Лабораторная работа №15

Исследование обмоток электрических машин переменного тока

Цель работы

Изучение схем обмоток машин переменного тока.

План выполнения работы

1. Рассчитать и начертить схему одной из трехфазных однослойных обмоток по заданию преподавателя (эвольвентной, цепной обмотки, обмотки «в развалку» или концентрической) с числом пар полюсов р = 2, 3 или 6, если число пазов статора Z= 36. Построить звезду пазовых ЭДС.

2. Начертить схему соединения активных проводников обмотки применительно к кольцевым катушкам, уложенным на статоре экспериментального двигателя.

3. Выполнить соединение проводников, выведенных на зажимы, согласно схеме по п. 2.

4. Соединить фазные обмотки в звезду, включить в сеть и на холостом ходу убедиться, что частота вращения ротора соответству­ет заданному числу полюсов обмотки.

5. При тех же исходных данных рассчитать и построить схему двухслойной петлевой обмотки с диаметральным или укороченным ша­гом (по заданию преподавателя).

Методические указания

Если задано число пазов статора, число пар полюсов р,схема обмотки строится в следующем порядке:

1. Наносят пазы на плоскость развертки статора.

2. Разбивают длину окружности статора на полюсные деления по пазов.

3. Выделяют фазные зоны с числом пазов на полюс и фазу со сдвигом между фазными зонами фаз А, В и С на угол 2/3p или на пазов.

4. Соединяют проводники, принадлежащие одноименным фазным зонам в такой последовательности, при которой обеспечивается сим­метрия обмоток и минимальная длина лобовых частей, а ЭДС проводни­ков, лежащих в одноименных фазных зонах (например, А и А’, В и В’, С и С’) на соседних полюсных делениях складывается.

На рис. 15.1 показана разбивка на фазные зоны окружности статора при Z = 12, р = 2 и приведены схемы соединения про­водников для однослойных обмоток.

Здесь:

(А) - эвольвентная об­мотка,

(Б) – цепная обмотка,

(В) – обмотка «в развалку»,

(Г) – концентрическая обмотка.

Рис. 15.1. Схемы соединения проводников однослойных обмоток.

Из рис. 15.1 видно, что при одной и той же разбивке на фазные зоны проводники могут бить соединены по-разному. В зависимости от порядка соединения проводников и формы, которая придается лобовым частям, и различают названные четыре типа обмоток.

Рис. 15.2. Рис. 15.3.

На рис. 15.2 представлена диаграмма пазовых ЭДС, одинаковая для всех четырех обмоток. Векторы ЭДС пазов сдвинуты на одинако­вые углы . ЭДС фазы представляет собой геометрическую сумму ЭДС проводников, расположенных в пазах, относящихся к одной фазной зоне.

Обмотка асинхронного двигателя экспериментальной установки выполнена в виде ряда кольцевых катушек. Одна сторона каждой ле­жит в пазу, вторая, не являющаяся активной, намотана вокруг спин­ки статора. Начала и концы всех катушек выведены на клеммную па­нель. На рис. 15.3 схематически показано расположение таких кату­шек на статоре с 12 пазами. Экспериментальная машина имеет 36 па­зов. Благодаря отсутствию многовитковых жестких лобовых соедине­ний, свойственных обмоткам, здесь возможно соединение пазовых ка­тушек в любой последовательности, удобной для сборки схемы. На рис. 15.1д показана схема соединения катушек с помощью коротких перемычек.

Рассмотренные схемы однослойных обмоток выполняются только с диаметральным шагом, т.е. одноименные фазные зоны (А и А’, В и В’, С и С’) сдвинуты на расстояние полюсного деления. Обмотки облада­ют свойствами диаметральных обмоток даже и в том случае, когдаихкатушки выполняются с укороченным шагом (схема рис. 15.1в).

Двухслойные обмотки могут быть выполнены как с диаметральным, так и с укороченным шагом. При укороченном шаге двухслойную об­мотку можно рассматривать как две однословные обмотки с диамет­ральным шагом, сдвинутые друг относительно друга на (t - у). На рис 15.4 показан порядок разбивки на фазные зоны окружности статора для построения двухслойной петлевой обмотки с укороченным шагом и схема обмотки для одной фазы. Здесь Z = 12, 2р = 2, t = 6 пазов, y = 5 пазов, t - у = 1 паз. Остальные фазные обмотки строятся аналогично со сдвигом относительно первой на 2/3p или на пазов.

Рис. 15.4.

Содержание отчета

1. Расчетные формулы.

2. Схема заданной обмотки.

3. Упрощенная схема обмотки.

Контрольные вопросы

1. Рассчитайте и начертите схему трехфазной однослойной об­мотки с такими данными:

а) эвольвентная обмотка: Z = 24, p = 2;

б) цепная обмотка: Z = 24, р = 2;

в) обмотка «в развалку»: Z = 24, р = 1;

г) концентрическая обмотка: Z = 18, р = 3;

Z = 18, p = 1.

При построении схемы обмотки достаточно вычертить все соеди­нения для одной фазы и указать начала двух других фаз.

2. Сравните между собой однослойные обмотки разных типов по расходу меди, по симметрии фаз.

4. Преимущества и недостатки двухслойных и однословных об­моток.

5. Определите обмоточный коэффициент обмотки, которую вы рассчитывали и собирали на модели в лаборатории.