262 (29)

202_7. Dobór wstępny konstrukcyjnych parametrów,

kowe przeplecenie w obszarze każdego z połączeń czołowych z obrotem o 180°. Straty mocy w uzwojeniach z przepleceniami rozpatrzono w p. 102^

Uzwojenie wirnika pierścieniowego maszyny indukcyjn • o mocy do ok. 20 kW w maszynach dwu- i czterobiegunowych jest dwuwars/ wowe pętlicowe, złożone z cewek wielozwojowych. W maszynach o większy liczbie biegunów lub o większej mocy niż ok. 20 kW stosuje się uzwojenia dwuwarstwowe prętowe faliste z dwoma prętami w żłobku. Tylko w maszynach bardzo dużej mocy stosuje się uzwojenie jednowarstwowe; bowiem napięcie na pierścieniach jest wówczas o połowę mniejsze niż przy uzwojeniu dwuwarstwowym.

Uzwojenie wirnika jednoklatkowego ma najczęściej dwa pierś-cienie zwierające umieszczone po obu stronach rdzenia. W celu ograniczenia naprężeń mechanicznych w elementach klatki i w rdzeniu oraz zmniejszenia przyrostu temperatury skrajnych części rdzenia wirnika podczas rozruchu celowe jest odsunięcie pierścienia zwierającego od rdzenia co najmniej na odległość a, w m

fl=U-VlO"⁵

przy czym I„ — prąd w pierścieniu przy obciążeniu znamionowym, w A.

W wirnikach o klatce odlewanej spełnienie tego warunku jest kłopotliwe, a przy mocy znamionowej maszyn z reguły mniejszej niż 150 kW — niekonieczne. W maszynach natomiast dużej mocy zwłaszcza dwu- i czterobiegunowych, w których prądy w pierścieniu przy rozruchu osiągają wartości rzędu dziesiątek tysięcy amperów, odpowiednio duża szczelina między pierścieniem a rdzeniem jest jednym z podstawowych warunków prawidłowego zachowania się silnika podczas eksploatacji [2],

W celu zmniejszenia oddziaływania zjawisk pasożytniczych wywołanych wyższymi harmonicznymi pola magnetycznego, zwłaszcza elektromagnetycznych momentów obrotowych, stosuje się żłobki skośne względem osi maszyny (rys. 7.30a). Skos zawiera się w przedziale 0,92 -r 1,091'„ przy czym

4^4.54 ' I e.

podziałka żłobkowa stojana sprowadzona do średnicy wirnika.

Dla każdej pary liczb żłobków Q, i Q_r istnieje optymalny skrót uzwojenia stojana oraz skos żłobków wirnika, przy których poziom hałasów oraz dodatkowe straty mocy w silniku indukcyjnym są minimalne. Na przykład doświadczenia firmy Siemens wykazują, że w silniku o: p - 1, Q, = 24, Q, = 20, skrócie uzwojenia stojana j/t = 8/12, optymalny skos żłobków wirnika jest równy 24/23 t'_t.

W wirniku o żłobkach skośnych pojawia się jednak zwiększony osiowy naciąg magnetyczny oraz występują zwiększone straty mocy wywołane prądami zamykającymi się między prętami przez wykroje rdzenia. Zjawiska te można skutecznie zmniejszyć jodełkowym ułożeniem żłobków (rys. 7.30b, c).

Rys. 7.30. Rozwinięta tu płaszczyźnie powierzchnia wirnika klatkowego o żłobkach: a) skośnych; b,c) ze zmianą skosu / _ dodatkowy pierścień zwierający

Rys. 731. Fragment uzwojenia klatkowego z prętami rozruchowymi swobodnymi / — pręt swobodny, 2—pręt klatki roboczej; 3 — pierścień klatki roboczej

W silnikach o ciężkim i długim rozruchu, np. napędzających urządzenia o dużym momencie bezwładności, celowe jest zastosowanie specjalnych uzwojeń klatkowych o zwiększonej rezystancji, a jednocześnie dużej pojemności cieplnej, odpornych na działanie naprężeń wywołanych wydłużeniami pod wpływem temperatury. Do takich rozwiązań należą m.in. uzwojenia klatkowe ze swobodnymi prętami, tj. nie dołączonymi do pierścieni zwierających (rys. 7.31). W prętach występują tylko prądy wirowe, tzn. w stanie ustalonym przy małym poślizgu silnika prąd w pręcie swobodnym jest praktycznie równy zeru. Wydłużenie cieplne pręta w kierunku osiowym nie jest ograniczone pierścieniami i można dopuścić jego temperaturę przy rozruchu nawet do 500°C — w przypadku miedzi, mosiądzu lub brązu oraz do 400°C — w przypadku aluminium.

Uzwojenia wirnika dwuklatkowego maszyny o mocy do ok. 150 kW mogą mieć pierścienie zwierające wspólne dla prętów rozruchowych oraz roboczych. Jednak w maszynach przeznaczonych do ciężkiego rozruchu oraz do pracy nawrotnęj, a także w maszynach o mocy większej niż 150 kW pierścienie obu uzwojeń klatkowych powinny być oddzielne. Pierścień klatki rozruchowej powinien być więcej oddalony od czołowej powierzchni rdzenia niż pierścień klatki roboczej.

Uwagi co do doboru rodzaju uzwojenia wzbudzającego maszyny synchronicznej podano w p. 6.1.3.