WWW.LIBRUS.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - собрание публикаций
 

«РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Учреждение образования «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» РЕМОНТ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ. КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ Рекомендовано Учебно-методическим ...»

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ

РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

РЕМОНТ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ .

КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Рекомендовано Учебно-методическим объединением по аграрному техническому образованию в качестве учебно-методического пособия для студентов учреждений высшего образования по специальности 1-74 06 05 Энергетическое обеспечение сельского хозяйства (по направлениям), направление специальности 1-74 06 05-01 Энергетическое обеспечение сельского хозяйства (электроэнергетика) Минск БГАТУ УДК 621.313.333 (07) ББК 31.291Я7 Р38

Cоставитель:

старший преподаватель О. Ю. Селицкая

Рецензенты:

заведующий кафедрой электроснабжения Белорусского национального технического университета, кандидат технических наук, доцент Козловская В. Б., заместитель директора ГП «Институт энергетики НАН Республики Беларусь», кандидат технических наук, доцент Шевчик Н. Е .

Ремонт электрооборудования. Курсовое проектирование : учебно-методическое пособие / Р38 О. Ю. Селицкая. Минск : БГАТУ, 2018. 148 с .

ISBN 978-985-519-889-6 Содержит методические рекомендации по выполнению курсовой работы по дисциплине «Ремонт электрооборудования», основные требования к оформлению, образец выполнения курсовой работы, приложения, список использованных источников .

Предназначено для студентов учреждений высшего образования и учащихся средних специальных учреждений по специальности 1-74 06 05 Энергетическое обеспечение сельского хозяйства (по направлениям) направление специальности 1-74 06 05-01 Энергетическое обеспечение сельского хозяйства (электроэнергетика) .

  УДК 621.313.333.2 (07) ББК 31.261.5Я7 ISBN 978-985-519-889-6 © БГАТУ, 2018 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

1.1 ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ И ТЕМАТИКА КУРСОВОЙ РАБОТЫ

1.2 СТРУКТУРА, СОДЕРЖАНИЕ И ОБЪЕМ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

1.3 ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

2 МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ.......... 13

2.1. ОБМЕР МАГНИТОПРОВОДА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И ОБРАБОТКА

ПОЛУЧЕННЫХ ДАННЫХ

2.1.1 Площадь полюса в воздушном зазоре

2.1.2 Площадь полюса в зубцовой зоне

2.1.3 Площадь поперечного сечения спинки статора

2.1.4 Площадь паза в свету

2.2 ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ТИПА СТАТОРНОЙ ОБМОТКИ

2.3 РАСЧЕТ ОБМОТОЧНЫХ ДАННЫХ

2.3.1 Шаг обмотки (у')

2.3.2 Число катушечных групп

2.3.3 Число пазов на полюс и фазу q (ширина фазной зоны)

2.3.4 Число электрических градусов на один паз ()

2.3.5 Число параллельных ветвей (а)

2.4 ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ СХЕМЫ СТАТОРНОЙ ОБМОТКИ ТРЕХФАЗНОГО

АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

2.4.1 Построение схем однослойных трехфазных статорных обмоток

2.4.2 Построение схем двухслойных трехфазных статорных обмоток

2.4.3 Построение схем трехфазных статорных обмоток с дробным числом пазов на полюс и фазу

2.5. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СТАТОРНОЙ ОБМОТКИ





2.5.1 Определение числа витков на одну фазу WФ и одну секцию WСЕК

2.5.2 Упрощенное определение числа активных проводников в одном пазу Nп54............ 54 2.5.3 Число витков в секции обмотки

2.6 ВЫБОР ИЗОЛЯЦИИ ПАЗА И ЛОБОВЫХ ЧАСТЕЙ ОБМОТКИ

2.7 ВЫБОР МАРКИ И РАСЧЕТ СЕЧЕНИЯ ОБМОТОЧНОГО ПРОВОДА

2.7.1 Расчет сечения обмоточного провода

2.7.2 Расчет размеров секций (длина витка)

2.8 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ ОБМОТОЧНОГО ПРОВОДА И СОПРОТИВЛЕНИЯ

ОБМОТКИ ОДНОЙ ФАЗЫ ПОСТОЯННОМУ ТОКУ В ПРАКТИЧЕСКИ ХОЛОДНОМ

СОСТОЯНИИ

2.8.1 Расчет массы обмоточного провода

2.8.2 Электрическое сопротивление обмотки одной фазы постоянному току в практически холодном состоянии

2.9 РАСЧЕТ НОМИНАЛЬНЫХ ДАННЫХ

2.9.1 Номинальный ток

2.9.2 Номинальная мощность

2.10 ПЕРЕРАСЧЕТЫ ОБМОТОК ТРЕХФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ НА ДРУГИЕ ПАРАМЕТРЫ

2.10.1 Перерасчет асинхронного электродвигателя на другое напряжение

2.10.2 Перерасчет асинхронного электродвигателя на другую частоту вращения............ 75 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Пример выполнения титульного листа ПЗ курсовой работы

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Задание на курсовую работу

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Ведомость комплекта проектной документации

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Реферат

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Содержание

ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Оформление проектной документации

ПРИЛОЖЕНИЕ 7. Данные по электроизоляционным материалам

ПРИЛОЖЕНИЕ 8. Пример выполнения курсовой работы

ВВЕДЕНИЕ Для обеспечения надежной работы электрооборудования (далее – ЭО), находящегося на балансе АПК, и, в частности, асинхронных электродвигателей (далее – АД) с короткозамкнутым ротором (как наиболее часто встречаемого вида ЭО на предприятиях агропромышленного комплекса) необходимо своевременно проводить, предусмотренные системой планово-предупредительного ремонта электрооборудования сельскохозяйственных потребителей (далее – система ППРЭсх), основные виды ремонтных работ, таких, как техническое обслуживание (ТО), текущий ремонт (ТР) и капитальный ремонт (КР). Однако в силу различных причин ЭО не всегда вовремя подвергается проверке и проведению профилактических испытаний. Все это приводит к тому, что оно быстро вырабатывает свой ресурс и выходит из строя. Особенно это происходит вследствие старения изоляции, и как результат этого – наличие у АД различных видов повреждений в статорной обмотке (междуфазные, витковые замыкания и замыкания на корпус) .

Наличие таких повреждений в обмотке не позволяет дальше эксплуатировать машину. Такую обмотку перематывают .

До начала проведения работ по перемотке электродвигателя необходимо располагать данными по параметрам перематываемой обмотки, которые можно взять из паспорта электродвигателя, конструкторской документации заводаизготовителя или из специальной технической литературы. Если таких данных нет, то предварительно необходимо «снять» схему обмотки, по которой можно восстановить обмоточные данные. При этом надо учитывать, что поступивший в ремонт электродвигатель мог уже неоднократно подвергаться перемотке, во время которой могли быть допущены ошибки, повлекшие за собой отступления от первоначальной схемы .

Для рассмотрения вопросов, связанных с расчетом статорной обмотки трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, и определения его основных рабочих параметров предназначено данное учебно-методическое пособие .

Учебно-методическое пособие оформлено в соответствии со стандартами ЕСКД .

1 ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

1.1 Цель, задачи и тематика курсовой работы

Целью выполнения курсовой работы является закрепление студентами теоретических знаний по дисциплине «Ремонт электрооборудования» и применение их к решению конкретной практической задачи: определению всех требуемых производством данных для выполнения перемотки статорной обмотки трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором .

Задачами курсовой работы являются:

– освоение, углубление, обобщение и проверка теоретических знаний и практических навыков, полученных студентами при изучении дисциплины «Ремонт электрооборудования»;

– изучение методики расчета параметров статорной обмотки трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором при ремонте, модернизации и выявление взаимосвязи между ними и основными энергетическими характеристиками электрической машины;

– применение практических расчетов при ремонте электрооборудования на реальных машинах;

– формирование умений использовать учебно-методическую, научную и справочную литературу по ремонту и эксплуатации электрооборудования .

Курсовая работа дает возможность установить степень усвоения учебного материала по дисциплине «Ремонт электрооборудования», связанного с расчетами асинхронного электродвигателя при ремонте, проверить способность студентов к самостоятельной, творческой и аналитической работе в решении конкретной практической задачи .

Курсовая работа выполняется по теме «Расчет обмотки статора трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором при ремонте»

по индивидуальным вариантам заданий, разработанным кафедрой .

1.2 Структура, содержание и объем курсовой работы

Структура курсовой работы должна включать следующие элементы (материалы приведены в порядке их расположения):

– титульный лист (Приложение 1);

– задание на курсовую работу (Приложение 2);

– ведомость комплекта проектной документации (Приложение 3);

– реферат (Приложение 4);

– содержание (Приложение 5, основная надпись форма 2*);

– введение;

– пояснительная записка (Приложение 6, основная надпись форма 3*);

– заключение;

– список использованных источников .

– приложения .

