíc větší flexibilitu a snadnost instalace a ovládání.

Volba způsobu připojení statorových vinutí závisí na konkrétních požadavcích a provozních podmínkách elektromotoru. Musí být odůvodněno s ohledem na výkon, rychlost otáčení, zatížení a další parametry. Je důležité pamatovat na to, že správné zapojení vinutí statoru je základem pro efektivní a bezpečný provoz elektromotoru.

Způsoby připojení vinutí statoru:

Základní způsoby připojení vinutí:

1. Sériové připojení. Při tomto způsobu připojení jsou vodiče každého závitu statorového vinutí zapojeny do série. Tato metoda je široce používána v nízkonapěťových a silnoproudých strojích. Umožňuje vysokou účinnost a nízké energetické ztráty.
2. Paralelní připojení. V tomto případě je každé statorové vinutí zapojeno paralelně k sobě navzájem. Paralelní zapojení poskytuje větší výkon a vysokou spolehlivost statoru. Vyžaduje však více drátů a je obtížnější jej realizovat.
3. Hvězda-trojúhelník. Tento způsob připojení se používá u třífázových elektromotorů. Vinutí statoru jsou zapojena tak, že při spuštění stroje jsou zapojena do „hvězdy“ a po spuštění do „trojúhelníku“. Tato metoda umožňuje snížit startovací proud a zajistit hladší start motoru.

Volba způsobu připojení statorového vinutí závisí na provozních požadavcích stroje a jeho konstrukčních vlastnostech. Každá metoda připojení má své výhody a omezení, takže jejich volba by měla být vědomá a oprávněná.

Typy statorových vinutí a jejich vlastnosti

V závislosti na konstrukci a způsobu připojení jsou statorová vinutí rozdělena do několika typů:

1. Hvězdicové vinutí

Při připojení vinutí do hvězdy je každý konec vinutí spojen se zemí a jeho středové připojení je výstupem výkonového vinutí. Tento typ vinutí zajišťuje vysokou stabilitu a spolehlivost chodu motoru.

2. Trojúhelníkové vinutí

Vinutí ve tvaru trojúhelníku je zapojeno do uzavřeného obvodu, kde jsou oba konce vinutí navzájem spojeny. Trojúhelníkové vinutí je vysoce účinné a poskytuje vyšší výkon ve srovnání s hvězdicovým vinutím.

3. Smíšené vinutí

Kombinované nebo smíšené vinutí spojuje výhody hvězdicového a trojúhelníkového vinutí. Používá se v elektromotorech, kde je vyžadována kombinovaná sada charakteristik.

Vlastnosti statorových vinutí určují jejich elektrické a mechanické parametry:

— Elektromagnetické charakteristiky jako indukčnost, činný a jalový odpor nám umožňují určit výkon a účinnost vinutí.

— Mechanické vlastnosti, jako jsou tepelné vlastnosti, mechanická pevnost a pružnost, určují spolehlivost vinutí a jejich schopnost odolávat vnějším faktorům.

Volba typu statorového vinutí závisí na požadovaných vlastnostech elektromotoru a provozních podmínkách. Každý typ vinutí má své vlastní vlastnosti a výhody, které je třeba vzít v úvahu při výběru a návrhu elektromotoru.

Překlenovací způsob připojení

Výhodami přemosťovacího způsobu zapojení je jeho jednoduchost a možnost provedení spojení bez použití speciálního zařízení. Díky tomu je tento způsob cenově výhodný a zjednodušuje proces montáže a instalace elektromotoru.

Je však nutné počítat s tím, že překlenovací způsob připojení má svá omezení. V případě velkého počtu vodičů může být proces kroucení obtížný. Navíc takové spojení neposkytuje dostatečnou spolehlivost a může vést k přerušení vodiče při vysokém mechanickém zatížení nebo vibracích.

Obecně je metoda otřepového spoje jednoduchou a dostupnou metodou, kterou lze použít v řadě případů. Pro zlepšení spolehlivosti a bezpečnosti elektromotoru se však doporučuje použít speciální způsoby připojení, jako je pocínování nebo použití speciálních spojovacích prvků.

Způsob připojení otřepů

Hlavním rysem metody otřepů je, že vinutí statoru je spojeno se statorovým železem pomocí otřepů. Otřepy jsou kovové pásy, které procházejí ventilačními otvory ve statorovém železe a pevně připevňují vinutí k tělu stroje.

Tento způsob připojení má řadu výhod, díky kterým je jedním z nejběžnějších:

Způsob připojení otřepů má tedy řadu výhod, díky kterým je oblíbený a široce používaný při výrobě elektromotorů.

