Часть 2 / МУ_ПЗ_ЭОГайт

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Кубанский государственный технологический университет

Кафедра электротехники и электрических машин

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И ЭЛЕКТРОХОЗЯЙСТВО

ПРЕДПРИЯТИЙ, ОРГАНИЗАЦИЙ И УЧРЕЖДЕНИЙ

Часть 2

Методические указания к практическим занятиям для студентов всех форм обучения

направления 13.04.02 Электроэнергетика и электротехника

Краснодар

2019

1

1.Практическое занятие №1

«Общие вопросы теории электромеханического преобразования энергии в электрических машинах»

1.1 Схемы обмоток машин переменного тока.

Основные положения и формулы. Обмотки статора машин переменного тока являются важнейшей частью их конструкции, определяющей основные энергетические и массогабаритные характеристики.

Токи, протекающие по обмоткам, создают магнитное поле машины. Основой действия трёхфазных электрических машин является образование вращающегося магнитного поля. Одним из условий создания вращающегося магнитного поля является размещение на статоре трёхфазной симметричной обмотки, т.е. обмотка должна быть выполнена так, чтобы все три фазы, обмотки находились в одинаковых условиях. Вовсех трёх фазах должны индуцироваться одинаковые и сдвинутые во времени на 120° ЭДС.

Основным элементом обмотки является катушка (секция). Катушки размещаются в пазах статора. Они могут состоять из одного или нескольких витков. В зависимости от числа катушечных сторон в пазах различают однослойную и двухслойную обмотки.

В случае однослойной обмотки паз сердечника полностью заполняет одна катушечная сторона. В случае двухслойной обмотки в каждом пазу имеются две изолированные катушечные стороны, размещённые одна над другой.

Рисунок 1

5

Общее число катушек в обмотке равно числу пазов. На рисунке 1 представлена развёрнутая торцевая поверхность магнитопровода статора с двумя катушечными сторонами в каждом пазу.

Обмотки статора машины переменного тока характеризуются следующими основными данными:

Z – число пазов статора; 2р – число полюсов;

а- число параллельных ветвей фазы; m –число фаз;

- число пазов на полюс и фазу;

– угол между пазами в электрических градусах;

– полюсное деление в зубцовых делениях;

y=τ; y<τ – шаг обмотки (ширина катушки в пазовых делениях);

– расстояние между началами фаз в пазовых (зубцовых) делениях;

- расстояние между началами катушечных групп в пазовых (зубцовых) делениях.

– (для двухслойной обмотки);

– (для однослойной обмотки).

Обмотки могут иметь как целое, так и дробное число пазов на полюс и фазу q. Обычно для обмотки статора асинхронных машин выбирают q, равное целому числу. Для статоров многополюсных синхронных машин чаще всего выбирают q, равное дробному числу.

Трёхфазные обмотки в большинстве случаев выполняются как шестизонные. В таких обмотках пазы, лежащие под одним полюсным делением (180 электрических градусов) разделяются на три части, по одной не каждую фазу, что даёт шесть фазных зон на пару полюсов. Каждая фазная зона такой обмотки занимает 60 электрических градусов.

Задача №1,1

6

Для двухполюсной машины вычертить развёрнутую схему однослойной шаблонной трёхфазной обмотки (для наглядности выполнить трёхцветной) по следующим данным: 2р=2; Z=12; m=3; а=1.5

По этим же данным вычертить двухслойную петлевую обмотку.

Решение.

Определим основные технические данные обмотки

;

; .

Выполним схему однослойной обмотки.

На развёрнутой поверхности статора размечаем пазы Z=12, полюсные деления и зоны для всех фаз (рисунок 2). Полюсному делению соответст-

вует 3q пазов, т.к.τ=Z/2p=2pmq/2p=mq=3q.

Построение схемы начинаем с фазы А. В однослойной обмотке число катушечных групп в фазе равно числу пар полюсов. На рисунке 2 каждая фазная обмотка состоит из одной катушечной группы, так как р=1. Обмотка фазы А занимает пазы (1-7), (2-8), соответственно фаза В - (5-11),(6-12), а фаза С занимает пазы (9-3), (10-4).Ширина катушки соответствует шагу обмотки у=6, а начало фаз определяется фазовым шагом, что соот-

ветствует сдвигу между началами фаз 120 электрических градусов. Распределив катушечные группы по пазам, следует обозначить начала

и концы фаз по ГОСТ 26772-85. Начала фаз обозначаются U1,,W1 концы -

U2, V2, W2.

Рассмотрим порядок построения двухслойной трёхфазной обмотки для двухполюсной машины.

Шаг обмотки по пазам yпримем укороченным, равным пяти, что составит 0,83т. При таком укорочении подавляются пятая и седьмая и кратные им гармоники.

Принцип построения двухслойной обмотки тот же, что и однослойной, но в каждом пазу стороны катушек уложены в два слоя. На схеме обмотки стороны верхнего слоя катушки изображают сплошными линиями, а нижнего - пунктирными (рисунок 3).

В двухслойной обмотке число катушечных групп в фазе равно числу полюсов 2р, т.е. общее число катушек при двухслойной обмотке вдвое больше, чем при однослойной. На рисунке 3 каждая фазная обмотка состо-

7

Z пазы 3 и 4. Нижние стороны каждой катушки сдвинуты относительно верхней на шаг Y, иначе говоря, если верхняя сторона катушки занимает паз1,то нижняя сторона этой же катушки занимает паз (1-fY), т.е. на рисунке 3 это 6 паз (1+5=6). Так как шаг обмотки укорочен на одно зубцовое деление, то распределение нижних сторон катушек по фазным зонам будет сдвинуто влево на одно зубцовое деление.

Следует отметить, что полученное чередование фазных зон A, Z, В, X, С, Y характерно для любой трёхфазной обмотки с фазной зоной 60 электрических 1радусов.

. В пределах каждой катушечной группы катушки соединены последовательно.

После размещения катушечных групп необходимо стрелками на верхних сторонах катушек показать мгновенное направление токов. Направление токов во всех фазах будет одинаковое в пределах одного полюсного деления и изменится на обратное при переходе к соседнему.

Катушечные группы одной пазы на рисунке 3 соединены последовательно, так как а=1, причём катушечные группы зон X, Y, Z включены встречно относительно катушечных групп зон А, В, С. При таком включении ЭДС катушечных групп фазной обмотки будут складываться друг с другом.

Обмотку двухполюсной машины можно выполнить и при а=2.

На рисунке 4 показано параллельное соединение двух катушечных групп фазы А,

причём полярность полюсов, образованных этими группами, остаётся прежней.

Рисунок 4 - Параллельное соединение катушечных групп фазы А

Максимальное число параллельных ветвей в фазной обмотке равно числу полюсов а=2р.

9

Задания для самостоятельной работы в таблице 1.

Таблица 1 - Данные обмоток для индивидуального задания.

10