Общий объем курсовой работы составляет 30–36 листов машинного или 30– 40 листов рукописного текста. Объем графической части состоит из двух листов (ЛИСТ 1 – формат А1 и ЛИСТ 2 – формат А4) .

Способ выполнения текстовых материалов - машинописный (основной) с применением выходных печатающих устройств ЭВМ – при этом рекомендуется, набирая текст в текстовом редакторе MS Word, использовать шрифты Times New Roman размером 14 пт (пунктов) с полуторным интервалом, выравнивание – по ширине, абзацный отступ – 1,25 см .

Графическая часть должна быть выполнена при помощи одного из приведенных графических редакторов AutoCAD LT, AutoCAD 2007–AutoCAD 2011, AutoCAD LT, Компас-2D, Visual LISP .

Структурные элементы курсовой работы:

1. Титульный лист является первой страницей расчетно-пояснительной записки. Выполняется на бланке установленной формы. На титульном листе рамки не выполняются, штамп основной надписи не приводят .

2. Задание является главным руководством, на основании которого выполняется курсовая работа. Задание выполняется на бланке установленного образца, который выдается руководителем курсовой работы. При получении задания свою подпись на нем ставит студент .

3. Ведомость комплекта проектной документации является сводным перечнем всех материалов, разработанных при выполнении курсовой работы .

4. Реферат – это краткая характеристика выполненной работы, предназначенная для предварительного ознакомления с работой и отражающая ее основное содержание с точки зрения достоинств работы и достижения цели, поставленной в теме .

Текст реферата пишется на стандартном листе, оформленном рамкой. Основную надпись на данном листе не помещают. Номер страницы не проставляют .

5. Содержание предназначено для облегчения поиска необходимых материалов при чтении записки, а также для общего ознакомления с работой и представления об объемах всех разделов. Содержание начинает текстовую часть расчетно-пояснительной записки. Его размешают сразу после листа реферата с новой страницы и при необходимости продолжают на последующих листах .

Слово «Содержание» пишут с прописной буквы посредине страницы. В содержании приводят порядковые номера и наименования разделов, подразделов и пунктов, имеющих наименование, а также приложения с их обозначениями и наименованиями. Указывается номер листа (страницы), на котором размещено начало материала (раздела, подраздела и т. п.). На первой странице содержания приводят основную надпись по форме (Приложение 6, форма 2), соответствующей основной надписи первого листа текстового материала .

6. Введение характеризует современное содержание тех вопросов и проблем, которым посвящена курсовая работа. Во введении нужно обосновать необходимость проведения именно этой работы, показать ее место в кругу аналогичных работ, актуальность и новизну разрабатываемой темы, цель проекта и что ожидается получить в результате его выполнения .

7. Текст пояснительной записки. Содержание разделов расчетно-пояснительной записки определяется заданием на курсовую работу. Оформление расчетнопояснительной записки осуществляется в соответствии с п. 1.3 .

8. Заключение должно отражать основные результаты работы, выводы и предложения .

9. Список использованных источников. Составление списка использованных источников является завершением курсовой работы, основой для которого служат записи всех просмотренных и изученных книг и других материалов .

Библиографический указатель использованной при выполнении литературы дается на отдельной странице (страницах) под заголовком «Список использованных источников». Заголовок порядкового номера не имеет .

В список включают только те источники, на которые в тексте ПЗ имеется ссылка. Каждый источник, включенный в список, нумеруют арабскими цифрами с точкой и записывают с новой строки .

10. Приложения. Материал, дополняющий текст документа, допускается помещать в приложениях. Приложениями могут быть, например, графический материал, таблицы большого формата, расчеты, описания аппаратуры и приборов, описания алгоритмов и программ задач, решаемых на ЭВМ, и т. д .

Приложения оформляют как продолжение записки на последующих ее листах .

В тексте записки на все приложения должны быть даны ссылки. Приложения располагают в порядке ссылок на них в тексте записки .

Курсовая работа выполняется по разделам в соответствии с технологией модульного обучения, модуль 1 «Расчеты электрооборудования при ремонте» .

Расчетно-пояснительная записка содержит следующие пункты:

1. Обмер магнитопровода и обработка полученных данных – 2–3 с .

2. Обоснование выбора типа статорной обмотки – 1–2 с .

3. Расчет обмоточных данных – 2–3 с .

4. Принцип построения схемы статорной обмотки трехфазного асинхронного электродвигателя – 2 с .

5. Расчет параметров обмотки: Wф, Wсек, Nп – 8–10 с .

6. Выбор изоляции паза и лобовых частей обмотки – 3 с .

7. Выбор марки и расчет сечения обмоточного провода. Расчет размеров секций – 2–3 с .

8. Определение массы обмоточного провода G (кг); сопротивления обмотки одной фазы постоянному току в практически холодном состоянии R (Ом) – 1 с .

9. Расчет номинальных данных – 2 с .

10. Перерасчеты обмоток трехфазных асинхронных электродвигателей на другие параметры – 3 с .

11. Расчет обмоточных данных для построения развернутой схемы статорной обмотки по заданию на перерасчет – 2 с .

12. Заключение – 1 с .

13. Список использованных источников – 1 с .

Графическая часть работы включает:

ЛИСТ 1 (формат А1) – чертеж развернутой схемы двухслойной петлевой статорной обмотки с укороченным шагом по заданию основного расчета на синхронную частоту вращения магнитного поля статора n (мин–1) с указанием основных обмоточных данных и векторной диаграммы токов для принятого момента времени t1 .

ЛИСТ 2 (формат А4) – чертеж развернутой схемы статорной обмотки в соответствии с заданием на перерасчет на синхронную частоту вращения магнитного поля статора n(мин–1) с указанием основных обмоточных данных и векторной диаграммы токов для принятого момента времени t1 .

1.3 Требования к оформлению курсовой работы

Оформление листов пояснительной записки:

1. Текстовые материалы ПЗ выполняются на листах белой машинописной бумаги, оформленных рамками в соответствии с рисунком 1.1 .

2. Основная надпись на листах пояснительной записки выполняется в соответствии с формой 3 (Приложение 6) .

–  –  –

3. Листы записки и приложений имеют сквозную нумерацию арабскими цифрами. Титульному листу, заданию на проектирование, реферату номера присваивают, но не проставляют. Номера страниц начинают проставлять с листа «Содержание» .

4. Иллюстрации (таблицы, чертежи, схемы и т. п.), расположенные на отдельных листах записки, включают в общую нумерацию страниц. При этом лист, формат которого больше формата А4, учитывают как одну страницу .

Правила построения текстового материала:

1. Текстовый материал ПЗ подразделяют на разделы, подразделы, пункты .

Разделам присваивают порядковые номера, которые обозначают арабскими цифрами без точки и записывают с абзацного отступа .

Подразделы должны иметь нумерацию в пределах каждого раздела. Номер подраздела состоит из номера раздела и номера подраздела, разделенных точкой .

В конце номера подраздела точка не ставится .

Если раздел или подраздел состоит из одного пункта, то пункт не нумеруется .

2. Разделы и подразделы и при необходимости пункты должны иметь заголовки. Заголовки должны четко и кратко отражать содержание разделов, подразделов, пунктов. Переносы слов в заголовках не допускаются .

Заголовки подразделов (пунктов) не должны повторять содержание заголовков разделов (подразделов) .

Заголовок записывается с прописной буквы. Точка в конце не ставится .

Заголовки не подчеркиваются. Если заголовок состоит из двух предложений, их разделяют точкой .

3. Каждый раздел ПЗ следует начинать с новой страницы .

Формулы:

1. В пояснительной записке математические формулы могут быть расположены внутри текста или отдельными строками. Внутри текста помещают несложные и не дробные формулы. Такие формулы, как правило, не нумеруют .

На отдельных строках приводят более сложные формулы, которые обычно сопровождаются пояснениями примененных символов. При этом выше и ниже формулы необходимо оставлять по одной свободной от записи строке .

2. Формулы, следующие одна за другой и не разделенные текстом, разделяют запятой .

3. Если формула не умещается в одну строку, то делается перенос. Переносить формулу на следующую строку допускается только на знаках выполнения операций: плюс (+), минус (–), умножение () или на знаках равенства (=), неравенства (), знаках соотношений и т. п .

4. Все формулы, помещенные в тексте ПЗ, нумеруют арабскими цифрами, которые записывают на уровне формулы справа от нее в круглых скобках .

5. Допускается нумерация формул в пределах раздела. В этом случае номер формулы состоит из номера раздела и номера формулы, разделенных точкой, например: (3.1) .

Пример. Номинальный ток асинхронного электродвигателя Iн, А, определяется по формуле

–  –  –

где Рн – номинальная мощность, кВт;

Uн – номинальное напряжение, кВ;

cos н – коэффициент мощности, о. е.;

н – КПД электродвигателя, о. е .

Таблицы:

1. Название таблицы должно отражать содержание таблицы, быть точным, кратким. Название следует размещать над таблицей после слова «Таблица» .

