Мета роботи: вивчення обмоток машин змінного струму
Порядок виконання роботи:
2. Підготувати короткий опис призначення, способу виконання класифікації обмоток машин змінного струму.
3.Ответітьна контрольні питання.
1. Попередні зауваження
Машини змінного струму поділяються на два ос-новних види: асинхронні і синхронні. Кон-структивно як ті, так і інші машини мають неподвиж-ву частину, яка називається статором, обертову частину, яка називається ротором. Зазвичай ротор розташовується всередині статора.
Асинхронні і синхронні машини розрізняються за принципом дії, по влаштуванню їх роторів, але статори цих машин в переважній більшості випадків мають однакову конструкцію.
Сердечник статора 1 (рисунок 31.1) машин змінного то-ка являє собою порожнистий циліндр, який для сни-вання втрат на вихрові струми збирається з окремих листів електротехнічної сталі товщиною 0,5 мм. Для ізоляції листів один від одного вони покриваються або ла-ком або оксидною плівкою. На внутрішньої циліндричні-кою поверхні статора є пази, в яких роз-ється обмотка 2. Сердечник 1 з обмоткою 2 закріплений в корпусі 3.
Питання пристрою обмоток статора, наведення ЕРС і них в утворення магнітних полів при проходженні по обмоткам струму є спільними як для асинхронних, так і для синхронних машин, тому їх доцільно розглянути в цій частині.
2. Способи виконання обмоток
Пази, в яких розташовуються провідники обмоток статора, мають трапецеидальную або грушевід-ву форму у машин потужністю до 100 кВт і прямо-вугільну форму у машин більшої потужності (рисунок 31.2, а). Трапецеїдальні і грушоподібні пази зі
Малюнок 31.2 - Пази статорів (а) і послідовність укладання полусекцій в паз (б)
боку, зверненої до зазору, напівзакриті, що позволя-ет знизити МДС порушення. Крім того, при таких пазах збільшується ширина зубця в самому уз-ком його перетині, внаслідок чого знижуються максимальні значення індукції і напруженості магнітного поля. Це зменшує магнітне напруга зубця, що також способі Шуст зниження МДС порушення.
В машинах потужністю до 100 кВт застосовують всипні обмотки з круглого ізольованого проводу. Для ізоляції обмотки від корпусу в пази закладають Вигніть-ті за формою паза короба, що складаються з одного або НЕ-скількох шарів ізоляційного матеріалу. Провідники по черзі опускають (всипають) в паз через шліц, обра-зовано між сусідніми зубцями. Після укладання об-мотки в пази сердечника статора її просочують в спеці-альних лаках. В процесі просочення повітряні включення в обмотці і ізоляції заповнюють лаком, а обмотка набуває монолітність, поліпшуються її теплопровідність, вла-гостойкость, електрична та механічна міцність.
В машинах потужністю понад 100 кВт і напругою понад 660 В для підвищення електричної і механічної міцності ізоляції обмот-ку виконують з жорстких секцій (котушок), які укладають в прямоуголь-ні пази. Секції намати-ють на шаблонах з прямокутного обмотувального дроту, їм надають вікон-чательно форму з усіма характерними вигинами, за-тим ізолюють, просочуючись-ють, сушать і в готовому вигляді укладають в пази.
В машинах потужністю понад 100 кВт і напругою менше 660 В секції по ширині паза поділяють на дві рівні частини. Послідовність їх укладання в паз поки-зана на малюнку 31.2, б. Обмотку також намотують на шаб-лоні з прямокутного ізольованого обмотувального про-вода, але пазів ізоляцію її виконують такий, як у всипною обмотки.
Для зменшення ширини шліци паза секції ділять на дві половини. Пази на малюнку 31.2, б називаються полуот-критими.
3. Класифікація обмоток
Обмотки складаються з секцій. Секція може бути одне витковой (складатися з одного витка) і многовитковой (мати кілька витків) (рисунок 31.3). Частини сек-ції, що укладаються в пази, називаються
Малюнк 31.3 - одновиткового і тривитковому секції обмотки статора
пазовими або активними, а наявні поза паза - Лобов ими. Ширімо секції визначається кроком обмотки.
Для того щоб ЕРС провідників двох активних сто-рон секції підсумовувалися, ці активні сторони повинні розташовуватися під полюсами різної полярності. Тому крок повинен бути приблизно дорівнює полюсного поділу. Крок і полюсное розподіл задаються в Зубцову деле-пах. Зубцеву (пазове) розподіл - це довжина дуги по внутрішньому колу статора між центрами сусід-них зубців або пазів. Крок дорівнює числу цих поділів, розташованих між початком і кінцем секції. Якщо. то це означає, що початок секції лежить, наприклад, в пазу 1, а її кінець - в пазу 6 (1 + 5). Крок завжди ра-вен цілому числу.
Полюсное розподіл дорівнює числу Зубцову (пазових) поділів, розташованих між центрами сусідніх полюсів. Полюсное розподіл може мати як ціле, так і дробове значення.
