PL234719B1 - Klatka wirnika silnika indukcyjnego głębokożłobkowego oraz sposób osadzania prętów tej klatki - Google Patents

Abstract

Klatka wirnika silnika indukcyjnego głębokożłobkowgo, w której pod każdym z prętów (1) tej klatki znajdują się cienkie metalowe podkładki (5) pokryte lakierem elektroizolacyjnym, separujące pręt o bezpośredniego styku z dnem żłobka. Po wsunięciu prętów do pakietu blach (4), a przed procesem ich łączenia i pierścieniami (2), pręty zostają dociśnięte do dna żłobków poprzez podkładkę (5) za pomocą wciskanych lub wbijanych nadkładek (6).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest klatka głębokożłobkowego wirnika silnika indukcyjnego, zwłaszcza silnika średniej i dużej mocy oraz sposób osadzania prętów tej klatki w żłobkach pakietu blach.

Standardowe rozwiązanie wirnika silnika indukcyjnego klatkowego większej mocy ma uzwojenie wykonane z prętów miedzianych (najczęściej o przekroju prostokątnym, trapezowym, lub do nich zbliżonym) połączonych na czołach pierścieniami zwierającymi metodą lutowania, lub spawania. W chwili załączenia silnika do sieci, a także w całym okresie jego rozruchu - w prętach klatki przepływa prąd o wielkim natężeniu. W wyniku współdziałania płynącego w prętach prądu oraz sprzęgniętego z tym prądem magnetycznego strumienia rozproszenia żłobkowego powstaje siła elektrodynamiczna działająca na pręty klatki na całej długości pakietu blach. Jest to siła pulsująca, o częstotliwości podwojonej w stosunku do częstotliwości prądu wirnika. Siła ta skierowana jest do dna żłobków i wywołuje w prętach (zwykłe sztywno zamocowanych do pierścieni zwierających) pulsujące naprężenia zginające, niebezpieczne dla trwałości konstrukcji klatki. Szczególnie wielkie naprężenia, głownie o charakterze dynamicznym, pojawiają się w klatce w pierwszej chwili załączenia silnika do sieci oraz w całym okresie, gdy w prądzie silnika płynie jeszcze składowa aperiodyczna.

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. Jednocześnie w tym właśnie miejscu występuje skokowa zmiana obciążanego przekroju; przekrój pierścienia zwierającego jest znacząco większy od przekroju pręta. Taka zmiana obciążanego przekroju pociąga za sobą wystąpienie dodatkowego niekorzystnego zjawiska spiętrzania naprężeń (działanie karbu), niebezpiecznego dla trwałości całej klatki. Właśnie na połączeniach prętów z pierścieniami zwierającymi najczęściej dochodzi podczas eksploatacji do pęknięć i przełamań prętów klatki, prowadzących w konsekwencji do awarii silnika. Występuje to szczególnie często w silnikach poddawanych dużej ilości rozruchów.

Jednym ze znanych sposobów zabezpieczania uzwojenia klatkowego od niszczącego działania naprężeń w klatce występującego podczas rozruchu jest ograniczanie, lub nawet całkowita likwidacja promieniowych luzów prętów w żłobkach pakietu blach. Warianty takich rozwiązań są przedstawione m. in. w opisach PL-208684, GB-1,044,574 JP-53008708. Mankamentem tych rozwiązań jest fakt iż ich skuteczność wyraźnie zmniejsza się w trakcie eksploatacji silnika. Pręty w żłobku pod wpływem mikro-drgań występujących podczas każdego, rozruchu, a szczególnie skutkiem-electro-iskrzenia między prętami, a ściankami żłobków występującego w trakcie rozruchu, stopniowo zwiększają swój luz w żłobkach i w rezultacie zaczynają drgać. Szczególnie niebezpiecznym dla trwałości silnika jest zwiększanie tego luzu między, prętem a dolną ścianką (spodem) żłobka.

Klatka głębokożłobkowego wirnika silnika indukcyjnego klatkowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że w każdym żłobku wirnika oprócz pręta przewodzącego prąd znajdują się dwa, dodatkowe elementy, sprawujące różne funkcje: umiejscowiona na całej długości żłobka cienka podkładka dolna, obustronnie pokryta lakierem elektroizolacyjnym, separująca pręt od bezpośredniego styku z dolną ścianką żłobka pakietu blach, utrudniająca powstawanie w tym miejscu szkodliwego iskrzenia między prętami a pakietem blach, oraz podkładka górna (nadkładka) umiejscowiona w okolicy potowy, długości pakietu, zapewniająca dobry docisk pręta do dna żłobka jeszcze przed procesem łączenia prętów z pierścieniem zwierającym.

Przykład rozwiązania klatki wirnika silnika indukcyjnego, glębokożłobkowego wynalazku pokazany jest na rysunku schematycznie przedstawiającym podłużny przekrój wirnika klatkowego. Pręty 1 tworzące klatkę wirnika, wsunięte w żłobki pakietu blach 4, połączone są pierścieniem zwierającym 2, opartym na ramionach podzwojnika 3.

Pod każdym z prętów 1 znajduje się cienka metalowa podkładka 5 o szerokości równej szerokości pręta, wykonana korzystnie z materiału nie-magnetycznego, pokryta obustronnie lakierem elektroizolacyjnym i zabezpieczona przed wysuwaniem się żłobka przez zagięcie swoich końców, jak to pokazano na rysunku. W żłobkach, nad każdym z prętów 1 w okolicy połowy długości pakietu 4 znajduje, się metalowa nadkładka 6 umieszczona tam metodą wciskania lub wbijana jeszcze przed procesem i łączenia prętów z pierścieniami. Nadładka 6 zapewnia dobry docisk pręta do dna żłobka, co praktycznie eliminuje powstawanie w prętach niebezpiecznych naprężeń zginających pochodzących od żłobkowych sił elektrodynamicznych. Opisana klatka ma też dodatkowa zaletę: w trakcie ciężkiego rozruchu, przy silnym nagrzaniu pierścieni zwierających, rozszerzalność cieplna tych pierścieni

PL 234 719 B1 nie wywołuje w prętach tak wielkich naprężeń zginających jak w przypadku klatki w wersji standard. Pręty na wyjściu z pakietu blach nie przylegają tu ściśle do górnej ścianki żłobka, pożądany korzystny odstęp zapewnia wciśnięta nadkładka 6.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Wirnik silnika klatkowego głębokożłobkowego wykonany techniką prętowania, znamienny tym, że pod każdym z prętów (1) jego klatki, na dnie żłobka, na całej jego długości, znajduje, się cienka metalowa podkładka (5), separująca pręt od bezpośredniego styku z dolną ścianką żłobka, wykonana korzystnie, z materiału niemagnetycznego i pokryta lakierem elektroizolacyjnym.
2. 2. Wirnik silnika klatkowego głębokożłobkowego według zastrz. 1, znamienny tym, że w każdym żłobku w okolicy połowy długości pakietu blach, nad każdym prętem znajduje się metalowa, nadkładka (6) dociskająca ten pręt do dolnej ścianki żłobka.
3. 3. Sposób osadzania prętów klatki wirnika głębokożłobkowego okeślonego zastrz. 1, i 2 znamienny tym, że przed wsuwaniem prętów w żłobki pakietu blach, na dno żłobka wkładana jest podkładka (5), następnie wsuwane są pręty (1) i kolejno wciskane, lub osiowo wbijane są nadkładki (6).