При переносе части таблицы на другие страницы название помещают только над первой частью таблицы .

2. Таблицы, за исключением таблиц приложений, следует нумеровать арабскими цифрами сквозной нумерацией. Допускается нумеровать таблицы в пределах раздела. В этом случае номер таблицы состоит из номера раздела и порядкового номера таблицы, разделенных точкой .

3. На все таблицы должны быть приведены ссылки в тексте. При ссылке необходимо писать слово «таблица» с указанием ее номера .

4. Заголовки граф и строк в таблице следует писать с прописной буквы, а подзаголовки граф – со строчной буквы, если они составляют одно предложение с заголовком, или с прописной буквы, если они имеют самостоятельное значение .

В конце заголовков и подзаголовков таблиц точки не ставят .

2 МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ

КУРСОВОЙ РАБОТЫ

2.1 Обмер магнитопровода электродвигателя и обработка полученных данных Магнитопровод электрической машины является незаменимым конструктивным элементом, предназначенным для передачи магнитного потока. Мощность электродвигателя напрямую зависит от габаритов магнитной системы и от величины магнитного потока, проходящего через него. В обмотке, состоящей из трех самостоятельных фаз, уложенных в пазы магнитопровода под углом 120 электрических градусов (° эл.) в пространстве, при подключении к источнику питания будут протекать токи, которые создают вращающийся переменный магнитный поток, пронизывающий магнитную систему, проходя через спинку статора, зубцовую зону, а также воздушный зазор, индуцируя в стержнях ротора ЭДС. Плотности магнитного потока (индукции) на этих участках вследствие разности их геометрических размеров также будут разными. Поэтому важно знать площади участков по магнитной системе, через которые проходит магнитный поток, чтобы при расчете электродвигателя найти оптимальное соотношение величин магнитных нагрузок (чтобы они не выходили за рамки допустимых пределов для данной машины) и в то же время получить на выходе электродвигателя максимальную мощность .

Для этого на начальном этапе выполняют предварительный расчет, который заключается в определении четырех площадей:

– полюса в воздушном зазоре (Q, м2);

– полюса в зубцовой зоне статора (Qz, м2);

– поперечного сечения спинки статора (Qc, м2);

– паза в свету (Qп, мм2) .

Первые три из четырех площадей необходимы для расчета магнитных нагрузок (В, Тл), последняя площадь – для расчета сечения обмоточного провода (Пр, мм2) .

Обмер магнитопровода ремонтируемой машины (рисунок 2.1) выполняют при помощи линеек, штангенциркуля, угольников и других приспособлений.

При этом необходимо снимать следующие размеры:

D – внутренний диаметр сердечника статора, мм;

Da – внешний диаметр сердечника статора, мм;

l – полная длина сердечника статора, мм;

– толщина листов электротехнической стали, мм;

h – полная высота паза (зубца), мм;

Z1 – число пазов (зубцов) статора, шт .

Также устанавливается род изоляции (лак или оксидная пленка) между листами электротехнической стали .

Для определения сечения обмоточного провода, как было указано выше, необходимо знать площадь паза. Причем профиль его может быть самой различной формы (от простой до достаточно сложной). Для асинхронных электродвигателей мощностью до 100 кВт пазы статора имеют в основном овальную (грушевидную), полуовальную и трапецеидальную формы (рисунок 2.2). Наиболее технологичным считается овальный паз (рисунок 2.2, а), но по величине площади он уступает другим формам. Кроме технологичности, к достоинствам овального и полуовального пазов также можно отнести и то, что у основания таких пазов магнитное сопротивление меньше, что снижает магнитное напряжение зубцового слоя. К достоинству паза, имеющего трапецеидальную форму, можно отнести его большую площадь, но изготовление магнитопроводов с трапецеидальной формой гораздо сложнее .

При определении площади паза, в зависимости от его конфигурации, для упрощения расчета производят разбивку паза при помощи осевых линий на простые геометрические фигуры, площадь которых определить несложно. Общую площадь паза определяют как сумму площадей этих фигур .

–  –  –

Например, овальный паз (рисунок 2.2, а) осевыми линиями разделяется на следующие простые геометрические фигуры: две полуокружности с диаметрами b и b, и трапецию с основаниями b и b .

Для расчета обмотки вместе с размерами магнитопровода трехфазного асинхронного электродвигателя необходимо знать технические условия заказчика, в которые входят:

n1 – синхронная частота вращения магнитного поля статора, мин–1;

Uф – фазное напряжение обмотки статора, В;

f – частота тока, Гц;

Y/ – схема соединения фазных обмоток (звезда/треугольник) .

2.1.1 Площадь полюса в воздушном зазоре В воздушном зазоре сопротивление магнитному потоку по всей площади равномерное. Исходя из этого, площадь полюса в воздушном зазоре можно определить по выражению:

–  –  –

Следовательно, полюсное деление статора – это расстояние между серединами соседних разноименных полюсов, которое можно измерять в единицах длины или пазовых делениях. Пазовое деление – это расстояние по внутренней расточке статора между серединами соседних зубцов .

Расчетная длина сердечника статора, если магнитопровод не имеет дополнительных поперечных каналов на охлаждение, равна полной длине магнитопровода lр = l.

При наличии дополнительных поперечных каналов на охлаждение, расчетная длина магнитопровода определяется:

–  –  –

где l – полная длина магнитопровода, м;

lk и nk – ширина поперечных каналов (м) и их число соответственно .

2.1.2 Площадь полюса в зубцовой зоне В зубцовой зоне статора магнитный поток протекает только по листам электротехнической стали, так как ее магнитная проницаемость много больше, чем изоляции (сталь – 5–15 тыс., изоляция – 1). Следовательно, длина магнитопровода l и площадь полюса Qz сократятся на площадь, занимаемую изоляцией .

Отсюда Qz будет равна произведению площади одного зубца на количество зубцов под полюсом, м2:

–  –  –

2.1.3 Площадь поперечного сечения спинки статора

Площадь поперечного сечения спинки статора, перпендикулярная магнитному потоку Ф, равна произведению ее высоты hс на активную длину магнитопровода lа (п. 2.1.2):

–  –  –

2.1.4 Площадь паза в свету Площадь паза в свету Qп, мм2 необходима для расчета сечения обмоточного провода .

Как было указано ранее, для овальной формы паза (рисунок 2.2, а) при определении площади, паз осевыми линиями разделяется на следующие простые геометрические фигуры: две полуокружности с диаметрами b и b', и трапецию с основаниями b и b'. Полная площадь паза в свету для овальной формы будет определяться по выражению

–  –  –

Статорная обмотка трехфазного асинхронного двигателя выполняется из витков обмоточного провода, то есть проводников (медных или алюминиевых), покрытых тонким слоем изоляции с высокой электрической прочностью, которые размещаются в пазах магнитопровода машины для получения вращающегося переменного магнитного поля .

Статорная обмотка трехфазного асинхронного электродвигателя состоит из 3-х абсолютно идентичных фазных обмоток. В электротехнике фазы принято обозначать буквами А, В, С, имеющие обозначение выводов в соответствии с ГОСТ 26772–85 (СТ СЭВ 3170–81) U1-U2 – фаза «А», V1-V2 – фаза «В», W1-W2 – фаза «С». Часто встречаются асинхронные электродвигатели, имеющие маркировку по ГОСТ 183–74 (С1-С4) – фаза «А», (С2-С5) – фаза «В», (С3-С6) – фаза «С» .

Трехфазная система питания представляет собой частный случай многофазных систем электрических цепей переменного тока, в которых действуют созданные общим источником синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые относительно друг друга во времени на определенный фазовый угол. В трехфазной системе этот угол составляет (120°) .

Компоновка статорной обмотки представляет собой взаимосвязь следующих элементов: Виток Секция Фазная катушка (катушечная группа) Фазная обмотка Статорная обмотка трехфазного асинхронного двигателя .

Виток – это проводник, имеющий соответствующую форму, который состоит из 2-х активных сторон (части витка, находящиеся в пазах магнитопровода) и 2-х лобовых частей, соединяющих активные проводники .

Секция (от лат. Section – резать, резание, часть) – катушка из обмоточного провода, являющаяся частью катушечной группы. Она, как и виток, состоит из 2-х активных и 2-х лобовых частей. Секция может состоять из одного витка, но в общем случае число витков в ней определяется специальным расчетом .

Фазную катушку при q 1 чаще называют катушечной группой или полюсной группой, так как она чаще всего состоит из 2-х или более последовательно соединенных катушек (секций), которые укладываются в рядом лежащие пазы магнитопровода. Соединенные соответствующим образом (последовательно, параллельно или комбинированно) фазные катушки одной и той же фазы образуют фазную обмотку .

Полюсом в общем случае называют сечение, через которое магнитный поток переходит из одной среды в другую. Причем если магнитные силовые линии выходят из полюса, его принято называть северным (N, положительным), если входят – южным (S, отрицательным) .