Způsob připojení přípojnic

Výhodou způsobu připojení přípojnic je nízký odpor, který umožňuje dosažení vysokého výkonu a účinnosti elektromotoru. Navíc je tato metoda vysoce spolehlivá a odolná vůči přetížení.

Důležitou vlastností přípojnicového připojení je možnost snadné výměny nebo opravy jednotlivých sekcí vinutí statoru. V případě potřeby lze vyměnit pouze jednu nebo několik částí, což zjednodušuje proces údržby a šetří čas a zdroje.

Za zmínku také stojí, že způsob připojení sběrnice umožňuje snížit počet vodičů, což zase zjednodušuje konstrukci elektromotoru a snižuje jeho náklady.

Díky tomu je přípojnicový způsob připojení statorového vinutí efektivní a spolehlivou metodou, která se aktivně využívá v elektrotechnice a zajišťuje vysoký výkon a životnost elektromotorů.

Metoda svařovaného spojení

Hlavní výhodou svarového spoje je jeho pevnost. Svar vzniká natavením a natavením vodičů, čímž vznikne velmi pevné a spolehlivé spojení. To je důležité zejména pro vinutí statoru, které musí odolávat vysokému mechanickému zatížení a vibracím.

Další výhodou svařovacího způsobu spojování je jeho účinnost. Pomocí svářečky můžete rychle a snadno připojit vodiče statoru bez potřeby dalších materiálů nebo nástrojů.

Svařovací způsob spojování má však i své nevýhody. Jeho realizace vyžaduje v prvé řadě přítomnost svářečky a odpovídající dovednosti obsluhy. Kromě toho může svařování způsobit zahřívání a změny ve struktuře materiálu, což může potenciálně vést k deformaci nebo selhání. Proto je důležité zvolit správné parametry svařování a řídit proces.

Způsob připojení pásky

Základní myšlenkou metody páskového připojení je, že vodiče statoru jsou provlečeny otvory vytvořenými ve speciální pásce. Tato páska slouží k zajištění vodičů v určitém pořadí, zajišťuje jejich přesnou polohu a zabraňuje jejich kroucení při provozu elektromotoru.

Mezi výhody metody páskového připojení patří:

1. Jednoduchost a rychlost procesu instalace. Způsob připojení pásky nevyžaduje speciální nástroje ani složité operace s vodiči.
2. Vysoká spolehlivost a životnost. Páska účinně fixuje vodiče a zabraňuje jejich odšroubování nebo pohybu během provozu elektromotoru.
3. Pohodlná výměna poškozených vodičů. Při použití páskového spojení lze vyměnit poškozené vodiče statoru bez nutnosti demontáže celého zařízení.

Paralelní zapojení vinutí

Hlavní výhodou paralelního zapojení vinutí je, že umožňuje zvýšit výkon a účinnost elektrického stroje. Paralelní spojení vinutí zajišťuje rovnoměrné rozložení zátěže mezi vinutí, což zvyšuje celkový výkon a snižuje zatížení každého jednotlivého vinutí. Toto spojení navíc poskytuje nižší poměr odporu vinutí, což má za následek nižší ztráty a efektivnější provoz stroje.

Paralelní zapojení vinutí má však i některé nevýhody. Za prvé, tento typ připojení vyžaduje více drátů, což s sebou nese dodatečné náklady. Za druhé, paralelní zapojení může vést k nerovnoměrnému rozložení proudu mezi vinutími, což může vést k nevyváženému chodu stroje a zvýšenému opotřebení.

Obecně platí, že paralelní připojení vinutí je efektivní a široce používaná metoda připojení v elektrických strojích. Umožňuje zvýšit výkon a účinnost stroje, ale vyžaduje dodatečné náklady a může vést k nerovnoměrnému rozložení proudu. Při výběru způsobu připojení vinutí je nutné vzít v úvahu všechny tyto faktory a vlastnosti konkrétního stroje.

Sériové zapojení vinutí

Hlavní výhody sériového připojení statorových vinutí jsou:

• Zvýšené výstupní napětí: Při sériovém zapojení se napětí na každém vinutí sečte, což umožňuje vyšší výstupní napětí. To je užitečné v případech, kdy je vyžadován přenos nebo spotřeba elektrické energie na velkou vzdálenost.
• Optimalizace nákladů a využití materiálu: sériové zapojení vinutí umožňuje použití menšího počtu vodičů, což snižuje výrobní náklady a šetří materiály.
• Zlepšená elektrická účinnost: Díky zvýšenému napětí a optimalizované konstrukci vinutí zajišťuje sériové zapojení vinutí vyšší elektrickou účinnost při provozu elektrických strojů a zařízení.

