2 цикл

Внеурочная подготовка

1.Повторить порядок проведения расчета однослойной трехфазной обмотки.

2.Изучить правила техники безопасности при выполнении работы. 3.Произвести расчет однослойной трехфазной обмотки по следующим данным:

Число пазов статора Z=36шт. Частота вращения n=1000мин-1 Число фаз m=3

4.По результатам расчета выполнить развернутую схему однослойной

трехфазной обмотки.

5.Изучить ход выполнения лабораторного занятия.

Работа на уроке

1.Получить допуск к работе у преподавателя, предоставить на проверку заготовку отчета.

2.Ознакомиться с макетом асинхронного двигателя. Сравнить с выполненной развернутой схемой.

3.Соединить катушечные группы обмотки макета электродвигателя согласно построенной схемы.

4.Соединить обмотки макета электродвигателя звездой, и произвести запуск от сети с пониженным напряжением 36В.

5.Проверить работу макета электродвигателя. Убедиться в правильности проведенных расчетов.

6.Оформить отчет. 7.Защитить работу.

71

Методические указания практической работы

Теоретическое обоснование

Изоляция электромашинного парка хозяйств постепенно старится. Год от года сокращается ресурс работы машин, а на складах предприятий, в силу известных причин, запас двигателей резко сократился. К тому же, в сельскохозяйственных предприятиях ухудшились условия эксплуатации электрооборудования. Практически не проводятся профилактические мероприятия по всем видам ремонтных работ. Это приводит к ускоренному выходу электромашин из строя.

Отказ же электродвигателей, при невозможности быстрой замены, в свою очередь, приводит к остановке линий переработки продукции и часто к большим материальным потерям.

Значительное сокращение ремонтных предприятий "Белагропромэнерго" еще более усугубляет положение с надежностью работы электромашин и вынуждает хозяйства выполнять все ремонтные работы, даже перемотку обмоток, силами обслуживающего персонала собственных энергетических служб.

Такой ремонт обмоток, особенно при модернизации, требует достаточно глубоких знаний методик расчетов, умения рационально использовать электротехнические материалы и находить самые экономичные решения.

В результате проведения работы учащиеся научатся производить расчет и проверку правильности соединения однослойной трехфазной обмотки асинхронных двигателей.

72

Теоретические сведения.

Расчет обмоточных данных.

Полная обмотка асинхронного двигателя, размещенная в магнитопроводе его статора, состоит из 3-х самостоятельных фазных обмоток (А, В и С), каждая из которых имеет свои выводы, соответственно, С1-С4; С2-С5; С3-С6

Каждая фазная обмотка состоит из фазных катушек, или катушечных групп, соединенных соответствующим образом (последовательно, параллельно или комбинированно).

Под катушечной группой понимается ряд последовательно соединенных между собой секций, принадлежащих одной фазе в одной паре полюсов.

Секция является частью катушечной группы и представляет собой катушку из обмоточного провода, число витков которой определяется специальным расчетом, минимальное число равно одному витку. Каждый виток (а следовательно и секция) состоит из двух активных проводников (сторон), уложенных в пазы магнитопровода статора двигателя, и двух лобовых частей, соединяющих эти активные проводники. Активными они являются потому, что именно в них магнитный поток машины Ф индуктирует ЭДС (в отличие от лобовых).

Полюсом в расточке статора асинхронного двигателя принято называть часть магнитопровода, охватывающую рядом расположенные пазы, в которых активные проводники обмотки имеют одно и тоже направление тока.

В создании каждого полюса принимают участие все три фазы тока, следовательно, в каждом полюсе должны быть их фазные катушки. Любой тип обмотки трехфазной машины переменного тока характеризуется следующими обмоточными данными:

N - число катушечных групп, у - шаг обмотки,

q - число пазов на полюс и фазу (равно числу секций в катушечной группе), λ - число электрических градусов, приходящихся на один паз, а - число параллельных ветвей.

Определим количество пар полюсов: = 60 ∙

Так как в витке ток в одной стороне направлен в одну сторону, а в другой в противоположную, каждая фазная катушка обмотки участвует в создании пары полюсов.