Полюсом в асинхронной машине, так как он в ней является «бегущим» (вращающимся), называют часть пространства расточки статора, охватывающего рядом лежащие пазы магнитопровода с одинаковым направлением тока в активных проводниках (независимо от фазности катушек) .

В создании каждого полюса принимают участие все три фазы тока, следовательно, в каждом полюсе должны быть их три фазные катушки .

При выборе типа обмотки необходимо учитывать следующие факторы:

– номинальные параметры машины (мощность и напряжение и др.);

– форму паза магнитопровода, подлежащего намотке;

– экономическую целесообразность;

– расход обмоточного провода (должен быть минимальным);

– достоинства и недостатки принятых к сравнению обмоток;

– техническую возможность выполнения выбранного типа обмотки в конкретных условиях .

Схемы статорных обмоток трехфазных электрических машин разделяют по:

– числу активных сторон секций в пазу: на однослойные (у которых активная сторона одной и той же катушки занимает весь паз) и двухслойные (активная сторона занимает половину паза);

– размеру шага: на обмотки с полным (диаметральным) шагом (при у = = y' = ) и с укороченным шагом (при у у');

– частоте вращения магнитного поля статора: на односкоростные и многоскоростные;

– числу секций в катушечных группах (фазных катушек): на обмотки с одинаковым числом секций в группе (q равно целому числу) и разным (q равно дробному числу);

По способу выполнения (укладки) обмотки разделяют:

• на шаблонно-рассыпные (или всыпные), они же называются и обмотками с мягкими секциями. У таких обмоток секции укладываются по одному проводнику через прорезь (шлиц) полузакрытого паза. Применяются для машин малой и средней мощности с Uн до 500 В;

• протяжные, выполняются протяжкой провода через пазы с торца. Используются для машин напряжением до 10 000 В при закрытых или полузакрытых пазах. Способ укладки обмоток трудоемок. В настоящее время используются в основном при частичном ремонте обмоток;

• обмотки с жесткими секциями. Готовые, изолированные секции, несущие на активных частях пазовую изоляцию, укладываются в открытые пазы. Используются для машин средней и большой мощности с номинальным напряжением до 10 000 В (и даже более) .

По способу размещения секций катушечных групп в расточке статора, а также размещения лобовых частей подразделяются:

• на концентрические, с размещением секций (катушек) одна внутри другой и расположением лобовых частей в двух или трех плоскостях. Такие обмотки выполняются обычно вразвалку;

• шаблонные, с одинаковыми секциями катушечных групп. Могут выполняться и простыми, и вразвалку. Если в шаблонной однослойной обмотке развалку выполнить не по полугруппам, а по отдельным катушкам, получим схему цепной обмотки .

Однослойные обмотки выполняются главным образом петлевыми, простыми шаблонными, шаблонными «вразвалку», цепными, концентрическими .

Основные достоинства однослойной обмотки по сравнению с двухслойной:

1) отсутствие межслоевой изоляции, что повышает коэффициент заполнения паза, а, следовательно, ток и мощность двигателя;

2) простота изготовления;

3) большая возможность применения автоматизации при укладке обмоток .

Основные недостатки однослойной обмотки:

1) повышенный расход проводникового материала;

2) сложность укорочения шага, а, следовательно, компенсации высших гармоник магнитного потока;

3) ограниченные возможности построения обмоток с дробным числом пазов на полюс и фазу;

4) более трудоемкое изготовление и монтаж катушек для крупных электродвигателей высокого напряжения .

Двухслойные обмотки в основном выполняются с одинаковыми секциями, петлевые, цепные, реже делаются концентрические .

Основные достоинства двухслойной обмотки по сравнению с однослойной:

1) возможность любого укорочения шага, что позволяет: снизить расход обмоточного провода за счет уменьшения длины лобовой части секций; уменьшить высшие гармонические составляющие магнитного потока, то есть снизить потери в магнитопроводе двигателя;

2) простота технологического процесса изготовления катушек (многие операции можно механизировать);

3) возможность выполнения обмотки почти с любой дробностью q, что обеспечивает изготовление обмотки при ремонте асинхронных двигателей с изменением частоты вращения ротора. Кроме того, это является одним из способов приближения формы поля к синусоиде;

4) возможность образования большего числа параллельных ветвей .

Основные недостатки двухслойной обмотки:

1) меньший коэффициент заполнения паза (вследствие наличия межслоевой изоляции);

2) некоторая сложность при укладке последних секций обмотки;

3) необходимость поднимать целый шаг обмотки при повреждении нижней стороны секции .

По приведенным соображениям в настоящее время при ремонте машин переменного тока двухслойные обмотки получили наибольшее применение. Они дают возможность (особенно при укороченном шаге) сократить до минимума по сравнению с другими типами обмоток расход обмоточного провода на единицу мощности асинхронного электродвигателя. Обладают такими существенными достоинствами, как простота технологии изготовления, высокая степень компенсации гармонических составляющих магнитного потока и др. К сказанному следует добавить, что двухслойные обмотки без укорочения шага практически не делаются .

2.3 Расчет обмоточных данных

Любой тип обмотки трехфазной машины переменного тока характеризуется следующими обмоточными данными:

у' – шаг обмотки;

N – число катушечных групп;

q – число пазов на полюс и фазу (ширина фазной зоны);

– число электрических градусов, приходящихся на один паз;

а – число параллельных ветвей .

2.3.1 Шаг обмотки (у') Под шагом обмотки у' понимается расстояние, выраженное в зубцах (или пазах), между активными сторонами одной и той же секции, определяемое по формуле

–  –  –

Шаг, равный полюсному делению, называется полным или диаметральным, если же он меньше размера полюсного деления (y ), то его называют укороченным .

На практике принято шаг определять в пазах, поэтому при раскладке вторая сторона секции ложится в паз у' + 1 .

2.3.2 Число катушечных групп Так как в витке ток в активных проводниках направлен встречно, каждая фазная катушка обмотки участвует в создании пары полюсов. Следовательно, между числом катушечных групп и числом пар полюсов имеется жесткая связь, которая определяется соотношением

–  –  –

где N1Ф – число катушечных групп в одной фазе обмотки, шт .

Такая взаимосвязь характерна для однослойных обмоток, так как ранее было указано, что в однослойных обмотках активные проводники, принадлежащие одной из активных сторон секции (катушки), занимают всю полость паза, поэтому начала и концы катушечных групп, образующие фазную обмотку, будут смещены на расстояние, равное одной паре полюсов, а число катушечных групп внутрифазно равно Р, то есть N 1Ф Р, (1) (2.18) (1) где N 1Ф – число катушечных групп в одной фазе однослойной обмотки, шт .

Так как каждую пару полюсов создают все три фазы переменного тока, следовательно, число катушечных групп обмотки асинхронного двигателя естественно увеличивается в m раз. И для однослойных обмоток это будет определяться по выражению

–  –  –

где m – число фаз .

В двухслойных обмотках число катушечных групп механически увеличивается в два раза (фазные катушки однослойной обмотки по всем секциям разделяют пополам), поэтому в каждой секции число витков будет в два раза меньше, число же катушечных групп – в два раза больше, следовательно:

–  –  –

(2) где N 1Ф – число катушечных групп в одной фазе двухслойной обмотки, шт .

Для трех фаз число катушечных групп будет определяться по формуле

–  –  –

2.3.3 Число пазов на полюс и фазу q (ширина фазной зоны) Ширина фазной зоны у большинства современных электродвигателей соответствует 60° эл., то есть

–  –  –

В создании каждого полюса необходимо участие всех трех фаз. Чтобы определить, сколько пазов от каждой фазы приходится на один полюс, используем выражение

–  –  –

2.3.4 Число электрических градусов на один паз () В расточке статора асинхронного двигателя распределение магнитного потока под одной парой полюсов подчиняется синусоидальному закону, то есть по краям полюсов магнитных силовых линий нет, при приближении к центру число их плавно возрастает и в центре полюса достигает максимума (рисунок 2.4, а) .

Рисунок 2.4 – Число электрических градусов в расточке статора электромашины в зависимости от числа пар полюсов: а – при одной паре; б – при двух парах Это показывает изменение ЭДС (е) в проводнике, если его провести (или сделать один оборот ротора) под одной парой полюсов .

Известно, что е = Вlv, (В – магнитная индукция; l – длина проводника; v – скорость движения проводника) .

Отсюда следует, что при постоянных l и v, изменение величины е зависит только от изменения величины В .

При перемещении проводника под одной парой полюсов происходит полный цикл изменения величины е в нем. Следовательно, так же меняется и магнитный поток (и индукция В). Синусоида делится на 360°эл., значит, на одну пару полюсов приходится 360°эл .