Je však třeba poznamenat, že sériové připojení vinutí má svá omezení a může být v některých případech nepraktické. Například nemusí být efektivní pro nízké napětí nebo vyžaduje složitý systém vinutí a měničů napětí. Před použitím sériového zapojení vinutí je proto nutné provést pečlivý výpočet a zvážit všechny možné možnosti a omezení.

Porovnání výhod různých způsobů připojení vinutí

Různé způsoby připojení statorových vinutí mají své výhody a lze je zvolit v závislosti na konkrétních podmínkách a požadavcích.

Přímé připojení: Tento způsob připojení vinutí poskytuje nejjednodušší obvod a zajišťuje nízkou indukčnost. Přímé připojení vinutí má také vysokou účinnost a spolehlivost. Jeho použití je však omezeno možností dodatečného zatížení ovlivňujícího každé vinutí, což může vést k nerovnoměrnému rozložení zatížení.

Hvězda-trojúhelník: Tento způsob připojení vinutí nabízí složitější, ale flexibilní schéma, které lze použít k vyrovnání zátěže mezi vinutími. Pomáhá také snížit indukčnost a zlepšit distribuci magnetického toku ve statoru. Použití spojení hvězda-trojúhelník však vyžaduje speciální přepínače a čas na přepínání mezi režimy, což může zvýšit složitost obvodu systému.

Připojení prstenu: Tento způsob připojení vinutí zajišťuje vyvážení zátěže a snižuje indukčnost. Má také výhodu zvýšené spolehlivosti, protože pokud se jedno vinutí přeruší, zbývající vinutí budou pokračovat v provozu. Kruhové spojení také zlepšuje a snižuje vibrace, což přispívá k hladšímu chodu statoru. Protože jsou však vinutí spojena do prstence, vyžaduje tato metoda zvláštní pozornost na zapojení a konstrukci statoru.

Výběr způsobu připojení vinutí statoru by měl vycházet ze specifikace a požadavků elektrického systému. To vám umožní optimalizovat výkon statoru a dosáhnout nejlepších výsledků pro konkrétní projekt.

Kompresorové stanice jsou vybaveny elektrickým pohonem s asynchronním elektromotorem na třífázový střídavý proud o výkonu 0,27 až 95 kW, napětí 220/380 V a frekvenci otáčení 23,6–24,2 Hz. Princip činnosti takového elektromotoru je založen na jevu rotujícího magnetického pole.

Asynchronní motor sestává z pevné (stator) a pohyblivé (rotorové) jednotky. Rotující magnetické pole je vytvářeno třemi statorovými vinutími, když jimi prochází třífázový proud (obr. 22). Když elektrický proud prochází vinutím, na jedné straně, kde proud protéká závity proti směru hodinových ručiček, vzniká severní magnetický pól „C“ a na opačné straně jižní pól „U“. Pro zjednodušení vysvětlení rotujícího magnetického pole budeme uvažovat pouze ty strany vinutí, které směřují ke středu statoru.

Rýže. 22. Schéma točivého magnetického pole statoru třífázového elektromotoru:
1–3 statorová vinutí (cívky); 4 – stator

V prvním okamžiku (obr. 22, a) neteče proud ve vinutí 1, v cívce 2 jde proud proti směru hodinových ručiček a tvoří severní pól „C“, ve vinutí 3 jde po směru hodinových ručiček a tvoří jižní pól „U“. Interakce těchto dvou pólů vytváří výsledné magnetické pole, vytvořené vinutími 2 a 3, směřujícími od severního pólu k jižnímu pólu (na obrázku znázorněno šipkami).

Ve druhém okamžiku (obr. 22, b) nebude proud ve vinutí 2, ve vinutí 3 se proud bude pohybovat proti směru hodinových ručiček a vytvoří severní pól a ve vinutí 1 – ve směru hodinových ručiček, vytvoří jižní pól. Výsledné magnetické pole vytvořené vinutími 1 a 3 směřuje od severního pólu k jižnímu pólu (na obrázku znázorněno šipkami).

Poté se směr magnetického pole opět změní (obr. 22, c), protože ve vinutí 3 není žádný proud, ve vinutí 1 se vytvoří severní pól a ve vinutí 2 jižní pól. Výsledné magnetické pole bude směrováno z vinutí 1 do vinutí 2. V dalším okamžiku bude směr výsledného magnetického pole (obr. 22, g) stejný jako v prvním okamžiku (obr. 22. a).

