PL232568B1 - Wirnik głębokożłobkowy silnika indukcyjnego klatkowego - Google Patents

Abstract

Wirnik głębokożłobkowy silnika indukcyjnego klatkowego posiadający na końcówkach swych prętów (1) nasadzone metalowe skuwki (2) o długości większej od szerokości pierścienia zwierającego (3), połączone z prętami (1) metodą lutowania.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest wirnik głębokożłobkowy silnika indukcyjnego klatkowego, zwłaszcza średniej i dużej mocy, z uzwojeniem klatkowym wykonanym techniką prętowania.

Standardowe rozwiązanie wirnika silnika indukcyjnego klatkowego większej mocy ma uzwoj enie wykonane z prętów miedzianych połączonych na czołach pierścieniami zwierającymi metodą lutowania lub spawania. Podczas rozruchu silnika w prętach klatki przepływa prąd o wielkim natężeniu. W wyniku współdziałania prądu płynącego w prętach oraz magnetycznego strumienia rozproszenia żłobkowego wirnika powstaje siła elektrodynamiczna działająca na pręty klatki na całej pakietowej długości prętów. Jest to siła pulsująca, o częstotliwości podwojonej w stosunku do częstotliwości prądu wirnika. Siła ta skierowana jest do dna żłobków i wywołuje w prętach (sztywno zamocowanych do pierścieni zwierających) pulsujące naprężenia zginające, niebezpieczne dla trwałości konstrukcji klatki. Naprężenia zginające od żłobkowej siły elektrodynamicznej rozłożone są na całej długości prętów klatki, natomiast ich maksimum znajduje się w miejscu połączenia, prętów z pierścieniami zwierającymi. Drugim źródłem szybkozmiennych naprężeń w klatce są obwodowe drgania poza pakietowej części klatki, pochodzące od pulsacji i udarów momentu obrotowego silnika. Są one szczególnie duże w pierwszych chwilach po załączeniu silnika do sieci, kiedy w jego prądzie płynie jeszcze składowa aperiodyczna.

W miejscu połączenia prętów z pierścieniami zwierającymi występuje skokowa zmiana obciążanego przekroju; przekrój pierścienia zwierającego jest znacząco większy od przekroju pręta klatki. Taka zmiana obciążanego przekroju pociąga za sobą wystąpienie zjawiska spiętrzania naprężeń (działanie karbu), niebezpiecznego dla trwałości konstrukcji. Właśnie na połączeniach prętów z pierścieniami zwierającymi najczęściej występują w trakcie eksploatacji pęknięcia i przełamania prętów klatki, prowadzące do awarii silnika. Ma to miejsce zwłaszcza w silnikach poddawanych częstym lub długim rozruchom. Jednym ze znanych sposobów zabezpieczeń uzwojenia klatkowego od niszczącego działania naprężeń i udarów w klatce występujących podczas rozruchu jest ograniczenie, lub całkowita likwidacja promieniowych luzów prętów w żłobkach pakietu blach. Warianty takich rozwiązań są przedstawione w opisach PL-208684, GB-1,044,574, JP-53008708. Mankamentem tych rozwiązań jest fakt, iż ich skuteczność zmniejsza się w trakcie eksploatacji silnika. Pręty w żłobku pod wpływem drgań wzbudzanych siłami elektrodynamicznymi oraz w wyniku występującego podczas rozruchu iskrzenia między prętami a ściankami żłobków zwiększają swój luz w miarę narastania ilości przebytych rozruchów.

Innym sposobem zmniejszenia naprężeń występujących w miejscu połączenia prętów z pierścieniami może być zmniejszenie sztywności tego połączenia. Realizuje się to albo poprzez promieniowe nacinanie pierścieni na określonej wysokości między, sąsiednimi prętami, albo poprzez odpowiednie wyprofilowanie bocznej ściany pierścieni, jak ujawniono w opisie PL-155295. Jednak miejsce nacięć pierścieni może być ogniskiem dla powstawania pęknięć i przełomów natury zmęczeniowej, natomiast profilowanie (metodą obróbki skrawaniem) bocznej powierzchni pierścieni jest zabiegiem pracochłonnym i pociągającym za sobą wielkie odpady materiału.

Rozwiązanie dla łagodzenia następstw skokowej zmiany przekroju obciążanego, materiału występującej w miejscu połączenia prętów z pierścieniami ujawnione jest w opisie PL 222591. Jest ono jednak technologicznie uciążliwe, zaś osiągany efekt złagodzenia skokowej zmiany przekroju - nie wielki.

Wirnik głębokożłobkowy silnika klatkowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że na końcówkach prętów klatki nasadzone są metalowe skuwki o długości, większej od szerokości pierścienia zwierającego, połączone z prętami metodą lutowania.

Przedmiot wynalazku przedstawiono na przykładzie rozwiązania na rysunkach na których: fig. 1 i fig. 2 przedstawia końcówki pręta 1 klatki wirnika z nałożonymi skuwkami 2 o różnych kształtach. (Skuwka o kształcie przedstawionym na fig. 2 jest rozwiązaniem korzystniejszym ze względów wytrzymałościowych). Fig. 3 przedstawia poza pakietową część klatki wirnika wykonanego: według wynalazku. Wirnik głębokożłobkowy silnika, klatkowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że na obydwu końcach każdego z prętów 1 jego klatki osadzone są zlutowane z tymi prętami dodatkowe metalowe skuwki 2, wykonane z blachy tego samego materiału co pręty klatki, efektywnie zwiększające poprzeczny przekrój prętów w miejscu ich połączenia z pierścieniami zwierającymi 3 i tym samym zmniejszające naprężenia mechaniczne; występujące w tym miejscu, oraz, co szczególnie istotne, łagodzące skokową zmianę obciążanego przekroju. Skuwki te na jednym końcu pręta mogą być osadzane i lutowane jeszcze przed wsunięciem pręta do pakietu blach 4, natomiast na drugim końcu pręta skuwki można osadzać i lutować dopiero po wsunięciu, prętów w pakiet. Długość skuwek 2 jest większa od

PL 232 568 B1 szerokości pierścienia zwierającego 3. Korzystnym jest lutowanie skuwek do prętów z użyciem folii lutowniczej umieszczonej między prętami a skuwkami.

Rozwiązanie wg wynalazku korzystnie zwiększa poprzeczny przekrój prętów wirnika w miejscu ich wyjścia z pierścienia zwierającego. Rozwiązanie dla przykładu prętów wirnika o przekroju prostokątnym przedstawione jest na rysunkach fig. 1 i fig. 2. Rozwiązanie to można stosować również dla prętów o przekroju owalnym, trapezowym czy schodkowym.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   1. Wirnik silnika klatkowego głębokożłobkowego wykonany techniką prętowania, znamienny tym, że na końcach prętów (1) jego klatki nasadzone są zlutowane z tymi prętami metalowe skuwki (2) zwiększające czynny przekrój prętów w miejscu ich wyjścia z pierścienia zwierającego (3).