При движении проводника под двумя парами полюсов (за один оборот) (рисунок 2.4, б) ЭДС в нем изменится два раза по 360 эл. (360°2 = 720° эл.), то есть в общем случае в любой машине число электрических градусов в расточке статора можно определить по формуле = 360°Р. (2.24) Если магнитопровод имеет число пазов равное z, то число электрических градусов, приходящихся на один паз, или, иначе, угловой сдвиг между рядом лежащими пазами можно определить по формуле

–  –  –

2.3.5 Число параллельных ветвей (а) Параллельные ветви в обмотке асинхронного двигателя делаются для сокращения сечения обмоточного провода, кроме того, в определенной мере это дает возможность лучше загрузить магнитную систему машины .

Применяя решение о способе внутрифазного соединения катушечных групп, надо учитывать, что при числе катушечных групп в фазе меньше числа полюсов электродвигателя соединение катушечных групп необходимо выполнять в следующей последовательности: конец первой катушечной группы соединяют с началом второй катушечной группы, конец второй катушечной группы соединяют с началом третьей катушечной группы и т. д., то есть соединяются конец с началом (пример на рисунке 2.5). Такой вид соединения называется последовательным или согласным .

При числе катушечных групп в фазе, равном числу полюсов электродвигателя, они соединяются в следующей последовательности: конец первой катушечной группы соединяется с концом второй катушечной группы, начало второй катушечной группы соединяется с началом третьей катушечной группы, конец третьей катушечной группы соединяется с концом четвертой группы и т. д., то есть соединяются конец с концом, начало с началом. Такое соединение относится ко всем двухслойным обмоткам и к тем однослойным, у которых катушечные группы разделены на катушечные полугруппы, и поэтому число полугрупп в фазе таких обмоток равно числу полюсов (однослойные обмотки «вразвалку») (пример на рисунке 2.6, а). Такой вид соединения называется параллельным или встречным .

С1 Рисунок 2.5 – Катушечные группы, включенные в одну параллельную ветвь, а = 1

Рисунок 2.6 – Катушечные группы обмотки одной фазы, включенные:

а) в четыре параллельных ветви (а = 4); б) в две параллельные ветви (а = 2) Можно катушечные группы обмотки одной фазы соединять и комбинированно (часть согласно и часть встречно) как показано на рисунке 2.6, б, а = 2, но при этом в любом случае число катушечных групп в каждой параллельной ветви должно быть строго одинаковым .

2.4 Принцип построения схемы статорной обмотки трехфазного асинхронного двигателя Для получения вращающегося переменного магнитного поля трехфазного асинхронного двигателя при любой схеме обмотки требуется выполнение следующих условий:

1. Смещение в пространстве расточки статора асинхронного электродвигателя фазных обмоток одна относительно другой на 120° эл .

2. Смещение во времени токов, протекающих по фазным обмоткам, на одну треть периода (следовательно, векторы, изображающие указанные токи на плоскости, будут сдвинуты на 120° эл.) .

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 машин создают нужный сдвиг токов .

2.4.1 Построение схем однослойных трехфазных статорных обмоток Как было указано ранее, однослойными называются обмотки, у которых в одном пазу находятся проводники, принадлежащие активной стороне одной секции. В общем, трехфазные однослойные обмотки подразделяются на равнокатушечные или петлевые (имеющие одинаковый расчетный шаг на каждую секцию в катушечной группе) и концентрические (обмотки, у которых секции, компонующие катушечную группу, имеют разный расчетный шаг, а укладка таких секций идет одна вовнутрь другой) .

Рассмотрим сходства и отличия в построении схем таких типов обмоток. В качестве примера рассмотрим построения обмоток по заданию: z = 24; n = 1500 мин–1;

f = 50 Гц; m = 3 .

Для определения обмоточных данных необходимо знать полюсность машины .

Для этого число пар полюсов находим по выражению (2.3):

–  –  –

Полученный расчетный шаг подходит для построения схемы однослойной петлевой статорной обмотки независимо от того, сколько секций приходится на одну катушечную группу. Для построения схемы концентрической обмотки надо знать конкретное число секций, так как ранее было отмечено, что каждая секция, входящая в катушечную группу, для концентрической обмотки имеет свой расчетный шаг. Поэтому для дальнейших расчетов необходимо определить число секций на одну катушечную группу q.

Это значение находим по формуле (2.23):

z 24 q 2 .

2 pm 2 2 3 Исходя из полученного значения, можно сделать вывод, что каждая фазная катушка как для однослойной петлевой обмотки, так и для однослойной концентрической обмотки в рассматриваемом примере будет состоять из двух секций .

Если принять, что укладку обмотки начать с паза, принятого за первый, то катушечная группа однослойной петлевой обмотки займет пазы 1–7 и 2–8 (рисунок 2.7) .

Рисунок 2.7 – Катушечная группа однослойной петлевой обмотки при q = 2 и y' = 6

–  –  –

Для рассматриваемого примера выше было определено, что число секций, приходящихся на одну катушечную группу, равно 2, следовательно, шаг первой секции y1 будет равен:

–  –  –

Шаг второй секции этой катушечной группы, которая должна располагаться внутри первой катушечной группы, должен быть меньше первого на 2 (так как одна секция имеет две активные стороны):

–  –  –

Следовательно, расчет выполнен верно .

Катушечная группа однослойной концентрической обмотки при q = 2 и y1 = 7, y2 = 5 показана на рисунке 2.8 .

Далее необходимо определить число катушечных групп, приходящихся как на одну фазу, так и на всю статорную обмотку .

–  –  –

Для того, чтобы определить смещение катушечных групп относительно друг друга внутри фазы, необходимо знать следующую величину, относящуюся к обмоточным данным – число электрических градусов, приходящихся на один паз, определяемое по формуле (2.25):

–  –  –

В однослойной обмотке первая катушечная группа участвует в создании первой пары полюсов (рисунок 2.9), вторая должна создавать вторую пару полюсов, следовательно, расстояние между ними должно быть равно одной паре полюсов, то есть 360° эл .

Отсюда сдвиг между катушечными группами одной фазы в пазах AВС 12 пазов .

Следовательно, если первую катушечную группу начали укладывать с 1-го паза, то начало второй катушечной группы должно размещаться через 360° эл., что согласно вышеприведенному расчету составляет 12 пазов. Тогда вторая катушечная группа фазы «А» должна начаться через двенадцать пазов относительно первого, то есть – с 13-го паза (рисунки 2.9, 2.10) .

Н1 К1 Н2 К2

–  –  –

Как правило, на клеммный щиток машины выводятся 6 выводов, три из которых – начала фаз и которые присоединяются к источнику питания по линиям L1, L2, L3, и три вывода – это концы фаз, которые участвуют в создании схемы соединения «звезда» или «треугольник». Но до этого внутри каждой фазы необходимо произвести соединение катушечных групп. Ранее было указано, что внутрифазное соединение катушечных групп может быть последовательным, параллельным или комбинированным. Для однослойных обмоток любого типа, для соблюдения полюсности в обмотке, необходимо соединять катушечные группы последовательно, то есть конец предыдущей катушечной группы с началом следующей .

В нашем случае катушечные группы будут соединяться внутрифазно так, как это показано на рисунке 2.11 для однослойной петлевой обмотки. Для однослойной концентрической обмотки соединение катушечных групп внутри фазы будет выполнено аналогично .

Н1(С1) Н2 К1 К2(С4)

–  –  –

Исходя из расчета, получаем, что вторая фаза относительно первой должна быть смещена на 4 паза, то есть ее начало будет находиться в пазу 5, а третья фаза относительно второй должна быть смещена также на 4 паза или на 8 относительно первой, то есть начало третьей фазы будет находиться в пазу 9 .

Полностью выполненная схема однослойной петлевой статорной обмотки с расстановкой токов в активных проводниках согласно второму условию получения вращающегося поля представлена на рисунке 2.12 .

–  –  –

Схема однослойной концентрической обмотки на z = 24 и n = 1500 мин–1 показана на рисунке 2.13 .

Рисунок 2.13 – Развернутая схема однослойной концентрической статорной обмотки (1) при N 3Ф = 6; y ' = 6; q = 2; = 30°; а = 1 Указанное направление токов в активных проводниках и расстановка полюсов на приведенных схемах соответствует принятому моменту времени t1, равному 1/150 с (одна треть периода трехфазного тока по времени) .

Для принятого момента t1 на развертке I = f(t) (рисунок 2.14, а) приведена векторная диаграмма токов, показанная на рисунке 2.14, б. Из векторной диаграммы следует, что в момент t1, токи в обмотках фаз «А» и «В» протекают в одном направлении, а в обмотке фазы «С» ток имеет противоположное направление, причем сумма первых (Ia + Ib) равна Ic .

–  –  –

2.4.2 Построение схем двухслойных трехфазных статорных обмоток Напомним, что к двухслойным относятся обмотки, у которых в одном пазу находятся стороны двух секций, разделенные между собой межслоевой изоляцией .

Каждая секция также располагается в двух слоях: один слой укладывают на дно пазов, а другой располагается над ним. Лобовые части тоже занимают два слоя и переход из слоя в слой у них происходит в «головках» секций .

