учёба / Электрические машины / Elektricheskie_mashiny_MU_KR_zaochn

- шаг по коллектору YК – число коллекторных пластин, заключенных между началом и концом секции.

По форме соединения секций обмотки делятся на петлевые, волновые и комбинированные. Обмотки бывают простые и сложные, с уравнительными соединениями и без них.

На примере рассмотрим принципы выполнения простой петлевой якорной обмотки. Дано Z = 12, р = 2. Требуется начертить развернутую схе-

му простой петлевой якорной обмотки.

Нарисуем номера пазов якоря и коллектора. При этом число пазов яко-

ря в простых обмотках примем равным числу коллекторных пластин.

При построении схемы обмотка может начинаться с любой коллектор-

ной пластины. Начнем с первой и зайдем в первый паз (рис. 3.1, а).

Возникают вопросы:

а) в каком пазу будет лежать вторая сторона секции?

Для этого необходимо определить значение первичного шага обмотки:

Следовательно, вторая сторона секции будет в четвертом пазу (1 + 3 = 4) (рис. 3.1, б). Вторая сторона показана штриховой линией, потому что она рас-

положена в нижнем слое паза;

б) к какой коллекторной пластине будет присоединен конец первой секции?

Для этого необходимо знать значение шага по коллектору.

Для простых петлевых обмоток:

Yк = Y = ±1,

где знаки «+» и «–» указывают направление хода обмотки: правоходовая или левоходовая.

Следовательно, конец первой секции нужно присоединить ко второй коллекторной пластине (1+1 = 2) (рис. 3.1, в);

в) в каком пазу будет лежать начало второй секции?

21

Зная результирующий шаг, можно ответить на этот вопрос.

Как сказано выше, Y = 1 , следовательно, начало второй секции будет во втором пазу (рис. 3.1, г).

Аналогично соединяются остальные секции. Обмотка будет выполнена правильно, если она замкнется. В нашем случае мы начали на первой коллек-

торной пластине, поэтому на нее мы должны в конце вернуться (рис. 3.1, д);

г) сколько необходимо щеток, и на каких коллекторных пластинах они будут установлены?

Количество щеток простых обмоток равно количеству полюсов:

nщ = 2 p = 4 .

По коллектору они располагаются равномерно. Ширина щетки для уп-

рощения построения принята равной ширине коллекторной пластины. В ре-

альных машинах ширина ее больше.

Теоретически щетки должны быть соединены через коллектор с сек-

циями, стороны которых в данный момент находятся под серединами полю-

сов, т.е. чтобы момент вращения или ЭДС были максимальные. Это место называется геометрической нейтралью. Практически щетки устанавливаются на физическую нейтраль, которая из-за реакции якоря сдвинута по коллекто-

ру относительно геометрической на некоторое расстояние. Для ее установки на заводе используются экспериментальные методы. Поэтому щетки на кол-

лекторе разместим равномерно и расстояние между щетками будет равно трем коллекторным пластинам, Z/nщ = 12/4 = 3. Если одну щетку установим на первую коллекторную пластину, то вторая щетка будет на четвертой, и

т.д. (рис. 3.1, д).

Таким образом, схема обмотки нарисована, щетки установлены. Также на рис. 3.1, д указаны уравнительные соединения первого рода.

Пример построения простой волновой обмотки.

Дано Z = 11, р = 2, необходимо начертить схему простой волновой об-

мотки. Удобнее начать со второго паза (рис. 3.2, а).

22

Здесь мы приняли ξ = – 0,5, чтобы шаг был равен целому числу. Обыч-

но шаг укорачивают, т.е. округляют его в меньшую сторону. Тогда первый частичный шаг:

Y1 = Υ ± ξ = 5 + 0,5 = 3 . 2 2

Второй частичный шаг:

Y2 = Y – Y1 = 5 – 3 = 2.

Вторую сторону первой секции, согласно первому шагу, заводим в 5-й

паз (рис. 3.2, б).

Зная, что шаг по коллектору равен результирующему YК = Y = 5, конец первой секции присоединим к 6-й коллекторной пластине (рис. 3.2, в).

Начало второй секции определим по результирующему шагу Y = 5,

следовательно, с 6-ого паза (рис. 3.2, г). Аналогично выполняются и другие секции.

Как уже сказано выше, обмотка должна быть замкнутой (рис. 3.2, д).