Při porovnání změn směru výsledného magnetického pole si lze všimnout, že nejprve bylo výsledné magnetické pole směrováno zprava doleva, pak zdola nahoru, pak shora dolů a nakonec opět zprava doleva. Pozorováním toho, jak se mění směr výsledného magnetického pole, si lze všimnout, že se zdá, že rotuje kolem osy statoru.

Takové magnetické pole se nazývá rotující magnetické pole. Frekvence otáčení magnetického pole určuje frekvenci otáčení motoru. Nejběžnější elektromotory mají rychlost otáčení 25; 16,6 a 12,5 Hz.

В třífázový asynchronní elektromotor Rotor je umístěn uvnitř statoru. Rotující magnetické pole statoru bude křížit vinutí rotoru a v těchto vinutích bude vznikat indukovaný proud.

Tento proud vytvoří své vlastní magnetické pole, které bude interagovat (přitahovat se) s magnetickým polem statoru. A protože se magnetické pole statoru otáčí, magnetické pole rotoru se spolu s rotorem začne pohybovat stejným směrem jako magnetické pole statoru.

Směr otáčení rotoru lze změnit prohozením dvou vodičů, které přivádějí třífázový elektrický proud do vinutí statoru.

Je třeba poznamenat, že frekvence otáčení rotoru je o něco menší než frekvence otáčení magnetického pole statoru, jejich frekvence otáčení se neshodují, tj. jsou asynchronní, proto se tyto motory nazývají asynchronní.

Pokud předpokládáme, že v určitém okamžiku otáčky rotoru dosáhnou rychlosti magnetického pole statoru, tj. jejich frekvence se vyrovnají, pak v tomto případě již nebudou vinutí rotoru protínat točivé magnetické pole statoru a ve vinutí rotoru se nebude elektricky indukovat žádný proud. To způsobí, že vinutí rotoru přestane interagovat s rotujícím magnetickým polem statoru a rotor se začne zpomalovat. Snížení rychlosti rotoru bude krátkodobé, protože opět povede k průniku magnetických čar statoru s vinutím rotoru a vzniku indukčního proudu ve vinutí rotoru a rotor se opět začne otáčet podle magnetického pole statoru. Toto je princip činnosti asynchronních elektromotorů.

Rýže. 23. Třífázový asynchronní elektromotor v rozloženém stavu:
a – stator s bočními štíty;
b – klecový rotor; in – fázový rotor; 1 – tělo; 2, 5, 9 – jádra statoru a rotory nakrátko a fázové rotory; 3, 6, 10 – statorová vinutí a rotory nakrátko a fázové rotory; 4, 8 – hřídele klecových a fázových rotorů; 7, 11 – koncové a kontaktní kroužky

Stator asynchronní třífázový elektromotor se skládá z pouzdra 1 (obr. 23, a) a jádra 2, sestaveného z tenkých ocelových plátů s vyraženými drážkami a upevněného uvnitř pouzdra statoru. Stator je na koncích zakryt bočními štíty s ložisky, na kterých dosedá hřídel rotoru. V drážkách jádra jsou umístěna tři vinutí 3, která jsou od sebe po obvodu rozmístěna s určitým stoupáním.

Rotor sestává z jádra a hřídele, na kterém je jádro upevněno. Jádro je vyrobeno z lisovaných ocelových plechů s drážkami. Vodiče vinutí rotoru jsou umístěny ve štěrbinách.

V závislosti na typu vinutí rotoru jsou asynchronní třífázové elektromotory klasifikovány jako zkratované a fázové.

Rotor veverky (obr. 23, b). Roztavený hliník se nalévá pod tlakem do drážek jádra 5. Výsledné hliníkové tyče (vinutí) 6 jsou na koncích přivařeny k hliníkovým koncovým kroužkům 7. Takovéto vinutí je kroužky 7 neustále zkratováno a samotný rotor se nazývá zkratovaný.

Elektrické asynchronní motory s rotorem nakrátko jsou konstrukčně jednoduché, ale při spouštění odebírají z napájecí sítě elektrický proud 5-7x větší než při ustáleném provozu.