Якщо крок дорівнює полюсного поділу: (де - загальне число зубців на статорі), то обмотка на-ни опиняються обмоткою з діаметральним кроком, а якщо - то з укороченим кроком. Найбільше рас-рення мають обмотки з укороченим кроком, так як в такий обмотці за рахунок вибору відповідного ша-га можна отримати форму кривих индуцируемой ЕРС і поля, близькі до синусоїдальним (див. Гл. 13). Зазвичай.
По розташуванню секційних сторін в пазу обмотки діляться на одношарові і двошарові. Якщо в пазу розміщується тільки одна секційна сторона (рисунок 31.4), то обмотка буде одношарової,
Малюнок 31.4 - Розташування в пазах секції одношарової обмотки
а якщо дві (рисунок 31.5), -двухслойной.
Малюнок 31.5 - Розташування в пазах секції двошарової обмотки
Найбільше застосування знаходять двошарові обмот-ки. Перевага двошарових обмоток полягає в тому, що у них можна виконати укорочений крок і за рахунок цього поліпшити форму кривих ЕРС і МДС. Крім того, при скороченому кроці зменшується витрата обмотувального дроту.
Одношарові обмотки мають діаметральний крок, що є їх основним недоліком. Ці обмотки примі-няют в машинах потужністю до 16 кВт тому, що у та-ких машин пази мають невелику площу і ізоляці-ційна прокладка між шарами, необхідна при двох-шарової обмотці (рисунок 31.2, а), займає відносно велике місце. Для одностороннього обмотці необхідність в такій прокладці відпадає, внаслідок чого підвищується заповнення паза обмотувальним проводом. Іншим переваж-суспільством одношарової обмотки є легша ме-механізації укладання її в пази.
Обмотки машин змінного струму складаються з неяк-ких самостійних частин, кожна з яких перед-ставлять разомкнутую систему послідовно з'єднаний-них провідників. Кожна частина називається обмоткою фа-зи. Розрізняють однофазні, двофазні і трифазні обмотки. Найбільшого поширення набули трехфаз-ні обмотки. Обмотка кожної фази виконується розбраті-поділеній, тобто вона на кожному полюсному розподілі розміщається-ється в декількох сусідніх пазах. Число пазів на полюс і фазу обмотки
де і число пар полюсів і число фаз.
Найчастіше вибирається рівним цілому числу (). У великих багатополюсних машинах буває дробовим.
Сусідні котушок (секцій) однієї фази з'єднують-ся між собою послідовно, утворюючи котушкову групу. Котушкові групи кожної фази можуть соеди-тися послідовно або шляхом поєднання послідовно-ного з'єднання з паралельним утворювати НЕ-скільки паралельних гілок обмотки.
Розподіл обмотки по пазах сприяє отри-нию близьких до синусоїді кривих ЕРС і МДС обмотки (див. Гл. 1.4).
По конфігурації котушок і послідовності сої-нання їх один з одним обмотки поділяються на петльові і хвильові, на малюнку 31.6 показані котушки петлевий і хвильової обмоток.
Малюнок 31.6 - Секції петлевий (а) і хвильової (б) обмоток
Найбільше поширенням страненіе в машинах змінного струму отримали петльові обмотки. Хвильові обмотки застосовуються в дуже круп-них машинах (гідрогенераторах) при числі витків в ка-тушці. де вони дають істотні вигоди по срав-рівняно з петльовими за рахунок зменшення довжини з'єднань між котушковими групами. Хвильові обмотки знахо-дять також застосування для роторів асинхронних двигуни-лей.
При одновиткового котушках хвильова двошаровий об-мотка має в кожному пазу тільки два провідника або стрижня великого перерізу. Котушки таких обмоток часто виконують з двох однакових частин - стрижнів 1, 2 (рисунок 31.7). Кожен стрижень має пазів частина і
Малюнок - 31.7 Стрижнева обмотка
дві половини лобових. Після укладання в пази вони з'єднують-ся між собою в лобових частинах хомутиком 3, утворюючи виток обмотки. Обмотки, виконані таким чином, на-ни опиняються стрижневими.
Якщо стрижні виконати з масивного провідника, то внаслідок прояву поверхневого ефекту струм по його перетину буде розподілятися нерівномірно, що приве-дет до збільшення електричних втрат н обмотці. За га-лях зниження втрат для обмотки статора, де протікають струми з частотою 50 Гц або вище, стрижні виконуються з декількох ізольованих прямокутних провідників невеликого перерізу, які протягом пазової годину-ти переплітаються між собою так, щоб кожен з них по черзі займав всі можливі положення по високо-ті стрижня. Таке переплетення (рисунок 31.8)
Малюнок 31.8 - Транспонована секція.
При транспозиції індуктивні і ак-тивні опору всіх провідників будуть однакові-ми і струм навантаження між ними розподілиться рівномірний-но, внаслідок чого втрати в обмотці зменшаться.
Для обмотки ротора, де протікають струми невеликий частоти, стрижні часто виконуються з одного провідників-ка. Іноді зі стрижнів виконуються і петльові обмотки.
1. Яку форму можуть мати пази статора в машині змінного струму?
2. Назвіть класифікацію обмоток.