Щетки по коллектору также должны располагаться симметрично, т.е.

начала щеток должны быть друг от друга на расстоянии

2,75 коллекторных пластин (рис. 3.2, д).

24

В задании требуется, чтобы пусковой ток не превышал двойное значе-

ние номинального Iяn Подставив в формулу (18) значение пускового

тока и сделав преобразования, получим выражение для расчета пускового сопротивления, удовлетворяющего заданному условию:

3.2.3 Информация для проверки расчета на ЭВМ

Указанная информация оформляется в виде табл. 3.2.2 и 3.2.3.

Таблица 3.2.3

Искусственные характеристики

Таблицы должны быть приведены сразу за заданием на первой страни-

це контрольной работы.

При не выполнении данного требования работа к проверке не принимается.

26

3.3Контрольная работа № 2 по асинхронным машинам

3.3.1Задание

Вариант индивидуального задания выбирается студентом по двум по-

следним цифрам шифра из приложения 2. Индивидуальное задание приведе-

но в табл.3.3.1.

Таблица 3.3.1

где РН – номинальная мощность асинхронного двигателя с короткозамкну-

тым ротором;

IН – номинальный ток двигателя;

nН – номинальная частота вращения ротора;

IX,PX – ток и мощность холостого хода;

UК,РК – фазное напряжение и мощность трехфазного короткого замы-

кания;

r1 – активное сопротивление обмотки статора при рабочей температуре.

Номинальное напряжение двигателя U1 = 380 В, обмотки статора со-

единены по схеме «звезда» (фазное напряжение U1ф = 220 В), номинальная частота тока f = 50 Гц.

Требуется:

1.Начертить электромагнитную схему асинхронного двигателя;

2.Определить параметры Г-образной схемы замещения;

3.Рассчитать и начертить рабочие характеристики;

27

3.3.2Методические рекомендации

1.На электромагнитной схеме следует указать все участки магнитной цепи,

атакже путь замыкания основного магнитного потока.

2.Г-образная схема замещения показана на рис. 3.3.

r1 x1

I '2 / c

rM

Рис. 3.3 Г-образная схема замещения асинхронного двигателя с короткозамкнутым

ротором

На схеме замещения:

r1, х1 – соответственно активное и индуктивное сопротивления обмотки ста-

тора, Ом;

r’2, х’2 – приведенные активное и индуктивное сопротивления обмотки ро-

тора, Ом;

rм, xм – сопротивления намагничивающей ветви, Ом;

с – коэффициент; s – скольжение;

I1 – ток статора, А;

I’2 – приведенный ток ротора, А;

I0 – намагничивающий ток, А.

28

Переменное сопротивление с2r’2(1-s)/s зависит от значения

скольжения, и потери на указанном сопротивлении равны полезной мощно-

сти двигателя.

Коэффициент «с» зависит от соотношения сопротивлений статора и

Для упрощения расчетов значение «с» можно принять равным единице.

Скольжение – это разность между частотой вращения магнитного поля статора и частотой вращения ротора в относительных единицах:

где n1 – частота вращения магнитного поля статора, мин-1.

где р – количество пар полюсов машины, определяется по марке двигателя,

цифра, стоящая после обозначения длины сердечника статора, как раз и есть искомое количество полюсов.

При расчете параметров схемы замещения скольжение не учитывается,

оно будет необходимо при расчете рабочих характеристик.

Параметры схемы замещения определяются по данным опытов корот-

кого замыкания и холостого хода.

Схемы замещения опыта короткого замыкания приведены на рис. 3.4.

По ним определяются сопротивление обмотки статора х1 и приведенные со-

противления обмотки ротора r’2 и х’2.

29

На рисунке rк и хк активное и индуктивное сопротивления короткого замыкания двигателя.

Указанные схемы получены с Г-образной схемы замещения. Как отме-

чено выше, коэффициент с = 1, поэтому он не показан. Напряжение коротко-

го замыкания мало, следовательно, намагничивающий ток незначителен, и

им можно пренебречь, поэтому намагничивающей ветви нет. Ток в опыте ко-

роткого замыкания равен номинальному.

Рис. 3.4 Схемы замещения опыта короткого замыкания

Параметры схем определятся по следующим формулам:

Активное сопротивление обмотки статора (r1) дано в задании.

Приведенное индуктивное сопротивление обмотки ротора приблизи-

тельно равно сопротивлению обмотки статора.

30