PL232572B1 - Klatka głębokożłobkowego wirnika silnika indukcyjnego - Google Patents

Abstract

Klatka głębokożłobkowego wirnika silnika indukcyjnego posiada pod końcówkami swoich prętów (1) podłożone sprężyste podkładki (5) i (6) wchodzące w całą długość wycięcia w pierścieniach zwierających (2), przewidzianego dla włożenia w nie prętów (1). Podkładki sprężyste (5) i (6) są przylutowane do pierścieni (2).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest klatka głębokożłobkowego wirnika silnika indukcyjnego, zwłaszcza mocy średniej i dużej, wykonana techniką prętowania.

Standardowe rozwiązanie wirnika silnika indukcyjnego klatkowego większej mocy ma uzwojenie wykonane z prętów miedzianych połączonych na czołach pierścieniami zwierającymi metodą lutowania lub spawania. Podczas rozruchu silnika w prętach klatki wirnika przepływa prąd o wielkim natężeniu. W wyniku współdziałania płynącego w prętach prądu oraz sprzęgniętego z nim magnetycznego strumienia rozproszenia żłobkowego powstaje siła elektrodynamiczna działająca na pręty klatki na całej długości pakietu blach wirnika. 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.

W wirnikach głębokożłobkowych, posiadających wysokie, smukłe pręty klatki, żłobkowe siły elektrodynamiczne osiągają znaczne wartości. Naprężenia zginające od tych sił rozłożone są na całej długości prętów klatki, natomiast ich maksimum znajduje się w miejscu połączenia prętów z pierścieniami.

Innym źródłem szybkozmiennych naprężeń w klatce są również obwodowe drgania poza pakietowej części klatki, pochodzące od pulsacji i udarów momentu obrotowego silnika, występujące bezpośrednio po załączeniu silnika do sieci, kiedy w jego prądzie płynie jeszcze składowa aperiodyczna.

Na połączeniu prętów z pierścieniami zwierającymi występuje skokowa zmiana obciążanego przekroju; przekrój pierścienia zwierającego jest znacząco większy od przekroju pręta. Taka zmiana obciążanego przekroju pociąga za sobą wystąpienie zjawiska spiętrzania naprężeń (działanie karbu), niebezpiecznego dla trwałości konstrukcji. Właśnie na połączeniach prętów z pierścieniami zwierającymi w trakcie eksploatacji najczęściej występują pęknięcia i przełamania prętów klatki, prowadzące w konsekwencji do awarii silnika. Zdarza się to zwłaszcza w silnikach poddawanych dużej ilości rozruchów.

Jednym ze znanych sposobów zabezpieczania uzwojenia klatkowego od niszczącego działania występujących podczas rozruchu naprężeń jest ograniczenie, lub nawet całkowita likwidacja promieniowych luzów prętów w żłobkach pakietu blach. Warianty takich rozwiązań są przedstawione w opisach PL-208648, 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 występującego podczas każdego rozruchu iskrzenia między prętami a ściankami żłobków zwiększają swój luz i pobudzane siłami elektrodynamicznymi zaczynają drgać.

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 opisano 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 opisane jest w opisie PL-222591. Jest ono jednak technologicznie uciążliwe, zaś osiągany efekt złagodzenia skokowej zmiany przekroju - niewielki. Jeszcze inny sposób złagodzenia skokowej zmiany przekroju na przejściu pręt-pierścień pokazano w opisie zgłoszenia PL-424962. Jednak również tutaj efekt złagodzenia skokowej zmiany obciążanego przekroju nie jest duży.

Klatka głębokożłobkowego wirnika silnika indukcyjnego klatkowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że pod obydwu końcami każdego z prętów jego klatki podłożone są dodatkowe podkładki: jedna, lub korzystniej dwie, o różnych grubościach. Podkładki są wykonane z materiału sprężystego, korzystnie z mosiądzu, o szerokości identycznej z szerokością prętów. Podkładki te są przylutowane do pierścieni zwierających i tworzą z nimi mechaniczną całość. Przejmują one na siebie znaczną część momentu zginającego działającego w miejscu połączenia prętów z pierścieniami, przede wszystkim zaś redukują niekorzystne efekty skokowej zmiany obciążanego przekroju.

Przykład rozwiązania klatki wirnika silnika indukcyjnego głębokożłobkowego pokazany jest na rysunku, na którym przedstawiono pozapakietowy fragment wirnika klatkowego.

Pręty 1 tworzące klatkę wirnika, wsunięte w żłobki pakietu blach, na zewnątrz pakietu 4 połączone są pierścieniem zwierającym 2, opartym na ramionach podzwojnika 3. Pod prętami, na ich końPL 232 572 Β1 cowej części, podłożone są podkładki 5 oraz 6 o różnych grubościach. Podkładka 5 leżąca bezpośrednio pod prętem 1 posiada grubość mniejszą, podkładka 6 leżąca poniżej posiada grubość większą. Podkładka 5 swą długością sięga okolicy połowy odstępu między ścianą pakietu blach 4 a boczną ścianą pierścienia zwierającego 2. Podkładka 6 posiada długość mniejszą. Obydwie podkładki są osadzone na całej grubości pierścienia zwierającego 2 i obydwie są do niego przylutowane.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Wirnik silnika klatkowego głębokożłobkowego wykonany techniką prętowania, znamienny tym, że pod końcami prętów (1) przy pierścieniach zwierających (2) znajdują się metalowe sprężyste podkładki (5) i (6) przylutowane do pierścieni zwierających (2).
2. 2. Wirnik według zastrz. 1, znamienny tym, że podkładki (5) i (6) są osadzone korzystnie na całej grubości pierścieni zwierających (2).
3. 3. Wirnik według zastrz. 1 i 2, znamienny tym, że podkładki (5) i (6) są wykonane z materiału sprężystego, korzystnie z mosiądzu, o szerokości identycznej z szerokością prętów (1).