Пример построения развернутой схемы распределенной, двухслойной обмотки с одинаковыми катушками, укороченным шагом при целом числе пазов на полюс и фазу, трехфазного односкоростного асинхронного двигателя.
Статор имеет пазов электродвигателя Z= 24;
Число полюсов машины 2р = 4.
Полюсное деление:
(2.2.1)
Шаг обмотки укороченный
, (2.2.2)
Принимаем 
Чисто пазов на полюс и фазу (число катушек (секций) в катушечной группе:
(2.2.3)
т.е. каждая катушечная группа будет выполнена из двух секций. Число катушечных групп на одну фазу (для двухслойной обмотки):
(2.2.4)
Число катушечных групп в обмотке на три фазы:
(2.2.5)
Число электрических градусов, приходящихся на один паз:
, (2.2.6)
Обмоточный коэффициент:
, (2.2.7)
Принимаем число параллельных ветвей в схеме обмотки равным (а = 1)
По найденным обмоточным данным, приступаем к построению схемы обмотки. Начнем с раскладки катушечных групп по пазам. Для большей наглядности обмотку будем выполнять одинаковой (т.е. число витков в секции WСЕK = 1).
Уложим обе секции (катушки) первой катушечной группы фазы А Для этого одну активную сторону первой секции данной катушечной группы уложим в первый паз, тогда другую активную сторону этой секции следует уложить в 6 ' паз (т.е. через шаг 1 + 5) (рис. 2.2.1, а), вторая секция соответственно займет пазы 2 и 7 ' (т.е. 2 + 7) (рис. 2.2.1,б). При это активные стороны секций в пазах 1 и 2 укладываются сверху, а в пазах 6 ' и 7 ’ вниз. Вот почему они должны (по правилам черчения) быть показаны пунктирной линией.
| а) |
| б) |
Рисунок 2.2.1 – Промежуточное построение обмотки с укороченным шагом
Секции второй, а также последующей третьей и четвертой катушечных групп фазы А (
) сдвигаются относительно друг друга на 180 эл. градусов, т.е. в пазах этот сдвиг будет равен:
, (2.1.6)
Следовательно, вторая катушечная группа займет пазы: первая ее секция 7 и 12 ' (т.к. 7 + 5 =12, для сдвига на 180 эл. градусов), вторая секция, соответственно 8 и 13 '. третья катушечная группа займет пазы: 13 и 14 — 18 ' и 19 ', а четвертая: 19 и 20 – 24 ' и 1 ' (т.к. обмотки укладываются по кругу в расточке статора: 20 + 5 (шаг) = 25, число Z = 24, тогда 25 – 24 = 1) (рис. 2.2.2,а),
Обозначим начала катушечных групп фазы А – HА1, НА2, НА3, НА4, и концы KА1, КА2, КА3, КА4. (рис. 2.2.2,б), Исходя из требуемого чередования полюсов, покажем требуемое направление токов в активных сторонах секций уложенных катушек. Отсюда видно, что для получения нужного направления токов в обмотке фазы А, катушечные группы должны быть соединены КА1 с КА2, НА2 с НА3 и т.д., катушечные группы одной и той же фазы в двухслойных обмотках соединяются: конец предыдущей с концом последующей катушки, а начало - с началом, пока не будут соединены все катушечные группы обмотки данной фазы.
| а) |
| б) |
Рисунок 2.2.2 – Промежуточное построение обмотки с укороченным шагом
Катушечные группы фазы В, соответственно с условием, сдвигаем на 120 эл. градуса относительно обмотки фазы А или в пазах:
, (2.1.7)
Следовательно, уложим первую катушечную группу фазы В в 5 и 6 паз (верхние активные стороны секций), 10 ' и 11 ' пазы (нижние), т.к. 5 + 5 (шаг) = 10, а 6 + 5 = 11(рис. 2.2.3,а). Вторая катушечная группа лежит в 11 и 12 пазы (верхние стороны), в 16 ' и 17 ' (нижние). Третья катушечная группа – 17 и1 8 (верхние), в 22 ' и 23 ' (нижние стороны) (рис. 2.2.3,б) и наконец, четвертая катушечная группа ляжет 23 и24 (верхние стороны секций), 4 ' и 5 ' (нижние активные стороны). Обозначим по порядку начала (Hв1, Нв2, Нв3 и т.д.) и концы (Кв1 Кв2, Кв3 и т.д.) катушечных групп и проведем соединение их в схему трехфазной обмотки, аналогично как в фазе А (рис. 2.2.4,а).
| а) |
| б) |
Рисунок 2.2.3 – Промежуточное построение обмотки с укороченным шагом
| а) |
| б) |
Рисунок 2.2.4 – Промежуточное построение обмотки с укороченным шагом
Катушечные группы фазы С относительно катушечных групп фазы В сдвинутся в пространстве расточки статора на 120 эл. градуса, а относительно катушечных групп фазы А на 240 эл. градуса, тогда по пазам первая катушечная группа фазы С относительно фазы А будет сдвинута по пазам:
(2.1.8)
т.е четыре катушечные группы фазы С лягут в пазы 9 и 10 (верхние) - 14 ' и 15 ' (низ), 15 и 16, (верх) - 20 ' и 21 ' (низ) (рис. 2.2.4,б), 21 и 22 (верх) - 2 ' и 3 ' (низ), 3 и 4 (верх) - 8 ' и 9 ' (низ).
