Построение обмотки с укороченным шагом

Пример построения развернутой схемы распределенной, двухслойной обмотки с одинаковыми катушками, укороченным шагом при целом числе пазов на полюс и фазу, трехфазного односкоростного асинхронного двигателя.

Статор имеет пазов электродвигателя Z= 24;

Число полюсов машины 2р = 4.

Полюсное деление:

(2.2.1)

Шаг обмотки укороченный

, (2.2.2)

Принимаем

Чисто пазов на полюс и фазу (число катушек (секций) в катушечной группе:

(2.2.3)

т.е. каждая катушечная группа будет выполнена из двух секций. Число катушечных групп на одну фазу (для двухслойной обмотки):

(2.2.4)

Число катушечных групп в обмотке на три фазы:

(2.2.5)

Число электрических градусов, приходящихся на один паз:

, (2.2.6)

Обмоточный коэффициент:

, (2.2.7)

Принимаем число параллельных ветвей в схеме обмотки равным (а = 1)

По найденным обмоточным данным, приступаем к построению схемы обмотки. Начнем с раскладки катушечных групп по пазам. Для большей наглядности обмотку будем выполнять одинаковой (т.е. число витков в секции W_СЕK = 1).

Уложим обе секции (катушки) первой катушечной группы фазы А Для этого одну активную сторону первой секции данной катушечной группы уложим в первый паз, тогда другую активную сторону этой секции следует уложить в 6' паз (т.е. через шаг 1 + 5) (рис. 2.2.1, а), вторая секция соответственно займет пазы 2 и 7' (т.е. 2 + 7) (рис. 2.2.1,б). При это активные стороны секций в пазах 1 и 2 укладываются сверху, а в пазах 6' и 7’ вниз. Вот почему они должны (по правилам черчения) быть показаны пунктирной линией.

а)

б)

Рисунок 2.2.1 – Промежуточное построение обмотки с укороченным шагом

Секции второй, а также последующей третьей и четвертой катушечных групп фазы А ( ) сдвигаются относительно друг друга на 180 эл. градусов , т.е. в пазах этот сдвиг будет равен:

, (2.1.6)

Следовательно, вторая катушечная группа займет пазы: первая ее секция 7 и 12' ( т.к. 7 + 5 =12, для сдвига на 180 эл. градусов), вторая секция, соответственно 8 и 13'. третья ка­тушечная группа займет пазы: 13 и 14 — 18' и 19', а четвертая: 19 и 20 – 24' и 1' ( т.к. обмотки укладываются по кругу в расточке статора: 20 + 5 (шаг) = 25, число Z = 24, тогда 25 – 24 = 1) (рис. 2.2.2,а),

Обозначим начала катушечных групп фазы А – H_А1, Н_А2, Н_А3, Н_А4, и концы K_А1, К_А2, К_А3, К_А4 . (рис. 2.2.2,б), Исходя из требуемого чередования полюсов, покажем требуемое направление токов в активных сторонах секций уложенных катушек. Отсюда видно, что для получе­ния нужного направления токов в обмотке фазы А, катушечные группы должны быть со­единены К_А1 с К_А2, Н_А2 с Н_А3 и т.д., катушечные группы одной и той же фазы в двухслой­ных обмотках соединяются: конец предыдущей с концом последующей катушки, а начало - с началом, пока не будут соединены все катушечные группы обмотки данной фазы.

а)

б)

Рисунок 2.2.2 – Промежуточное построение обмотки с укороченным шагом

Катушечные группы фазы В, соответственно с условием, сдвигаем на 120 эл. гра­дуса относительно обмотки фазы А или в пазах:

, (2.1.7)

Следовательно, уложим первую катушечную группу фазы В в 5 и 6 паз (верхние ак­тивные стороны секций), 10' и 11' пазы (нижние), т.к. 5 + 5 (шаг) = 10, а 6 + 5 = 11(рис. 2.2.3,а). Вторая катушечная группа лежит в 11 и 12 пазы (верхние стороны), в 16' и 17' (нижние). Третья катушечная группа – 17 и1 8 (верхние), в 22' и 23' (нижние стороны) (рис. 2.2.3,б) и наконец, чет­вертая катушечная группа ляжет 23 и24 ( верхние стороны секций), 4' и 5' ( нижние актив­ные стороны). Обозначим по порядку начала (Hв₁, Нв₂, Нв₃ и т.д.) и концы (Кв₁ Кв₂, Кв₃ и т.д.) катушечных групп и проведем соединение их в схему трехфазной обмотки, аналогич­но как в фазе А (рис. 2.2.4,а).

