Kszta³ty żłobków stojana

Kształty żłobków stojana
Kształty żłobków wirnika:
a), b), c) – klatki odlewane Al.
d) - i) – klatki lutowane z
prętów Cu
Wymiary żłobka kroplowego
Kąt zbieżności ścianek żłobka:
β Qs =
2π
,
Qs
( d s + 2 hs1 ) sin
β Qs
− bds
2
Średnica mniejsza:
d s1 =
1 − sin
β Qs
2
Średnica większa:
d s 2 = d s1 + 2hs 0 sin
β Qs
2
Odległość pomiędzy środkami okręgów należy dobrać tak aby otrzymać żądaną (z obliczeń
parametrów uzwojenia) powierzchnię żłobka:
SQs =
d s1 + d s 2
π
2
2
hs 0 + ( d s1 + d s 2 )
2
8
pole
trapezu
pole
półkoli
4.1. Dobór kształtu i wymiarów żłobków stojana (10 – 100 kW)
Podziałka żłobkowa stojana: t s =
πd
,
Qs
zalecana szerokość zęba stojana: bqs = 0,45 ÷ 0,55 t s ,
przekrój użyteczny żłobka stojana: S Qs =
gdzie: kQ =
S mp
z Q d iz2
kQ
,
- współczynnik zapełnienia żłobka,
SQ
Smp – suma pól powierzchni przekroju wszystkich drutów w żłobku,
SQ – pole powierzchni żłobka.
kQ = 0,1 ÷ 0,3 – w uzwojeniach wysokiego napięcia,
kQ = 0,4 ÷ 0,7 – w uzwojeniach niskiego napięcia.
Wysokość szczerbiny żłobkowej: hs1 = 0,5 ÷ 1 mm.
Szerokość szczerbiny żłobkowej: bs1 = d iz + 1,5 mm.
Na podstawie SQs należy obliczyć szczegółowe wymiary żłobka w zależności od wybranego
kształtu.
4.2. Dobór kształtu i wymiarów żłobków wirnika klatkowego
Podziałka żłobkowa wirnika: t r =
πd
,
Qr
zalecana szerokość zęba wirnika: bqr = 0,45 ÷ 0,55 t r ,
zalecana gęstość prądu w klatce:
j pr = 2,2 ÷ 4,5 A/mm2 dla prętów klatki odlewanej Al,
j pr = 5,5 ÷ 8 A/mm2 dla prętów miedzianych,
j pn = 0,7 j pr dla pierścieni zwierających,
prąd w uzwojeniu wirnika: I phr = k I I phs
m s N s k ws
,
m r N r k wr k sk
gdzie: k I = 0,2 + 0,8 cos ϕ N ,
dla uzwojenia klatkowego: mr = Qr , N r = 0,5r , k wr = 1 ,
πp
sin
Qr
k sk =
Qr - współczynnik skosu żłobków.
πp
Przekrój użyteczny żłobka : S Qr =
I pr
j pr
Wymiary pierścienia
Prąd w pierścieniu:
I pn =
I pr
2 sin(
πd ,
)
Qr
wysokość pierścienia:
h pn = 1,1 ÷ 1,25hdr ,
szerokość pierścienia:
,
wysokość i szerokość szczerbiny żłobkowej: od 0,5 do 1mm.
Na podstawie SQr należy obliczyć szczegółowe wymiary żłobka.
b pn =
I pn
j pn h pn
.
4.3. Uzwojenie pierścieniowe
Szyte lub cewkowe.
Nie stosuje się drutów równoległych.
Liczbę zwojów dobiera się tak aby otrzymać
żądane napięcie na pierścieniach.
4.4. Uzwojenie klatkowe:
4.4.1. Odlewane z Al. - do 100 kW bez promieniowych kanałów wentylacyjnych.
Ciśnienie 50 – 100 atmosfer. Temperatura 750 stopni. Czas 0,05 s.
Wstępne nagrzewanie rdzenia w celu zmniejszenia naprężeń w klatce.
Przewodność klatki:
Al czyste
34 - 32 MS/m
Al, 3-6% Si
29 - 24 MS/m
Al, 4-9% Mg
5 - 1 MS/m
Do 3 kW żłobki okrągłe, powyżej kroplowe.
Wyfrezować szczerbiny żłobkowe na 2-3mm w celu zmniejszenia strat dodatkowych.
Skrzydełka odlewane do 30 mm długości. Im większa prędkość obrotowa tym krótsze.
4.4.2. Lutowane z prętów Cu – duże moce i prędkości obr.
Do 100 mm średnicy pierścienie są wykrawane
z blachy 2-3 mm. – duże straty miedzi
Powyżej 100 mm pierścienie są wyginane
z płaskownika i wiercone są otwory.
a) wprasowanie prętów.
b) założenie pierścieni.
c) lutowanie miedzią fosforową lub spawanie.
4.4.3. Lutowane dwuklatkowe z prętów Cu i Mosiądzu (brązu, żelaza) - od 80kW
Mosiądz (70% Cu, 30% Zn) 14,8 MS/m
Mosiądz (60% Cu, 40% Zn) 14 MS/m
Brąz (95% Cu, 5% Al.)
10 MS/m
W małych maszynach pierścienie zwierające są wspólne.
W dużych oddzielne ze względu na różnice w rozszerzaniu prętów.
Lutowanie:
Pole powierzchni lutowania dobrać do prądu (z reguły 2-3 razy większa od pow. pręta)
•
lut cynowo ołowiowy (190-270 st. C) 0,5 A/mm2
•
lut fosforowo-brązowy (820-875 st. C) 4 A/mm2
Prąd pierścienia w dużych maszynach osiąga wartość kilkudziesięciu tysięcy A.
Strumień rozproszenia od tego prądu może nagrzewać skrajne części pakietu do 70 st.C
Połączenia między cewkowe i między prętowe dużych maszyn.
1– klin wewnętrzny, 2- opaska, 3- kliny zewnętrzne.
Zalety uzwojeń klatkowych:
- brak zestyku ślizgowego,
- brak izolacji,
- szybkie i tanie wykonanie,
- możliwość pracy w silnikach o różnej liczbie par biegunów (wielobiegowych),
- pręty odlewanej klatki Al dobrze przylegają do rdzenia i usztywniają pakiet blach,
- na klatkę Al działa dwa razy mniejsza siła odśrodkowa niż na klatkę Cu.
- klatka Al jest 3 razy tańsza od Cu.
Wady:
- duży prąd rozruchowy,
- mały moment rozruchowy,
- mała pojemność cieplna klatki,
- nagrzewanie się klatki do wysokich temperatur.
- klatka Al. zajmuje o 75% więcej miejsca niż Cu.