ЭСиС-14 Отчет о лабораторной работе № 1 Ткаченко В.М.

Исследование трансформатора в режиме холостого хода

1. Цель работы

Изучить конструкцию трансформатора, его паспорт, изучить методики маркировки выводов обмоток и определения числа витков обмоток, определить индукцию в сердечнике трансформатора.

2. Оборудование и приборы

Макеты, плакаты, действующие трансформаторы, источник постоянного напряжения, источник переменного напряжения, вольтметр электромагнитной системы на напряжение U=250 В, вольтметр магнитоэлектрической системы на 250 В, амперметр магнитоэлектрической системы на ток (5-10) А, реостат на (5-10) А, вольтметр электромагнитной системы на (0..30) В.

3. Содержание работы

3.1 Изучить конструкцию и паспорт трансформатора.

3.2 Выполнить расчеты по паспортным данным.

3.3 Определить активное сопротивление фазных обмоток.

3.4 Произвести разметку выводов фазных обмоток.

3.5 Определить число витков обмоток.

Разработал Ткаченко В.М. Лист

Проверил Апухтин А.С. 1

Подпись Дата

Підпис Дата Аркушів

Рисунок 0.1 – Образец выполнения первого листа отчета

о лабораторной работе

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЫСШЕЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ

Донецкий национальный технический университет

Кафедра “Электромеханика и ТОЭ”

ЖУРНАЛ

ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

(ОТЧЕТЫ)

Исполнитель

студент группы ЭСиС-14 Ткаченко В.М.

Руководитель

проф. Апухтин А.С.

Донецк – 2015

Рисунок 0.2 – Образец титульного листа

Лабораторная работа 1 выполнение обмоток статора и ротора асинхронного двигателя

Цель работы - знакомство со способами расчета и практического выполнения обмоток асинхронного двигателя.

Оборудование и приборы

Обмотка статора выполняется на макете статора, а обмотка ротора на макете ротора.

Содержание работы

1.На основе полученного задания выполнить расчет обмотки.

2.Начертить звезду пазовых ЭДС и сделать распределение пазов по фазам.

3.Выполнить развертку каждой фазы отдельно и приступить к намотке обмотки.

4.Проверить функционирование выполненной обмотки на стенде.

5.Рассчитать обмоточные коэффициенты.

Пояснения к работе

На базе сведений о конструкции разных видов обмоток и в соответствии с заданием приступить к практическому выполнению обмотки статора или ротора.

Обмотки статора и ротора асинхронной машины выполняют две функции:

1.Создают МДС и магнитное поле в машине.

2.Служат тем элементом, в котором индуктируется ЭДС машины.

Одна и та же обмотка способна выполнять и ту, и другую функцию.

Любая обмотка статора или ротора состоит из следующих элементов: активный проводник, виток, секция (катушка), катушечная группа.

Два активных проводника, расположенные на расстоянии полюсного шага и соединенные последовательно, создают виток.

Несколько последовательно соединенных витков, которые имеют общую изоляцию, создают секцию (катушку).

Несколько последовательно соединенных и расположенных в соседних пазах секций создают катушечную группу.

Каждая фаза обмотки создается одной или несколькими катушечными группами.

Обмотки машин переменного тока бывают однослойными или двухслойными.

Если активная сторона секции полностью заполняет паз, то такая обмотка называется однослойной. В такой обмотке число секций (S) в два раза меньше числа пазов (Z).

Если в одном пазу помещаются активные стороны двух разных секций, то обмотка называется двухслойной.

Число секций (S) в двухслойной обмотке равно числу пазов (Z) статора или ротора.

Расчет обмоток

Расчет обмоток всех типов выполняется с использованием определенных формул, илюстрируется звездой пазовых ЭДС и завершается схемой-разверткой соответствующей обмотки.

Как отмечалось выше, ширина секции обмотки должна приблизительно равняться полюсному делению статора или ротора:

,

где Z - число пазов статора или ротора;

p - число пар полюсов машины.

Фактическая ширина секции называется шагом обмотки (y). Если y=τ , обмотка имеет диаметральный шаг; при y<τ – укороченный шаг.

,

<1 - относительный шаг.

Укорочение шага выполняют с целью улучшения формы кривой МДС и ЭДС, однако, укорочение шага приводит к уменьшению ЭДС обмотки пропорционально величине коэффициента укорочения:

где – номер гармоники: 1,3,5...

Проводники обмотки, размещенные в соседних пазах, имеют здвиг по фазе

Как раз с этим углом сдвигаются векторы звезды пазовых ЭДС.

Число пазов на полюс и фазу (q), или число секций в одной катушечной группе

,

где m – число фаз обмотки.

При q=1 обмотка называется сосредоточенной, при q>1 распределенной. Распределение обмотки выполняют также с целью улучшения формы кривой МДС и ЭДС. В случае, когда обмотка распределена и ее проводники размещены в разных пазах, ЭДС обмотки уменьшается пропорционально коэффциенту распределения:

Обмоточный коэффициент учитывает укорочение шага и распределение обмотки:

.

Зная угол пазового здвига , легко определить число пазов, соответствующее углу 120° :

Как раз на это число пазов фаза В смещена относительно фазы А, а фаза С относительно фазы В.

Однослойные обмотки

По форме выполнения секций однослойные обмотки разделяют на равносекционные (или шаблонные) и концентрические.

В равносекционных обмотках все секции одинаковые и выполняются на одном шаблоне.

По форме вигиба лобовых частей равносекционные обмотки могут быть эвольвентные и цепные.