а)

б)

Рисунок 2.2.3 – Промежуточное построение обмотки с укороченным шагом

а)

б)

Рисунок 2.2.4 – Промежуточное построение обмотки с укороченным шагом

Катушечные группы фазы С относительно катушечных групп фазы В сдвинутся в пространстве расточки статора на 120 эл. градуса, а относительно катушечных групп фазы А на 240 эл. градуса, тогда по пазам первая катушечная группа фазы С относительно фазы А будет сдвинута по пазам:

(2.1.8)

т.е четыре катушечные группы фазы С лягут в пазы 9 и 10 (верхние) - 14' и 15' (низ), 15 и 16, (верх) - 20' и 21' (низ) (рис. 2.2.4,б), 21 и 22 (верх) - 2' и 3' (низ), 3 и 4 (верх) - 8' и 9' (низ).

Уложив катушечные группы всех трех фаз ( ), получим вид схемы при­веденной на рис. 2.2.5,а. Обозначим по порядку начала (Hс₁, Нс₂, Нс₃ и т.д.) и концы (Кс₁ Кс₂, Кс₃ и т.д.) катушечных групп и проведем соединение их в схему трехфазной обмотки , аналогич­но как в фазе А и В.

На рис. 2.2.5,б приведена схема соединения рассчитанной обмотки при а=1.

Покажем направление токов в активных сторонах секций обмоток всех трех фаз и по­кажем положение полюсов в момент времени t₁.

Для этого строится векторная диаграмма фазных токов двигателя в произвольно вы­бранный момент времени, например t = t₁ рис. 2.2.6.

Как видно из диаграммы, в принятый момент времени (t₁) в фаза A и В токи имеют одно направление, а ток фазы С направлен противоположно им, при этом I_a + I_b + I_c = 0 ( з-н Кирхгофа). Указанная закономерность сохраняется постоянно в любой момент времени. В соответствии с векторной диаграммой указываем направление токов в секциях обмотки электрической машины, что определяет положение полюсов рис. 2.2.5,б.

а)

N

N

S

S

б)

Рисунок 2.2.5 – Развернутая схема двухслойной статорной обмотки с укороченным шагом, при 2р=2, Z=24, а=1, у=5, q=2, α=30 эл. град.,

Рисунок 2.2.6 – Векторная диаграмма фазных токов

Контрольные вопросы

1. Почему синхронные машины называются синхронными?

2. Какие первоначальные данные нужно иметь чтобы построить обмотку статора?

3. Назовите методику расчёта трёхфазных обмоток с полным шагом.

4. Назовите методику расчёта трёхфазных обмоток с укороченным шагом.

5. Как можно проверить правильность построения обмоток?

Содержание отчёта

Титульный лист: (название учебного заведения; название предмета; номер, тему и цель лабораторной работы; номер группы; Ф.И.О. учащегося и преподавателя; дата выполнения (смотри приложение А).

Основная часть: Методика расчёта обмоточных данных по своему варианту (с пояснением формул); развёрнутая схема обмотки с векторной диаграммой трёхфазных токов в принятый момент времени и положением полюсов в расточке статора электрической машины.

Разработал: Преподаватель дисциплины «Электрические машины» ____________ П. С. Гришин

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Пример заполнения титульного листа отчёта:

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЯ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И КАДРОВ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«БУДА-КОШЕЛЁВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

Предмет: Электрические машины.

Практическая работа №4

Тема: Расчёт и вычерчивание развёрнутых схем двухслойных трёхфазных обмоток с полным и укороченным шагом. Выявление магнитных полюсов путём расстановки токов по фазам и определение обмоточного коэффициента.

Цель: Определить обмоточные данные распределенной, двухслойной обмотки с одинаковыми катушками, полным или укороченным шагом при целом числе пазов на полюс и фазу, трёхфазного односкоростного асинхронного двигателя, вычертить развернутую схему, выполнить соединение катушечных групп, расставить токи и полюса.

Выполнил:

Учащийся 83э группы

Метёлкин А. М.

Проверил:

Преподаватель

Гришин П. С.

28.03.2016 год

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Исходные данные по вариантам

№ ва­рианта

Z

2p

тип шага

У

Д

У

Д

У

Д

У

Д

У

Д

У

Д

У

Д

У

Д

У

Д

У

Д

№ ва­рианта

Z

2p

тип шага

У

Д

У

Д

У

Д

У

Д

У

Д

У

Д

У

Д

У

Д

У

Д

У

Д

Примечание:

У - распределенная, двухслойная обмотка с одинаковыми катушками, укороченным шагом при целом числе пазов на полюс и фазу.

Д - распределенная, двухслойная обмотка с одинаковыми катушками, диаметральным (полным) шагом при целом числе пазов на полюс и фазу.