Klatka wiewiórki

Podstawowy rysunek klatki dla wiewiórki (przykład z tylko trzema blaszkami z blachy stalowej)
Pojedyncza lamelka pakietu blaszanego wirnika (wewnątrz) i stojana (na zewnątrz)
Klatka wiewiórkowa silnika 0,75 kW bez stojana; Wyraźnie widoczne jest skręcanie się aluminiowych prętów klatkowych uzyskane dzięki układaniu w stos arkuszy offsetowych. Na zewnątrz pierścieni zwarciowych znajdują się piny dla lepszego chłodzenia.

Wirnik klatkowy lub klatka wiewiórkowa , te wirniki lub wirnik maszyn asynchronicznych, które mają trwałe zwarcie w masywnych zwojach laminowanego rdzenia w postaci klatki. Alternatywą do tego są uzwojenia silników z pierścieniami ślizgowymi, które są uzwojone z drutu i połączone za pomocą pierścieni ślizgowych . Klatka dla wiewiórki została opracowana w 1889 roku przez Michaila Ossipowitscha Doliwo-Dobrowolskiego po wstępnych pracach Galileo Ferrarisa . Wirniki klatkowe były budowane i stosowane w silnikach asynchronicznych w Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft (AEG) już na początku lat 90. XIX wieku .

budowa

Wirnik klatkowy ma znacznie prostszą konstrukcję niż wirnik silnika z pierścieniem ślizgowym . Wirnik składa się z pakietu z blachy stalowej, w którym osadzone są metalowe pręty wykonane z metali o wysokiej przewodności. Pakiet blachy stalowej składa się z wzajemnie izolowanych blach o grubości 0,5 milimetra, w których wytłoczone są rowki w celu umieszczenia prętów wirnika . Arkusze na płozy mniejszych maszyn wykonywane są w pełnym procesie cięcia, arkusze na większe płozy wykonywane są w procesie rąbania.

Pręty wirnika wyposażone są po obu stronach w metalowe pierścienie zwarciowe. W przypadku silników o niższej mocy do około 100 kilowatów uzwojenie klatkowe jest wykonywane w odpowiednich wycięciach w pakiecie z blachy stalowej (szczeliny lub otwory) przy użyciu odlewu aluminiowego . Wydajniejsze silniki o mniejszej mocy (patrz również sprawność silników elektrycznych ) wykorzystują miedź zamiast aluminium, które ze względu na mniejszą rezystancję właściwą powoduje mniejsze straty podczas pracy, ale wyższy prąd rozruchowy. W przypadku dużych mocy uzwojenie klatki w blaszanej obudowie wirnika składa się z prętów miedzianych, mosiężnych lub brązowych, które są wlutowane obustronnie w zewnętrzne pierścienie zwarciowe wykonane z tego samego materiału, np . . Jeśli pręty wirnika są prętami okrągłymi, nazywane są również prętami okrągłymi.

Rowki na klatkę wiewiórki są zwykle nieco skręcone, tj. H. nie są równoległe do wału. Daje to prętom wirnika klatki pojedynczy lub podwójny skręt. Klatki z podwójnymi biegaczami są również nazywane biegaczami sztafetowymi. Poprzez ustawienie prętów wirnika uzyskuje się korzystniejsze warunki rozruchu, ponieważ unika się zatrzymania momentu obrotowego. Zmniejsza się również gwizdanie rowka, które jest spowodowane niejednorodnym momentem obrotowym i reakcjami indukcyjnymi.

W przypadku wirników klatkowych liczba żłobków w laminowanym rdzeniu wirnika jest zawsze różna od liczby żłobków w stojanie i może być większa lub mniejsza. Z reguły wirnik klatkowy ma mniejszą liczbę żłobków niż stojan. Z jednej strony, różna liczba szczelin służy do unikania momentu obrotowego siodełka, czyli siodełka na krzywej momentu obrotowego / prędkości. Wirniki z odpowiednią liczbą żłobków mogą być następnie stosowane do silników o różnej liczbie par biegunów . Jeśli do budowy klatki wirnika zostaną użyte stopy o wyższej odporności (mosiądz, brąz), silniki mają zwiększony poślizg, ale lepiej się uruchamiają. Biegacze są również nazywani biegaczami drag lub biegaczami poślizgu.

Ten artykuł lub sekcja wymaga korekty. Szczegóły należy podać na stronie dyskusji . Pomóż go ulepszyć , a następnie usuń ten znak.

Obecny wirnik wyporowy jest specjalnym typem wirnika klatkowego . W tych silnikach na klatkę wirnika stosuje się specjalnie ukształtowane pręty wirnika, które mają wpływ na zmniejszenie prądu rozruchowego silnika i zwiększenie momentu rozruchowego.

W celu uzyskania lepszej wydajności opracowano specjalne wirniki z prętami wirnika wykonanymi z miedzi, które są również stosowane w silnikach od 2003 roku. Tak skonstruowane wirniki nazywane są wirnikami miedzianymi.

Konstrukcja klatki przepustnicy (uzwojenia przepustnicy) maszyny synchronicznej jest podobna do konstrukcji wirnika klatkowego .

