Учебное пособие 800600

УДК 621.31.3

Д.С. Баранов, Л.Н. Титова, Г.А. Пархоменко

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ НАМОТКИ ГЛАДКИХ БЕСПАЗОВЫХ ОБМОТОК

Намотка обмоток из тонкого провода на настольном универсальном станке СНП-0,1-150В «Пульсар». Выполненные исследования позволили определить программу намотки, обеспечивающую требуемые параметры катушки

Ключевые слова: обмотка, намотка, раскладка обмотки

Статистика отказов различных типов электрических машин малой мощности в реальных условиях их эксплуатации на промышленных и других объектах практически еще недостаточно систематизирована и почти отсутствует в опубликованной литературе. Частично она имеется лишь в некоторых отдельных организациях и предприятиях, занимающихся производством и использованием малых электрических машин. Однако систематических данных о причинах отказов многих конкретных типов машин, эксплуатируемых на реальных объектах в различных климатических условиях, пока недостаточно. Они не позволяют еще достоверно определить количественные характеристики надежности по отдельным конкретным типам и исполнениям малых электрических машин. В опубликованной литературе [1,2] встречаются только единичные данные об отказах некоторых типов электрических машин малой мощности, полученные в результате лабораторных испытаний этих машин на надежность при разных условиях опыта.

От качества изготовления обмотки зависит надежность и безотказная работа машин. Сложность исполнения в том, что намотка выполняется из сверхтонкого провода. Каждая неверно выполненная операция влечет за собой брак. При намотке из тонкого провода очень сложно отследить причину брака, т.к. влияет множество факторов: растяжение провода, повреждение изоляции провода, температура помещения, неточность изготовления оснастки, а также человеческий фактор. При намотке таким проводом нанесение изоляционного лака на поверхность провода производится вручную, что очень усложняет процесс изготовления,

14

а также уменьшает процент брака в производстве. Были попытки замены обычного провода ПЭТВ на самозапекающийся провод, но в связи с тем, что у этого провода толщина изоляции в два раза больше, что существенно изменяет геометрию катушки, ее сопротивление и подобрать катушки с идентичными параметрами становится очень сложно. Также для обмотки важно, чтобы катушка имела рядовую раскладку, а не внавал, и не происходил обрыв провода. Это влечет за собой изменение параметров катушек, а именно - сопротивления, что усложняет подбор катушек; разница амплитуд ЭДС между ними, т.к. они подбираются идентичными по геометрии и их будет очень сложно выставить равными по высоте и расстоянию между ними. При изготовлении этих катушек температура в помещении не должна превышать 200С, если температура отлична от этой температуры, то сопротивление пересчитывается в зависимости от температур по формуле

R20 (Rt 255/235 T),

где R20 − сопротивление при температуре T 20 С , Ом;

Rt − измеренное сопротивление, Ом;

T − температура окружающей среды, при которой произведено измерение, С

При измерении сопротивления необходимо учитывать сопротивление измерительных проводов, полученное при их замыкании. При подборе катушек необходимо учитывать технологический допуск на омическое сопротивление согласно технологическому паспорту. Немало важную роль играют режимы сушки катушек, если процесс сушки катушек не будет выдержан, то катушки будут разваливаться, и весь процесс намотки будет впустую.

На рисунке 1 представлен настольный универсальный станок для намотки прецизионных электрокатушек − СНП-0,1-150В «Пульсар», для которого был разработан алгоритм намотки катушек из сверхтонкого провода.

Перед началом намотки катушек производится настройка станка, под диаметр провода, в данном случае используется провод ПЭТВ − 0,025 мм.