В концентрических обмотках секции, входящие в катушечную группу, имеют разную ширину (шаг) и вкладываются концентрично одна в другую.

По числу вигибов лобовых частей концентрические обмотки бывают двухплоскостные и трехплоскостные.

При четном числе пазов на полюс и фазу (q) есть возможность и концентрические, и равносекционные обмотки выполнять «вразряд». В этом случае q/2 секций имеют лобовые части, направленные в одну сторону, а другие q/2 секций имеют лобовые части, направленные в противоположную сторону.

Расчет концентрической двухплоскостной обмотки:

Дано Определить

Z=24;

p=2;

m=3;

Обмотка концентрическая

k_об1; k_об3; k_об5; k_об7.

На рис.1.1 показана звезда пазовых ЭДС, которая выполняется на одну пару полюсов. Поскольку в задании указаны две пары полюсов, на звезде пазовых ЭДС каждому вектору отвечают два номера пазов.

Если одна из сторон секции (рис.1.2) будет уложена в паз 1, то противоположная сторона секции равносекционной обмотки должна занять паз (1+у)=7, другая секция должна занять пазы 2 и 8.

Однако в концентрической обмотке секции имеют разную ширину и занимают пазы 1 и 8, 2 и 7.

В соответствии со звездой пазовых ЭДС фазе А будут принадлежать и пазы 13,14,19,20, где будет размещена другая катушечная группа фазы А-Х (рис.1.2).

Z

N

F

15

16

17

B

4

5

18

3

2

6

14

A

1

7

13

19

D

8

12

20

X

9

10

11

24

S

21

22

23

Y

C

Рисунок 1.1 – Звезда пазовых ЭДС.

Рисунок 1.2 - Схема одной фазы однослойной двухплоскостной обмотки

Для выполнения другой фазы необходимо сделать сдвиг на 120°, или на 4 паза, т.е. фаза В будет иметь начало в пазу 5 и занимать пазы 5,6,11,12 и 17,18,23,24.

Фаза С должна иметь начало в пазу 9. Полная схема однослойной концентрической обмотки приведена на рис. 1.3.

Рисунок 1.3 - Схема трехфазной однослойной двухплоскостной обмотки

На рис. 1.4 показана цепная равносекционная обмотка по данным предыдущего примера. Звезда пазовых ЭДС остается той же, что и в предыдущем случае. Однако все секции имеют одинаковый размер и форму.

Рисунок 1.4. – Схема трехфазной цепной равносекционной обмотки

Двухслойные обмотки

Двухслойную обмотку можно получить из однослойной с полным шагом, если каждую секцию разделить на две и применить к ним принцип «разрядки».

Обычно в двухслойных обмотках левые стороны секций занимают верхнюю часть паза, а правые стороны - нижнюю.

На развертке (на схеме) обмотки каждый паз изображается двумя линиями. Верхняя часть паза изображается сплошной линией, нижняя часть паза - штриховой.

Соответственно – левая часть секции изображается сплошной линией, а правая - штриховой (рис.1.5).

По способу соединения секций между собой двухслойные обмотки делятся на петлевые и волновые. На (рис.1.5) представлен фрагмент петлевой обмотки.

Принципиально, расчет двухслойной обмотки ничем не отличается от расчета однослойной обмотки и поэтому, как пример, можна использовать те же данные, что в примере однослойной обмотки.

Расчет двухслойной петлевой обмотки:

Дано: Определить:

Z=24;

p=2;

m=3;

Z₁₂₀=120^o/_ел=120°/30=4; k_об1; k_об3; k_об5; k_об7.

Звезда пазовых ЭДС показана на рис.1.1. Но следует иметь в виду, что в двухслойной обмотке кроме верхних частей паза: 1,2,3..., есть еще и нижние части: 1`,2`,3`... .

Обозначать нижние части пазов на звезде пазовых ЭДС не обязательно, однако необходимо твердо помнить, что нижние стороны секций отстают от верхних на расстоянии шага y.

На рис.1.5 показана фаза А двухслойной петлевой обмотки для указанных выше данных.

Рисунок 1.5. – Схема одной фазы двухслойной петлевой обмотки

В связи с тем, что в двухслойной обмотке количество секций вдвое больше, чем в однослойной, вдвое больше выявляется и секционных групп. Смотри рис.1.2 и рис.1.5 в сравнении.

Если шаг обмотки полный (диаметральный) и , то нижние стороны секций находятся в пазах «своей» фазы, т.е. в пазах, где размешены верхние стороны секций той же фазы.

Если шаг укороченный и , то часть нижних сторон секций одной фазы будут размещены в пазах другой (следующей) фазы.

На рис.1.5 показан способ выполнения петлевой двухслойной обмотки с диаметральным шагом. Характерной особенностью двухслойной обмотки является то, что четные (вторая, четвертая) секционные группы включаются в схему в «вывернутом» состоянии.

Схема выполнения обмотки фазы А-х, может быть записана таким образом:А, 1-7`, 2-8`, 7-13`, 8-14`, 13-19`, 14-20`, 19-1`, 20-2`, Х.

На рис.1.6 показана полная схема трехфазной двухслойной петлевой обмотки с диаметральным шагом.

После выполнения обмотки статора или ротора, проводится проверка работоспособности соответствующей обмотки на стенде (рис.1.7).

Рисунок 1.6. – Схема трехфазной двухслойной петлевой обмотки

M

Рисунок 1.7-Схема для проверки правильности выполнения обмотки