Для примера рассмотрим построение двухслойной статорной обмотки с укороченным шагом трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором по тем же условиям заказчика, по которым производился расчет однослойной петлевой статорной обмотки: z = 24; n = 1500 мин–1; f = 50 Гц .

В отличие от однослойных, в двухслойных обмотках в одной фазе в два раза больше катушечных групп (2.20):

–  –  –

Двухслойные обмотки редко выполняются с полным диаметральным шагом .

Большинство обмоток статора делают с укороченным шагом, так как укорочение шага значительно улучшает электрические свойства машины и дает экономию обмоточного провода. Обычно шаг укорачивают на 5/6 диаметрального шага или в расчетах коэффициент укорочения Ку обычно принимают равным 0,8. Поэтому изначально по формуле (2.5) находим полный диаметральный шаг

–  –  –

Следовательно, обмотка будет выполнена с укороченным шагом, равным 5 .

Укорочение шага уменьшает размер полюсного деления. Так, согласно расчету, на один полюс уже будет приходиться не 6 пазов, как если бы обмотка выполнялась без укорочения шага, а 5. За счет этого между полюсами появляются пазы, имеющие встречное направление тока в активных проводниках, как это показано на рисунке 2.15 .

По выражениям (2.23), (2.25) определяем число пазов на полюс и фазу q и число электрических градусов на один паз .

По расчету получим, что q = 2, = 30° эл .

Изначально принимаем число параллельных ветвей: а = 1. При этом надо помнить, что при внутрифазном соединении катушечных групп надо соединять одноименные выводы, то есть начало группы с началом следующей и конец группы с концом следующей (см. рисунок 2.15) .

Рисунок 2.15 – Развернутая схема двухслойной петлевой статорной обмотки с укороченным шагом Параллельные соединения должны быть выполнены так, чтобы направление тока в проводниках и полярность полюсов остались теми же, какими они были при последовательном соединении .

В двухслойных обмотках наибольшее возможное число параллельных ветвей равно числу полюсов:

аmax 2 P. (2.32) Для полного выполнения двухслойной статорной обмотки, согласно первому условию получения вращающегося переменного магнитного поля в расточке статора, надо определить расположение фаз в пространстве относительно друг друга по формулам (2.29) и (2.30), уложить поочередно каждую фазу, выполнив внутрифазное соединение катушечных групп согласно правилу, указанному выше, для принятого момента времени t1 задаться направлением токов в каждой фазе и определить расстановку полюсов .

Выполненная развернутая схема двухслойной статорной обмотки показана на рисунке 2.15 .

2.4.3 Построение схем трехфазных статорных обмоток с дробным числом пазов на полюс и фазу Число пазов на полюс и фазу q не всегда бывает целым числом. Часто встречаются обмотки, у которых число пазов на полюс и фазу выражается дробным числом. В асинхронных двигателях дробное число пазов на полюс и фазу обычно получают в тех случаях, когда один и тот же статор обматывают на разное число полюсов. Тогда при одном и том же числе пазов статора число пазов на полюс и фазу для одной обмотки получается целым, а для другой – дробным .

К примеру, статор с z = 36 обматывают на 6 полюсов. Двигатель имеет синхронную частоту вращения n = 1000 мин–1.

Определяем число пазов на полюс и фазу по выражению (2.23):

–  –  –

Если этот же двигатель требуется перемотать на меньшее число оборотов n = 750 мин–1, то есть на 8 полюсов, то число пазов на полюс и фазу будет (2.23)

–  –  –

Разница по сравнению с обмотками, имеющими целое число пазов на полюс и фазу, заключается в том, что при дробном числе q обмотку приходится комбинировать из катушечных групп, состоящих из неодинакового числа секций. При этом в каждой фазе должно быть одинаковое число пазов, иначе обмотка получится несимметричной .

Дробное число пазов на полюс и фазу означает, что в данной обмотке число секций в катушечных группах неодинаково, то есть в одних катушечных группах число катушек на одну больше, чем в других.

Как правило, полученное дробное значение числа пазов на полюс и фазу q переводят в правильную дробь:

–  –  –

Таким образом, обмотка удовлетворяет условиям симметрии. Составим таблицу обмотки с числом клеток 3 в каждой колонке и впишем номера пазов с интервалом 2, то есть, пропуская 1 клетку (таблица 2.2) .

Читая горизонтальные строки таблицы, будем записывать обозначения фаз столько раз, сколько номеров стоит в столбце фазы. Это покажет группировку катушек по фазам: АА С ВВ А СС В АА С ВВ А СС В АА С ВВ А СС В .

Таблица 2.2 – Распределение пазов и секций по фазам обмотки Полюсы Фаза А Фаза С Фаза В N S N S N S Буквы обозначают фазы, а число одинаковых букв подряд показывает, сколько содержится секций в катушечной группе .

Для данной обмотки необходимо заготовить 9 катушечных групп по две секции и 9 одиночных. Они займут (9 · 2) + 9 = 27 пазов .

При укладке в пазы, согласно группировке, после каждой катушечной группы, состоящей из двух секции, надо класть катушечную группу, состоящую из одной секции. Схема обмотки показана на рисунке 2.16 .

Рисунок 2.16 – Схема двухслойной статорной обмотки трехфазного асинхронного электродвигателя с дробным числом пазов на полюс и фазу Рассмотрим еще один пример .

Определить возможность выполнения статорной обмотки трехфазного асинхронного электродвигателя по следующим данным: z = 54; p = 4 (n = 750 мин–1); m = 3; у' = 6,75; y = 5; q 2,25 2 ;

= 26,6° эл.; а = 1 .

Для проверки условия симметрии, находим, есть ли общий делитель для z и p. Для чисел 54 и 4 общим делителем t является число 2. Следовательно, условие симметрии выполняется .

–  –  –

Определим порядок чередования катушечных групп: ААА СС ВВ АА ССС ВВ АА СС ВВВ АА СС ВВ и т. д .

Катушечные группы расположены в таком порядке:

(3–2–2–2)–(3–2–2–2)–(3–2–2–2)–… Как видно из порядка чередования, оно повторяется через четыре цифры .

Значит, порядок укладки катушечных групп будет следующий: тройная–двойная– двойная–двойная и т. д .

Сумма цифр в одном чередовании показывает число секций; которое равно 9 (3 + 2 + 2 + 2). Всего катушек должно быть 54, поэтому по всей обмотке будет 54 : 9 = 6 чередований. В каждом чередовании одна тройная катушечная группа (из трех секций) и три двойные (из двух секций). Всего на статор потребуется 6 катушечных групп тройных и 18 двойных .

При помощи таких таблиц можно определить чередование катушечных групп для любой обмотки с дробным числом пазов на полюс и фазу .

В таблице 2.4 показано чередование катушечных групп для наиболее часто встречающихся в практике чисел пазов на полюс и фазу .

Если целое число перед дробью больше 1, то в таблице чередований надо прибавить к каждой цифре разницу между этим числом и единицей. Так, например, при q 1 в таблице чередуются катушечные группы из 1 и 2 катушек (1–2), а при q 2 чередуются катушечные группы из 2 и 3 катушек (2–3) .

–  –  –

Цифры в данной таблице чередуются не в беспорядке, а определенными периодами. Число цифр в периоде равно знаменателю неправильной дроби d, а сумма цифр в периоде равна числителю неправильной дроби с .

Например, при q 2 период состоит из пяти цифр (1–2–1–2–2). Сумма этих цифр равна 8, то есть числителю дроби .

В заключение можно отметить, что во всех обмотках расстояние между началами фаз равно 2q. В обмотках, имеющих дробное число на полюс и фазу, произведение 2q не всегда может выражаться целым числом. В таких случаях за 2q принимается ближайшее целое число или то, что смещение между началами и концами фаз составляет не 120° эл., а 480° эл., так как sin 120° = sin 480°. Тогда смещение между фазами в пазах nz будет равно nz .

Если принять, что фаза «А» будет начинаться с паза, условно принятого за первый, то есть HA = 1, то начала фаз «В» и «С» соответственно, будут располагаться: HB = nz + 1; HC = 2nz + 1 .

В обмотках с дробным q, имеющих дробь, отпадает необходимость определять, сколько будет катушечных групп с целым числом секций, равным b, и сколько будет катушечных групп с числом секций, равным b + 1. Во всех обмотках, имеющих дробное q с дробью, равной, числа катушечных групп с меньшим и большим количеством секций распределяются поровну, и поэтому, зная число секций в фазе, легко подсчитать, сколько будет больших и малых катушечных групп .

–  –  –

2.5.1 Определение числа витков на одну фазу WФ и одну секцию WСЕК Известно, что мощность асинхронного электродвигателя прямопропорциональна величине магнитного потока Ф, создаваемого в статорной обмотки, то есть PАД Ф .