Следовательно, между числом катушечных групп и числом пар полюсов имеется
жесткая связь и при однослойной обмотке:( )
где	(	)- число катушечных групп в		одной фазе однослойной обмотки, шт.
						= Р
А	так	как каждую пару полюсов			создают все три фазы переменного тока,
следовательно:			( ) = Р ∙

Шаг обмотки (y)— это расстояние, выраженное в зубцах (или пазах), между активными сторонами одной и той же секции. Определяется по формуле:

73

	`
где		- расчетный шаг (равен	полюсному делению, выраженному в зубцах);
				` =					±
- произвольное число меньше 1,				доводящее шаг до целого значения.
					2
На практике принято принимать укороченный шаг, для этого вводят
коэффициент укорочения шага равный Ку=0.8
				в пазах, поэтому при раскладке вторая сторона
Шаг обмотки принято определять =								` ∙ Ку
секции ложиться в паз у+1.
Число пазов на полюс и фазу (q) определяет число секций в катушечной группе и
находится по формуле				=
где	m - число фаз.
В расточке статора асинхронного				двигателя распределение магнитного потока под
					2				∙

одной парой полюсов подчиняется синусоидальному закону.

Синусоида делится на 360 градусов, значит, на одну пару полюсов приходится 360 электрических градусов (эл.гр.).

При движении проводника под двумя парами полюсов (за один оборот) ЭДС в нем изменится два раза по 360 электрических градусов (360∙2=720 эл.гр.) т.е. в общем случае, в любой машине число электрических градусов в расточке статора можно

определить по формуле:
Если магнитопровод имеет число	пазов равное Z, то число электрических градусов,
	360 ∙
приходящихся на один паз, или иначе угловой			сдвиг между рядом лежащими пазами α
равен:	= 360 ∙

Построение развернутой схемы однослойной трехфазной обмотки.

Для получения вращающегося магнитного поля трехфазного асинхронного двигателя при любой схеме обмотки требуется:

1.Смещение в пространстве расточки статора АД фазных обмоток, одна относительно другой, на 120 электрических градусов;

2.Смещение во времени токов, протекающих по этим обмоткам, на одну треть периода.

Первое условие выполняется соответствующей укладкой катушечных групп

трехфазной обмотки, второе - подключением асинхронных двигателей к сети трехфазного тока, в которой временной сдвиг между напряжениями трех фаз обеспечивается генераторами электрических станций. Эти напряжения в замкнутых цепях обмоток машины создают нужный сдвиг токов.

Пусть статор имеет число пазов магнитопровода Z = 24, отобразим это на рисунке

13.1

74

Рисунок 13.1 – Развернутое расположение пазов магнитопровода.

При построении схемы, обмотка первой фазы может в общем начинаться с любого паза. В нашем случае первую активную сторону секции помещаем в первый паз, рисунок 13.2.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

С1

Рисунок 13.2 – Размещение первой активной стороны секции в магнитопроводе.

Допустим шаг обмотки равен у`=6, укороченный шаг равен у= у`∙Ку=6 ∙ 0,8=4,8≈5 Следовательно вторую активную сторону секции помещаем через пять зубцов в шестой паз, рисунок 13.3.

				4	5				8		10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
1		2	3			6		7		9

С1

Рисунок 13.3 – Размещение второй активной стороны секции в магнитопроводе.

75

Если число пазов на полюс и фазу =2, то одна катушечная группа имеет две секции, учитывая, что обмотка выполнена в развалку, вторая секция занимает соответственно пазы 24 и 7, рисунок 13.4.

					4	5					8
24	1		2	3			6		7			9	10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

С1

Рисунок 13.4 – Размещение в магнитопроводе первой катушечной группы обмотки.
примем:	катушечных	групп	в	( )	= Р		обмотке	одной	фазы
Число					однослойной
				( )		группа участвует в создании первой
В однослойной обмотке первая			катушечная
					= 2
пары полюсов, рисунок		13.4, вторая		-должна		создавать	вторую	пару полюсов,

следовательно, расстояние между ними должно быть равно одной паре полюсов, т.е. 360 эл.гр.

Отсюда сдвиг между катушечными группами одной фазы в пазах равно:
							360		= 30эл. гр.,
тогда		= 360 ∙ Р = 360 ∙ 2
где	- число электрических		градусов на 1-н паз.
					А →		24
			А →		360
рисунок 13.5.				30		= 12 пазов.
Следовательно,		вторая катушечная				группа			фазы "А" начинается с 13-го паза,

76

Рисунок 13.5 – Размещение катушечных групп обмотки одной фазы.