Уложив катушечные группы всех трех фаз (
), получим вид схемы приведенной на рис. 2.2.5,а. Обозначим по порядку начала (Hс1, Нс2, Нс3 и т.д.) и концы (Кс1 Кс2, Кс3 и т.д.) катушечных групп и проведем соединение их в схему трехфазной обмотки, аналогично как в фазе А и В.
На рис. 2.2.5,б приведена схема соединения рассчитанной обмотки при а=1.
Покажем направление токов в активных сторонах секций обмоток всех трех фаз и покажем положение полюсов в момент времени t1.
Для этого строится векторная диаграмма фазных токов двигателя в произвольно выбранный момент времени, например t = t1 рис. 2.2.6.
Как видно из диаграммы, в принятый момент времени (t1) в фаза A и В токи имеют одно направление, а ток фазы С направлен противоположно им, при этом Ia + Ib + Ic = 0 (з-н Кирхгофа). Указанная закономерность сохраняется постоянно в любой момент времени. В соответствии с векторной диаграммой указываем направление токов в секциях обмотки электрической машины, что определяет положение полюсов рис. 2.2.5,б.
| а) |
| N |
| N |
| S |
| S |
| б) |
Рисунок 2.2.5 – Развернутая схема двухслойной статорной обмотки с укороченным шагом, при 2р=2, Z=24, а=1, у=5, q=2, α=30 эл. град.,
Рисунок 2.2.6 – Векторная диаграмма фазных токов
Контрольные вопросы
1. Почему синхронные машины называются синхронными?
2. Какие первоначальные данные нужно иметь чтобы построить обмотку статора?
3. Назовите методику расчёта трёхфазных обмоток с полным шагом.
4. Назовите методику расчёта трёхфазных обмоток с укороченным шагом.
5. Как можно проверить правильность построения обмоток?
Содержание отчёта
Титульный лист: (название учебного заведения; название предмета; номер, тему и цель лабораторной работы; номер группы; Ф.И.О. учащегося и преподавателя; дата выполнения (смотри приложение А).
Основная часть: Методика расчёта обмоточных данных по своему варианту (с пояснением формул); развёрнутая схема обмотки с векторной диаграммой трёхфазных токов в принятый момент времени и положением полюсов в расточке статора электрической машины.
| Разработал: Преподаватель дисциплины «Электрические машины» ____________ П. С. Гришин |
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Пример заполнения титульного листа отчёта:
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И КАДРОВ
УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ
«БУДА-КОШЕЛЁВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»
Предмет: Электрические машины.
Практическая работа №4
Тема: Расчёт и вычерчивание развёрнутых схем двухслойных трёхфазных обмоток с полным и укороченным шагом. Выявление магнитных полюсов путём расстановки токов по фазам и определение обмоточного коэффициента.
Цель: Определить обмоточные данные распределенной, двухслойной обмотки с одинаковыми катушками, полным или укороченным шагом при целом числе пазов на полюс и фазу, трёхфазного односкоростного асинхронного двигателя, вычертить развернутую схему, выполнить соединение катушечных групп, расставить токи и полюса.
Выполнил:
Учащийся 83э группы
Метёлкин А. М.
Проверил:
Преподаватель
Гришин П. С.
28.03.2016 год
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Исходные данные по вариантам
| № варианта | ||||||||||||||||||||
| Z | ||||||||||||||||||||
| 2p | ||||||||||||||||||||
| тип шага | У | Д | У | Д | У | Д | У | Д | У | Д | У | Д | У | Д | У | Д | У | Д | У | Д |
| № варианта | ||||||||||||||||||||
| Z | ||||||||||||||||||||
| 2p | ||||||||||||||||||||
| тип шага | У | Д | У | Д | У | Д | У | Д | У | Д | У | Д | У | Д | У | Д | У | Д | У | Д |
Примечание:
У - распределенная, двухслойная обмотка с одинаковыми катушками, укороченным шагом при целом числе пазов на полюс и фазу.
Д - распределенная, двухслойная обмотка с одинаковыми катушками, диаметральным (полным) шагом при целом числе пазов на полюс и фазу.