Рассмотрим, какие процессы происходят в статорной обмотке электродвигателя (на примере одной из фаз) при его подключении к источнику питания .

Примем, что машина работает на холостом ходу .

При подаче напряжения Uф на обмотку по ней потечет ток холостого хода Iхх (рисунок 2.17) .

Рисунок 2.17 – Принципиальная схема работы трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором в режиме холостого хода Так как напряжение изменяется по периодическому синусоидальному закону, то ток тоже будет переменным .

В свою очередь, ток создаст в магнитной системе машины магнитный поток Ф, который также будет переменным .

Переменный магнитный поток Ф индуктирует в витках обмотки, которая его создала, ЭДС фазы Еф, которая, согласно закону электромагнитной индукции, будет направлена встречно приложенному напряжению Uф .

Для обеспечения нормальной работы электродвигателя к статорным обмоткам предъявляют ряд требований, одним из которых является то, что активные и индуктивные сопротивления каждой из фаз должны быть одинаковыми .

Это будет выполняться только в том случае, если каждая фазная обмотка будет абсолютно идентична двум другим, то есть должна быть выполнена проводом одного сечения, иметь одинаковое число витков и число параллельных ветвей, а также располагаться в одинаковых электромагнитных условиях. Только в этом случае в каждой фазе будет наводиться одинаковая по величине ЭДС Еф.

В свою очередь Еф будет складываться из суммы ЭДС витков Е1в, приходящихся на фазу:

–  –  –

где Wф – количество витков в обмотке одной фазы, шт;

Е1в – ЭДС одного витка .

Протекая по обмотке, ток Iхх создает на активном r и реактивном x сопротивлениях обмотки падение напряжения U = Iхх(а)r + Iхх(р)Х .

Следовательно, приложенное к обмотке напряжение Uф, будет уравновешиваться ЭДС Еф и падением напряжения в обмотке U .

В векторной форме все вышесказанное отражено на упрощенной (рисунок 2.18, а) и фактической (рисунок 2.18, б) векторных диаграммах асинхронного двигателя .

Из выражения (2.34) получаем, что для определения Wф необходимо найти отношение ЭДС одной фазы Еф к ЭДС одного витка, приходящегося на фазу Е1в:

–  –  –

От величины приложенного напряжения Uф падение напряжения в обмотке составляет от 2,5–4,0 %. Если принять, что в среднем падение напряжения U составляет около 3 % от 100 %, то Еф через приложенное напряжение можно определить по выражению

–  –  –

где Еф – ЭДС обмотки одной фазы, В;

U Ф – приложенное к обмотке фазное напряжение, В .

Подставляя в выражение (2.35) полученное выражение (2.36) вместо Еф, получаем, что число витков на фазу будет определяться следующим образом:

–  –  –

Отсюда следует, что для определения числа витков на фазу необходимо понимать, что собой представляет ЭДС одного витка .

Из курса ТОЭ (теоретические основы электротехники) известно, что мгновенное значение ЭДС одного витка, согласно закону Фарадея, определяется из выражения

–  –  –

где Фm – амплитудное значение магнитного потока, Вб;

– угловая частота вращения поля, рад/с .

Подставив уравнение (2.39) в (2.38) и проинтегрировав, получим

–  –  –

Кроме этого, если статорная обмотка выполняется с укорочением шага, это также повлияет на уменьшение магнитного потока. Уменьшение магнитного потока за счет укорочения шага характеризуется коэффициентом укорочения, который определяется по выражению

–  –  –

где y – укороченный шаг;

y – полный диаметральный шаг .

В общем, изменение магнитного потока, зависящее от того, сосредоточенная обмотка или нет, выполнена она с укорочением шага или без укорочения шага, определяется обмоточным коэффициентном Коб:

–  –  –

Анализируя эту формулу, можно сделать вывод: чтобы определить Wф необходимо знать, какую величину имеет магнитный поток, так как все остальные величины нам известны (Uф и f задаются заказчиком, а К об известен по результатам расчета обмоточных данных) .

Магнитный поток под полюсом распределяется неравномерно. Он имеет максимальное значение под центральной точкой полюса, а на границах полюсов его значение минимально. Поэтому при определении магнитного потока необходимо учитывать такой характер его изменения .

На рисунке 2.19 представлено реальное распределение магнитной индукции, а, следовательно, и магнитного потока под полюсом (полуокружность с радиусом В) и вариант изменения магнитного потока в случае, если бы он имел равномерный характер распределения под полюсом (прямоугольник со сторонами = 2В и В ср = 1/2 В) .

–  –  –

Рисунок 2.20 – Зависимость полной мощности асинхронного электродвигателя от внутреннего диаметра магнитопровода статора Sдв = f (D) при различных Р (число пар полюсов) Также при выборе величины магнитной индукции надо учитывать, что так как однослойные обмотки выполняются без укорочения шага, а, следовательно, не происходит подавления высших гармонических составляющих, это вызывает дополнительный нагрев в машине и потери по мощности, то для электрической машины с однослойной обмоткой магнитные индукции на всех участках магнитной цепи берутся ближе к нижнему пределу, для двухслойных – к большему .

Кроме этого, надо учитывать и условия, в которых будет эксплуатироваться перерасчитываемая машина. Так если асинхронный двигатель работает в помещениях с постоянной повышенной температурой, то следует брать магнитные индукции В, Вz, Вс ближе к нижнему пределу .

Величину магнитного потока, определенного по формуле (2.51), как правило, необходимо уточнять, так как не всегда полученное по формуле (2.47) число витков на фазу Wф является целым числом или полученный результат не дает возможности уложить витки таким образом, при котором они должны быть разложены равномерно по секциям фазных катушек. В этом случае обмотка невыполнима, так как с одной стороны, часть витка в пазы уложить нельзя, а с другой, секции в ней получаются с разным числом витков. Получение же нужной величины магнитного потока возможно, так как допустимые пределы магнитной индукции в воздушном зазоре В (таблица 2.5) позволяют взять ее такой, при которой обмотка будет равносекционной, то есть с одинаковым числом витков в каждой секции .

Условие равносекционности обмотки вытекает из выражения числа активных проводников в одном пазу, шт.:

–  –  –

где а – число параллельных ветвей, шт .

Так как один виток имеет два активных проводника, то произведение 2Wф ma представляет собой полное число активных проводников в обмотке асинхронного электродвигателя.

Из выражения (2.52) можно сделать следующий вывод:

чтобы число витков в секциях обмотки было одинаковым, необходимо число активных проводников в пазу Nп округлить. Для однослойной обмотки полученное число Nп по правилам математического округления округляют до ближайшего целого числа, а в двухслойных обмотках – до ближайшего целого и четного .

После округления Nп выполняется уточнение числа витков в фазе Wф' ' по формуле

–  –  –

P кз I 2 ). Занижение величин B, Тл приведет и к снижению магнитного потока Ф, а это в итоге занизит мощность машины .

Магнитные индукции напрямую зависят от величины магнитного потока Ф, " который при округлении до W ф изменится:

–  –  –

В зубцовой зоне магнитопровода асинхронного электродвигателя распределение магнитной индукции Вz практически остается таким же, как в воздушном зазоре, поэтому коэффициент в выражении (2.56) сохраняется, как и при определении В .

В формуле расчета В с (2.57) принимается во внимание, что магнитный поток Ф'' в спинке статора распределяется по всей площади равномерно и, выходя на спинку статора магнитопровода, полученный в обмотке поток распределяется равномерно на две стороны спинки статора (рисунок 2.22, поэтому в знаменателе формулы появилась двойка) .

Далее полученные магнитные нагрузки В z и B с необходимо сравнить с допустимыми. Они должны быть в пределах величин, приведенных в таблице 2.5 .

Если магнитная нагрузка на каком-либо участке магнитной цепи (в электротехнической стали) выше нормы, необходимо повторить расчет, начиная с формулы Wф' (2.53), увеличив число проводников в пазу N п ; если ниже – необходимо ' уменьшить число проводников в пазу. Тем самым соответственно уменьшается или увеличивается магнитный поток Ф'' .

Рисунок 2.22 – Распределение магнитного потока в спинке статора Однако даже если на всех участках магнитной цепи индукции вошли в пределы установленных норм, это еще не значит, что расчет может быть окончен .

Рассчитываемый двигатель должен иметь оптимальные параметры, то есть из его магнитопровода должна быть «выжата» максимально-возможная мощность .

Естественно, при этом B, B z, B с должны иметь наибольшие значения из приведенных в таблице 2.5 норм с учетом состояния электротехнической стали (при новой – B, B z, B с берутся ближе к большему пределу и наоборот). Вот почему, выполняя цель по нахождению оптимального варианта расчета, меняют N п и делают несколько вариантов расчета магнитных нагрузок .

Для наглядности проводимого подбора рационального числа витков в обмотке одной фазы асинхронного двигателя результаты всех расчетов Wф обычно сводятся в таблицу (например, по форме таблицы 2.6) .