Как соединить между собой уложенные катушечные группы?

Чтобы ответить на этот вопрос, вначале необходимо принять число параллельных ветвей ( а ) которое далее уточняется после расчета сечения обмоточного провода. В предварительном расчете число параллельных ветвей можно брать произвольно. В данном случае берем одну параллельную ветвь ( а = 1 ).

Затем необходимо показать направления токов в активных проводниках катушек, исходя из требуемого чередования полюсов и по направлению тока их можно соединить только — конец первой катушечной группы с началом второй, что является законом для однослойных обмоток, рисунок 13.6.

Рисунок 13.6 – Направление токов в активных сторонах секций уложенных катушечных групп обмотки.

77

Обмотки фаз "В" и "С" выполняются аналогично, но согласно условию получения

вращающегося магнитного поля в расточке статора они сдвинуты соответственно на 120 и 240 эл.гр. относительно обмотки Вфазы→ 12030"А ",=т4.епазов. пазах. это будет:

С → 24030 = 8 пазов.

Следовательно, обмотки фаз "В" и "С" начинаются соответственно в 5-м и 9-м пазах. Укладка их катушечных групп аналогична обмотке фазы "А". В результате получаем обмотку асинхронного двигателя, рисунок 13.7.

Рисунок 13.7 – Развернутая схема однослойной статорной обмотки.

Техника безопасности при выполнении работы.

К выполнению лабораторной работы допускаются лица, получившие допуск по работе и прошедшие инструктаж на рабочем месте.

При проведении лабораторной работы необходимо строго соблюдать правила техники безопасности при эксплуатации электрических машин и аппаратов. Перед началом сборки схемы необходимо убедиться в том что все защитные автоматы находятся в выключенном состоянии. Перед включением схемы следует проверить, не прикасается ли кто-то к токоведущим частям. Если в схеме требуется сделать какие либо изменения то схема должна быть обесточена и перед включением проверена преподавателем. При приближении к вращающимся частям необходимо соблюдать осторожность.

Категорически запрещается:

подавать напряжение на рабочее место без разрешения преподавателя;

78

касаться руками неизолированных проводов и соединительных контактов;

брать недостающие проводники с других столов;

приносить оборудование с других столов;

оставлять пометки на столах и оборудовании.

Методика выполнения работы.

7.Определить в каких пазах лежат катушечные группы одной фазы.

1.1.Принять, что начало фазы А лежит в первом пазу. (Необходимо

учитывать, что на макете выведены только начало и конец каждой

катушечной группы).

1.2.Проследить мультиметром, где находиться конец первой катушечной группы фазы А.

1.3.Определить какая клемма соответствует началу второй катушечной группы фазы А. ( в примере это 13 паз).

1.4.Проследить мультиметром, где находиться конец второй катушечной группы фазы А.

1.5.Аналогично определить начало и конец всех катушечных групп принадлежащих фазе А.

2. Соединить катушечные группы фазы А согласно вычерченной схеме.

(При этом использовать провода одного цвета).

3. Отследить на макете и соединить согласно вычерченной схемы катушечные группы фазы В и С. (При этом использовать провода разного цвета для каждой фазы).

4.Собрать схему рисунок 13.8. (Вместо обмотки примера изобразить выполненную по расчетам).

5.Включить схему и проверить правильность выполненной работы.

(Если расчет выполнен верно и схема собрана правильно, то при включении в

сеть, пропеллер имитирующий ротор должен вращаться).

6. Занести в таблицу 13.1. номера выводных клемм макета соответствующие указанным обмоткам двигателя.

79

Рисунок 13.8. – Схема проверки правильности соединения обмотки двигателя. Таблица 13.1.– Маркировка обмоток макета двигателя.

	Обмотка двигателя		№ выводных клемм
	1-ая катушечная группа	начало
		конец
Фаза А	2-ая катушечная группа	начало
		конец
	3-я катушечная группа	начало
		конец
	1-ая катушечная группа	начало
		конец
Фаза В	2-ая катушечная группа	начало
		конец
	3-я катушечная группа	начало
		конец
	1-ая катушечная группа	начало
		конец
Фаза С	2-ая катушечная группа	начало
		конец
	3-я катушечная группа	начало
		конец

80