Prokluzový rotor (obr. 23, c). Tři vinutí jsou umístěna ve štěrbinách s určitou roztečí po obvodu. Vinutí jsou izolována od sebe navzájem a od jádra rotoru. Začátky všech tří vinutí jsou spojeny se třemi kontaktními měděnými kroužky 11 namontovanými na hřídeli 8 rotoru a konce těchto tří vinutí jsou vzájemně spojeny. Kontaktní kroužky jsou izolovány od sebe a od hřídele, ale jsou pevně nasazeny na hřídeli a otáčejí se s hřídelí, když motor běží. Na bočním štítu jsou zavěšeny tři měděno-grafitové kartáče.

Během doby rozběhu elektromotoru s fázovým rotorem jsou na kontaktní kroužky nasazeny (nalisovány) měděno-grafitové kartáčky. Tato konstrukce umožňuje zařadit do vinutí rotoru během doby rozběhu přídavný odpor (odpor) a v důsledku toho lze výrazně snížit sílu startovacího elektrického proudu Jinak jsou zařízení elektromotorů s fázovým rotorem a rotorem nakrátko podobná.

Každé ze tří statorových vinutí (obr. 24) má začátek (H1, H2, H3) a konec (K1, K2, K380). Všechny starty vinutí jsou vyvedeny do svorkovnice a je k nim připojena třífázová elektrická síť dodávající elektřinu a konce vinutí jsou připojeny ke startům vinutí v určitém pořadí. Konce statorových vinutí a jejich začátky jsou vyvedeny do svorkovnice a spojeny do hvězdy nebo trojúhelníku. Pro připojení elektromotoru k elektrické síti s vyšším napětím (například 24 V), uvedeným na jeho typovém štítku, jsou vinutí statoru zapojena do hvězdy (obr. 220, a) a pro nižší napětí (například 24 V) – do trojúhelníku (obr. XNUMX, b).

Rýže. 24. Zapojení svorek vinutí statoru třífázového elektromotoru ve svorkovnici s hvězdou (a) a trojúhelníkem (b):
1 – propojka; 2 – svorkovnice

V krabici jsou 2 svorky vinutí statoru elektromotoru propojeny do hvězdy pomocí kovových propojek 1: svorky H1, H2, H3 (nebo spodní K1, K2, K3) jsou vzájemně spojeny a na zbývající tři svorky je připojena třífázová síť.

Při zapojování vinutí do trojúhelníku je každá horní svorka (H1, H2, H3) připojena ke spodní svorce (K1, K2, K3) umístěné pod ní pomocí odnímatelných kovových propojek 1. Třífázová síť je připojena ke třem horním nebo třem spodním svorkám.

Asynchronní třífázový elektromotor 6 s fázovým rotorem se spouštějí pomocí reostatu sestávajícího z kovového pouzdra, uvnitř kterého jsou umístěny porcelánové žebrované válce s navinutým nichromovým drátem (rezistory). Vývody z rezistorů jsou připojeny ke kontaktům umístěným na horním panelu Při otáčení startovací rukojetí 6 (ruční kolečko) se prsty spojí s kontakty a tím se vytvoří větší či menší odpor 5 reostatu ve vinutí rotoru připojeného k reostatu elektromotoru. Když reostat pracuje, uvolňuje se teplo. Pro lepší odvod tepla se transformátorový olej nalévá do pouzdra reostatu.

Tři vodiče z reostatu jsou připojeny ke třem kartáčkům kontaktních kroužků 4 (obr. 25) rotoru elektromotoru. Při rozběhu elektromotoru s fázovým rotorem je do obvodu rotoru zařazen rozběhový reostat 1, který zvyšuje odpor rotoru elektromotoru a v důsledku toho výrazně snižuje rozběhový proud. Startovací proud odebíraný elektromotorem s fázovým rotorem a zapnutým reostatem nepřesáhne dvojnásobek hodnoty jmenovitého proudu Po zbytek chodu elektromotoru se reostat vypíná otočením rukojeti do polohy „Provoz“.

Rýže. 25. Schéma zapojení startovacího reostatu k třífázovému elektromotoru s fázovým rotorem:
1 – startovací reostat; 7 – kabel od reostatu k motoru; 3 – kontaktní kartáčky;
4 – kontaktní kroužky; 5 – odpor reostatu; 6 – rukojeť

V této sekci najdete mnoho užitečných informací. Řekneme vám o kompresorech, kompresorových stanicích, vývěvách a dalších zařízeních. Odhalíme principy fungování a provedeme srovnávací analýzu. Informace jsou relevantní jak pro profesionály, tak pro ty, kteří se ve světě kompresorových zařízení příliš neorientují.

Tato sekce je pravidelně aktualizována. Pomocí seznamu článků můžete najít vhodný materiál. Jsme rádi, že se můžeme podělit o naše znalosti a být pro vás užiteční.