15

УДК 621.313

В.Г. Брянцев, Ю.В. Писаревский

ВЫСОКОСКОРОСТНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ДЛЯ АВТОНОМНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Рассматриваются перспективы применения высокоскоростных асинхронных генераторов в автономных энергетических установках для электропитания автоматики на месторождениях нефти и газа

Ключевые слова: асинхронный генератор, высокая скорость вращения, автономные энергетические установки

В настоящее время потребность в автономных системах электроснабжения постоянно возрастает. Перспективные месторождения нефти и газа обычно расположены в труднодоступных районах крайнего севера нашей страны. В таких условиях различные системы автоматики и телесистемы играют важную роль в обеспечении надежной добычи нефти и газа без непосредственного участия человека. Источники электроэнергии могут быть построены на применении асинхронных машин с короткозамкнутым ротором. Асинхронный генератор имеет ряд преимуществ: он прост по конструкции, не имеет скользящих контактов, обладает высокой надежностью. Высокая механическая прочность ротора позволяет использовать генератор при высоких частотах вращения [1, 2].

Асинхронная машина обратима и может работать как двигателем так и генератором. В двигательном режиме происходит разгон машины с турбиной до номинальной частоты вращения, при этом машина работает в стартерном режиме. При подаче рабочего тела на турбину и отключении внешнего питания электрическая машина переходит в генераторный режим, при этом процесс перехода на автономную систему не требует перерыва в электропитании потребителей. Сокращается время запуска установки. Недостатком асинхронных генераторов, ограничивающим их применение, является сложность регулирования напряжения.

Однако это нельзя считать главным для установок, работающих непрерывно в течении продолжительного времени (примерно 20 лет) в условиях крайнего севера. Ключевым техническим решением является разработка полностью герметичных машин и отказ от обычных подшипников. Герметичность можно обеспечить за счет применения

18

магнитных муфт, передающих момент вращения от турбины к электрической машине через герметичную перегородку.

Герметичная перегородка изготавливается из немагнитного диэлектрического материала, в котором может быть размещена электрическая обмотка. Обмотка в этом случае выполняет две функции, служит армирующим элементом для увеличения прочности конструкции и одновременно элементом управления устройства в целом. Наличие магнитов с высокой магнитной энергией позволяет осуществить устройство, которое может работать, как двигатель и увеличивать момент на валу агрегата или как генератор, осуществляя торможение всего устройства. Таким образом, устройство приобретает новые свойства расширяющие его функциональные возможности. Отдельного исследования требует применение магнитных подшипников, что позволяет подвесить ротор машины в магнитном поле и исключить контакт со статором. Известно, что такие системы не устойчивы. Однако положение ротора в пространстве можно стабилизировать за счет его вращения.

Литература

1.Балагуров В.А. Проектирование специальных электрических машин переменного тока [Текст]: учеб. пособие для студентов вузов / В.А. Балагуров. – М.: Высш. шк., 1982. – 272 с.

2.Балагуров В.А. Электрические генераторы с постоянными магнитами [Текст] / В.А. Балагуров, Ф.Ф. Галтеев. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 280 с.

Воронежский государственный технический университет

19

УДК 621.3.042:519.673

И.Ю. Никитин, А.А. Кнутов, Г.М. Мамедов

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВЕТВЛЕННОЙ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА В СРЕДЕ MULTISIM

Рассмотрены вопросы моделирования разветвленной магнитной цепи постоянного тока в средеMultisim

Ключевые слова: магнитная цепь, постоянный ток, моделирование

Магнитные цепи постоянного тока находят широкое применение в различных электротехнических устройствах железнодорожной автоматики [1]. Такие цепи являются нелинейными и их расчеты ведутся с определенной степенью точности с использованием графоаналитических методов [2].

В данной работе представлена методика построения модели для разветвленной магнитной цепи постоянного тока, имеющей однородный ферромагнитный сердечник и воздушный зазор, с использованием программной среды Multisim [3,4].

Известно, что любая разветвленная магнитная цепь (рис.1,а), может быть представлена эквивалентной схемой замещения (рис.1,б) [2].

Рис. 1. Разветвленная магнитная цепь (а) и эквивалентная схема замещения (б)

При моделировании магнитной цепи (рис.2) для имитации МДС катушек используются источники постоянного напряжения. Величина

20