PL224963B1 - Klatka wirnika silnika głębokożłobkowego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest klatka wirnika silnika indukcyjnego głębokożłobkowego, zwłaszcza silnika dużej mocy, przewidzianego do dużej ilości rozruchów, załączanego bezpośrednio na sieć, wykonana techniką prętowania.

Uzwojenia wirników silników indukcyjnych klatkowych dużej mocy wykonywane są najczęściej techniką prętowania: pręty klatki łączone są z jej pierścieniami zwierającymi drogą lutowania lub spawania. Jednym z rozwiązań wirnika silnika indukcyjnego dużej mocy jest wirnik jednoklatkowy, głębokożłobkowy. Wysoki, smukły kształt pręta klatki pozwala na dobre wykorzystanie fizycznego zjawiska wypierania prądu, które występuje w prętach klatki w początkowej fazie rozruchu i które znacząco poprawia parametry rozruchowe silnika (zwiększa moment obrotowy, a zmniejsza prąd rozruchowy). W czasie rozruchu na pręty klatki wirnika działa siła elektrodynamiczna będąca efektem współdziałania płynącego w prętach klatki prądu o dużym natężeniu, oraz strumienia magnetycznego rozproszenia żłobkowego wirnika. Jest to siła pulsująca o częstotliwości podwojonej w stosunku do częstotliwości prądu wirnika i jest skierowana do dna żłobka. Siła ta jest odwrotnie proporcjonalna do szerokości żłobka. W wirnikach głębokożłobkowych o smukłym kształcie prętów może osiągać znaczne wartości, zagrażające trwałości klatki. Znanym sposobem zabezpieczenia prętowanego wirnika klatkowego od niszczącego działania żłobkowej siły elektrodynamicznej jest ciasne osadzanie prętów w kierunku promieniowym w żłobkach poprzez podbijanie ich klinami lub rozpęczanie prętów, jak ujawniono w opisach PL 165 445, PL 208 684, JP 53008708, GB 1044574. Rozwiązania te zwiększają trwałość klatki wirnika, jednak ich skuteczność zmniejsza się w trakcie eksploatacji silnika; pręty w żłobkach mimo zabezpieczeń, z upływem czasu zwiększają swój luz promieniowy, co prowadzi do drgań, a następnie pęknięć prętów od działania sił elektrodynamicznych. Innym sposobem zmniejszania naprężeń na połączeniach prętów z pierścieniami zwierającymi może być zmniejszanie sztywności tego połączenia. Znane są sposoby osiągania tego poprzez odpowiednie uformowanie kształtu pierścieni zwierających oraz ich promieniowe nacinanie między sąsiednimi prętami. Mankamentem jest wzrost kosztów wykonania silnika. Ponadto miejsca nacięć w pierścieniach stanowią potencjalne ogniska rozwoju zmęczeniowych pęknięć materiału klatki. Jeszcze innym sposobem zwiększenia odporności klatki wirnika na niszczące działania sił elektrodynamicznych jest zwiększenie elastyczności pręta klatki przez zastąpienie jednolitego pręta zbiorem kilku równoległych przewodów elementarnych, jak opisano w zgłoszeniu patentowym P 404226.

Klatka wirnika silnika indukcyjnego głębokożłobkowego, w której każdy pręt klatki wirnika, na wysokości żłobka, składa się z kilku równoległych przewodów elementarnych połączonych na czołach pierścieniami, według wynalazku charakteryzuje się tym, że przewody elementarne są wykonane z materiałów o różnej przewodności elektrycznej, przy czym przewody elementarne o najmniejszej przewodności elektrycznej są umieszczone w górnej części żłobka, a przewody elementarne o największej przewodności elektrycznej są umieszczone w dolnej części żłobka.

Rozwiązanie uzwojenia wirnika głębokożłobkowego, według wynalazku, wykorzystuje zjawisko wypierania prądu w prętach wirnika. Jeśli przewód elementarny o największej przewodności umieszczony zostanie na dnie żłobka, a przewód o przewodności najmniejszej w jego górnej części, uzyskujemy korzystną poprawę parametrów rozruchowych silnika klatkowego głębokożłobkowego, t.j. zwiększenie momentu rozruchowego przy ograniczeniu prądu.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie rozwiązania na rysunkach, na których fig. 1 przedstawia pręt lity klatki wirnika, a fig. 2 pręt podzielony, na wysokości żłobka, na przewody elementarne. Klatka wirnika silnika indukcyjnego głębokożłobkowego standardowo składa się z prętów 1 miedzianych zwartych na czołach pierścieniami. Każdy pręt 1, na wysokości żłobka, może być podzielony na kilka równoległych przewodów elementarnych 2, 3, 4 połączonych na czołach pierścieniami. Na rysunku fig. 2 pręt 1 podzielono na cztery przewody elementarne 2, 3, 4. Przewody elementarne 2, 3, 4 są wykonane z materiałów o różnej przewodności elektrycznej. Przewody elementarne 2 o najmniejszej przewodności elektrycznej, korzystnie z mosiądzu o przewodności właściwej 13x10⁶ 1/Qm znajdują się w górnej części żłobka. Przewody elementarne 4 wykonane w materiału o większej przewodności elektrycznej, korzystnie z brązu o przewodności 18x10⁶ 1/Qm są umieszczone w środkowej części żłobka. Przewody 3 o największej przewodności elektrycznej, korzystnie z miedzi o przewodności 57x10⁶ 1/Qm są umieszczone w dolnej części żłobka.

PL 224 963 B1

Podział pręta 1 litego na przewody elementarne 2, 3, 4 wykonane z materiału o różnej przewodności elektrycznej daje podwójną korzyść: znacząco zmniejszają się naprężenia mechaniczne w strefie połączenia prętów z pierścieniami zwierającymi i poprawiają się parametry rozruchowe silnika głębokożłobkowego.

Claims (1)

1. Klatka wirnika silnika indukcyjnego głębokożłobkowego, w której każdy pręt klatki wirnika, na wysokości żłobka, składa się z kilku równoległych przewodów elementarnych połączonych na czołach pierścieniami, znamienna tym, że przewody elementarne (2, 3, 4) wykonane są z materiałów o różnej przewodności elektrycznej, przy czym przewody elementarne (2) o najmniejszej przewodności elektrycznej są umieszczone w górnej części żłobka, a przewody elementarne (3) o największej przewodności elektrycznej są umieszczone w dolnej części żłobka.