Sposób działania

Obracające się pole magnetyczne cewek stojana indukuje napięcie wirnika w metalowej klatce. Z powodu zwartych metalowych prętów w prętach wirnika płyną odpowiednie prądy wirnika, które wytwarzają własne pole magnetyczne. Prądy wirnika zmieniają się sinusoidalnie, na wykresie wektorowym tworzą wielokąt . Sprzężenie pola wirującego stojana z polem klatkowym prowadzi do obrotu wirnika. Wraz ze wzrostem prędkości zmniejsza się zarówno indukowane napięcie wirnika, jak i prąd wirnika. Ponadto reaktancja wirnika jest zmniejszona, co oznacza, że przesunięcie fazowe między napięciem wirnika a prądem wirnika jest mniejsze.

Zachowanie operacyjne

Silniki z wirnikami klatkowymi zachowują się podczas pracy jak silniki z pierścieniem ślizgowym w zwarciu. Dzięki okrągłym prętom mają duży prąd rozruchowy i mniejszy moment dokręcania . Niekorzystny moment dokręcania wynika z niskiej rezystancji omowej prętów wirnika. Przy około 1/7 prędkości synchronicznej często występuje wgłębienie krzywej charakterystycznej. To siodło jest spowodowane harmonicznymi. Jeśli silnik nie osiągnie wtedy wymaganego momentu rozruchowego, może się zdarzyć, że wirnik będzie utrzymywany na tej prędkości i nie będzie dalej pracował do swojej prędkości znamionowej. Gdy tylko wirnik osiągnie prędkość nominalną, prędkość spada tylko nieznacznie pod obciążeniem. Silnik wykazuje zachowanie bocznikowe . Ponieważ silniki trójfazowe z wirnikami klatkowymi pobierają zbyt wysoki prąd rozruchowy dla niektórych zastosowań lub mają zbyt wysoki moment rozruchowy, obwód KUSA jest używany tam, gdzie wymagany jest płynniejszy rozruch . Prąd rozruchowy silników z okrągłymi wirnikami prętowymi jest od ośmiu do dziesięciu razy większy niż prąd znamionowy. Prądu wirnika nie można zmienić podczas pracy ze względu na konstrukcję wirnika. Trójfazowe silniki asynchroniczne z wirnikami klatkowymi mogą w określonych warunkach pracować jako generatory asynchroniczne .

literatura

  • Detlev Roseburg: Maszyny i napędy elektryczne. Fachbuchverlag Leipzig w Carl Hanser Verlag, 1999, ISBN 3-446-21004-0 .
  • Dierk Schröder: Podstawy napędów elektrycznych. Wydanie trzecie, Springer Verlag, Berlin-Heidelberg-Nowy Jork 2007, ISBN 978-3-540-72764-4 .

Indywidualne dowody

  1. ↑ a b c d e A. Senner: Elektrotechnika. Wydanie IV. Verlag Europa-Lehrmittel, 1965.
  2. ^ Rolf Fischer: Maszyny elektryczne. Wydanie 14, Carl Hanser Verlag, Monachium i Wiedeń, 2009, strona 170, ISBN 978-3-446-41754-0
  3. ^ B Franz Moeller, Paul Vaske (red.): Maszyny elektryczne i konwertery. Część 1 struktura, sposób działania i zachowanie podczas obsługi, wydanie 11 poprawione, BG Teubner, Stuttgart 1970.
  4. ↑ a b c d Hanskarl Eckardt: Podstawowe cechy maszyn elektrycznych. BG Teubner, Stuttgart 1982, ISBN 3-519-06113-9 .
  5. ↑ a b c d Günter Springer: Elektrotechnika. Wydanie 18, Verlag Europa-Lehrmittel, Wuppertal, 1989, ISBN 3-8085-3018-9 .
  6. ^ B c Güntera Boy, Horst Flachmann Otto Mai egzaminu magisterskiego w maszynach elektrycznych i technologii sterowania. 4. wydanie, Vogel Buchverlag, Würzburg, 1983, ISBN 3-8023-0725-9 .
  7. ↑ Ernst Hörnemann, Heinrich Hübscher: Szkolenie specjalistyczne elektrotechniki w zakresie elektroniki przemysłowej. Wydanie I. Westermann Schulbuchverlag GmbH, Brunszwik, 1998, ISBN 3-14-221730-4 .
  8. ↑ Urs Bikle: Konstrukcja bezłożyskowych maszyn indukcyjnych. Praca doktorska w Szwajcarskim Federalnym Instytucie Technologii w Zurychu, ETH nr 13180, Zurych 1999, s. 61–64.
  9. ↑ J. Kim, H. Hoffmann: Wpływ mikrostruktury cienkich blach miedzianych na właściwości materiału. Online (dostęp 30 maja 2016).
  10. ↑ Ćwiczenie obwodu FANAL. Wydanie siódme, Metzenauer & Jung GmbH, Wuppertal.
  11. ↑ Trójfazowy silnik asynchroniczny w sieci. (dostęp 24 lutego 2012 r.).

linki internetowe