Лабораторная работа 1 трехфазные двухслойные обмотки статоров машин переменного тока

Ц е л ь р а б о т ы – рассчитать двухслойную петлевую обмотку статора асинхронного двигателя; составить схему обмотки; выполнить двухслойную обмотку на статоре асинхронного двигателя и произвести опытную проверку правильности выполнения обмотки [ 1, гл. 3; 2, гл. 21; 5, гл. 2; 4, гл. 19].

1.1. Основные теоретические положения

Среди машин переменного тока в настоящее время наибольшее применение получили асинхронные и синхронные генераторы и двигатели. Обмотки статоров этих машин по способу соединения проводников в катушке разделяются на волновые и петлевые. Преимущественно применяются последние. Обмотки переменного тока выполняются одно – и двухслойными. Чаще статорные обмотки у современных машин двухслойные. Их широкое применение объясняется следующими преимуществами:

возможность укорочения шага на любое число зубцовых делений;

одинаковые катушки, что упрощают изготовление обмоток;

простая и удобная форма лобовых соединений.

Д

вухслойными называются обмотки, у которых в пазу лежат стороны двух катушек, в верхнем слое – одной катушки, в нижнем – другой. Один слой обмотки укладывается на дно паза, а другой располагается над ним. Лобовые части катушек также занимают два слоя, и переход из слоя в слой осуществляется в головках катушки. Расстояние между верхней и нижней сторонами катушек в двухслойной обмотке называется шагом обмотки . Если он равен числу пазов на один полюс , то шаг обмотки называется диаметральным, если меньше – укороченным. Двухслойные обмотки с диаметральным шагом почти не применяются, так как они не обеспечивают создание синусоидального распределения магнитного поля, что является одним из основных требований, предъявляемых к обмотке статора. Несинусоидальное поле ухудшает работу машины.

П

ри укорочении шага катушек можно устранить ту или иную нежелательную высшую гармонику магнитного потока и намагничивающей силы и получать более синусоидальное ее распределение. На практике стремятся к ослаблению наиболее сильных гармоник: пятой и седьмой. Для этого подходит коэффициент укорочения шага . Однако укорочение шага возможно только на целое число зубцовых делений, поэтому не всегда получается, что . Обычно выбирают .

Характерной величиной, определяющей устройство обмоток статора, является

так называемое число пазов на полюс и фазу , где – число

э

лементарных пазов обмотки; – число фаз; – число полюсов машин.

П

обмоток симметричными по всем фазам. Число определяет количество катушек в катушечной группе. Например, на рис.1 показана обмотка с .

Катушечные группы, соединясь между собой, образуют обмотку фазы. Число катушечных групп в фазе двухслойных обмоток , во всей обмотке получаем .

ри целых проводники каждой фазы на каждом полюсном делении занимают объем, равный пазам, а при дробных значениях на разных полюсных делениях проводники данной фазы обычно занимают разные объемы. В большинстве случаев получается дробным, так как в целях экономии при производстве асинхронных двигателей на различные числа пар полюсов используются одинаковые штампы вырубки листов стали с одним и тем же . Для одних двигателей получается целым, а для других – дробным. Дробное…. выбирают намеренно для улучшения формы кривой ЭДС в мощных тихоходных гидрогенераторах. Не при всяких дробных значениях возможно выполнение

С1

С4

Рис.1

Рис.1

К

атушечные группы в фазы соединяются таким образом, чтобы ЭДС всех групп складывалась друг с другом, сохраняя при этом направление тока в фазе. Последовательное соединение катушечных групп для одной фазы показано на рис.1, где . Эта обмотка фазы выполнена с числом параллельных ветвей .

В

машинах, у которых ток в фазе большой, делают не последовательное (см. рис.1), а параллельное (рис.2, 3) соединение катушечных групп. Параллельные ветви обмотки должны быть выполнены так, чтобы направление тока в проводах и полярность полюсов оставались такими же, какими они были при последовательном соединении. В двухслойной обмотке можно выполнить

до параллельных ветвей.

С1

С4

Рис.2

С1

С4

Рис.3

Н

аиболее распространенным способом изображения схемы обмоток является развертка окружности статора на плоскость. В двухслойных обмотках паз изображается двумя линиями, расположенными рядом. Исходными данными для составления схемы обмотки являются число пазов статора , полюсов , фаз , параллельных ветвей . Процесс выполнения схемы обмоток упрощается при использовании таблицы алгоритма укладки. Порядок составления алгоритма и развертки обмотки рассмотрим на примере.

Д

ано:

=24; =4; =1; =5/6;

п

олюсное деление =24/4=6;

число пазов на полюс и фазу

ш

аг обмотки

Находим начала фаз. В данной обмотке угол между соседними пазами

, так как на 360 электрических градусов приходится 12 пазов. Тогда расстояние между фазами – 4 паза (120^о/30^о).

Следовательно, начала фаз располагаются так: 1-я фаза – 1-й фаз; 2-я – 5-й; 3-я фаза – 9-й паз.

Выполняем схему обмотки по алгоритму табл.1. Схема двухслойной петлевой обмотки показана на рис.4.

Таблица 1