Также надо учитывать, что при перерасчете электродвигателя на другую синхронную частоту вращения магнитного поля статора нарушается согласование площадей участков магнитной цепи Q, Q z, Q с. Поэтому магнитная индукция одного из участков в стали ( B z или B с ) может оказаться меньше нормы, тогда как другая – в норме. Однако если увеличить магнитную индукцию в первом участке, во втором она увеличится уже сверх нормы. Такое превышение вызывает перегрев стали, ускоренное старение изоляции и выход машины из строя (она просто «сгорит») .

–  –  –

2.5.2 Упрощенное определение числа активных проводников в одном пазу Nп Такой расчет предусматривает сокращение вычислений и подбора рационального числа витков Wф .

Если в выражение для определения числа активных проводников в одном пазу Nп (2.52) вместо Wф подставить выражение (2.47), то число активных проводников в одном пазу будет выражаться формулой (2.61):

–  –  –

Следует учитывать, что если магнитопровод рассчитываемой электромашины был выполнен для числа полюсов, несоответствующего запроектированной частоте вращения (то есть nн изменена), между площадями магнитной цепи Q, Q с и Q z, как уже говорилось выше, нарушается согласование. В этом случае формула расчета магнитного потока Ф зависит от соотношения площадей Qz и Qc .

Причем, если 2Q c 1,15. (2.65) Qz то есть n з n н (где n з – заданная заказчиком частота вращения поля), Ф следует определять только по магнитной индукции в зубцовой зоне Bz (2.63), если менее 0,75 (n з n н ), то рассчитывать Ф можно только по магнитной индукции в спинке статора Вс (2.64) .

Полученную из формулы (2.62) величину числа активных проводников в пазу Nп подставляют в выражение (2.53) и находят число витков в обмотке одной фазы WФ. При этом, в случае сомнения, можно вновь определить уточненный магнитный поток Ф (2.54) и индукции: в зубцовой зоне Bz (2.56), а также в спинке статора Вс (2.57), – затем сравнить полученные результаты с допустимыми величинами в таблице 2.5 .

2.5.3 Число витков в секции обмотки

–  –  –

Электрическая изоляция обмотки является одним из важнейших элементов электрической машины, от которой в значительной степени зависит, во-первых, надежность в эксплуатации. Поэтому при выборе марки и толщины электроизоляционных материалов, кроме номинальных параметров необходимо учитывать комплекс факторов, сопровождающих работу электродвигателя. Это загрузка машины, режим и условия ее работы, температура и чистота окружающей среды .

Во-вторых, выбор электроизоляционных материалов немаловажно влияет на конструктивные параметры машины, например на ее габариты и вес .

В-третьих, выбранные электроизоляционные материалы входят в общую стоимость электрической машины, то есть выбор определенной марки материалов должен подтверждаться технико-экономическим обоснованием .

Изоляция должна обеспечивать при соответствующей нагревостойкости требуемую электрическую стойкость между обмотками разных фаз и магнитопроводом, а также между собой. Также изоляция должна обладать химической стойкостью, влагостойкостью и механической прочностью .

Изоляционные материалы, применяемые в обмотках электрических машин и трансформаторов, разделяют на пять классов нагревостойкости, отличающихся друг от друга предельно допустимой температурой нагрева (таблица 2.7) .

Класс изоляции определяет также значение расчетной рабочей температуры при расчете активного сопротивления обмотки .

Таблица 2.7 – Предельно допустимые температуры нагрева для классов нагревостойкости А, Е, В, F, H Класс нагревостойкости изоляции А Е В F H Предельно допустимая температура нагрева изоляции, °С Предельно допустимая температура нагрева обмоток, °С Предельно допустимые превышения температуры обмоток (°С) при Тохл .

ср. = 40 °С Рабочая расчетная температура обмотки при расчете ее сопротивления, °С Приведем примерный перечень электроизоляционных материалов в зависимости от класса нагревостойкости .

К классу А относятся материалы, пропитанные изоляционным составом или погруженные в жидкие диэлектрики (натуральные смолы, масляные, асфальтовые, эфирцеллюлозные лаки, трансформаторное масло, термопластичные компаунды);

лакоткани, изоляционные ленты, лакобумаги, электрокартон, гетинакс, текстолит, пропитанное дерево, древесные слоистые пластики, некоторые синтетические пленки, изоляция проводов (ПБД, ПЭВЛО, ПЭЛШО и др.) из хлопчатобумажной ткани, шелка и лавсана, эмалевая изоляция проводов (ПЭЛ, ПЭМ, ПЭЛР и ПЭВД и др.) .

К классу Е относятся синтетические пленки и волокна, некоторые лакоткани на основе синтетических лаков, термореактивные синтетические смолы и компауды (эпоксидные, полиэфирные, полиуретановые, изоляция проводов типов ПЛД, ПЭПЛО из лавсана, эмалевая изоляция проводов типов ПЭВТЛ, ПЭТВ и др .

на основе полиуретановых и полиамидных смол) .

В группу материалов, относящихся к классу В входят материалы на основе неорганических диэлектриков (слюда, асбест, стекловолокно) и клеящих, пропиточных и покровных лаков и смол повышенной нагревостойкости органического происхождения с содержанием органических веществ по массе не более 50 %. К этому классу также относятся материалы на основе щипаной слюды: миканит, микалента, микафолий; различные синтетические материалы: полиэфирные смолы на основе фталевого ангидрида, фторопласт-3, некоторые полиуретановые смолы, пластмассы с неорганическим наполнителем, пленкостеклопласт «Изофлекс»; термореактивные синтетические компаунды; эмалевая изоляция проводов типов ПЭТВ, ПЭТВП и др. на основе полиэфирных лаков и термопластических смол. Пропитывающими составами служат битумно-масляно-смоляные лаки на основе природных и синтетических смол .

К группе материалов класса F относятся материалы, указанные в классе В, из слюды, стекловолокна, асбеста, но без подложки или с неорганической подложкой; пленкостеклопласт «Имидофлекс», стекловолокнистая и асбестовая изоляция проводов типов ПСД, ПСДТ, а также эмалевая изоляция проводов типов ПЭТ-155, ПЭТП-155 на основе капрона. Пропитывающими составами служат термостойкие синтетические лаки и смолы. Изоляция этого класса не должна содержать бумаги, целлюлозы и шелка .

В класс Н входят те же материалы, что и в класс В, из слюды, стекловолокна и асбеста без подложки или с неорганической подложкой, кремнийорганические эластомеры, стекловолокнистая и асбестовая изоляция проводов типов ПСДК, ПСДКТ, эмалевая изоляция проводов типов ПЭТ-200, ПЭТП-200 и др. на основе кремнийорганических лаков; пропитывающими составами служат кремнийорганические лаки и смолы .

Пазовая часть обмотки (рисунок 2.23) изолирована коробами 1 из пленкослюдопласта или из двух слоев различных материалов, например пленкосинтокартона и электронита.

Также пазовый короб может состоять из трех слоев диэлектриков:

– первый слой, укладываемый на дно паза, предназначен для защиты второго слоя от повреждения листами электротехнической стали, то есть назначение этого слоя – обеспечение требуемой механической прочности (материалы – слюденит, электрокартон, пленкосинтокартон и др.);

– второй слой по назначению является основной электрической изоляцией, поэтому материалы, выбираемые для данного слоя, должны обладать высокой электрической прочностью (лакоткани, различные композиционные материалы в виде гибких электроизоляционных пленок и т. д.);

– третий слой по своему назначению служит защитой второго слоя от повреждений активными проводниками, помещаемыми в паз, то есть обеспечение требуемой механической прочности (материалы: электрокартон, пленкосинтокартон, кабельная бумага и др.) .

В двухслойных обмотках между верхним и нижним слоями устанавливают изоляционную прокладку 2, имеющую несколько большую ширину, чем паз .

Отогнутые вниз края прокладки предохраняют от возможного проскальзывания проводников одного слоя в другой .

Рисунок 2.23 – Пазовая изоляция обмотки: 1 – пазовый короб; 2 – межслоевая изоляционная прокладка; 3 – прокладка под клин; 4 – пазовый клин На дно пазов большинства машин с двухслойной обмоткой устанавливают дополнительные прокладки с целью предохранить материал пазовых коробов от возможных повреждений при уплотнении проводников во время укладки о неровности дна паза, которые возникают из-за технологических допусков при штамповке и шихтовке сердечников .

Активные проводники обмотки закрепляют в пазах клиньями 4 из текстолита или из дерева твердых пород. Под клин устанавливают прокладки 3 из механически прочного изоляционного материала, препятствующие повреждению краев пазового короба при заклинивании пазов. Вместо клиньев обмотка может быть закреплена пазовыми крышками, которые изготавливают также из механически прочного изоляционного материала. Пазовые крышки устанавливают на обмоточных станках одновременно с втягиванием катушек при механической раздельной намотке или на станках для заклиновки после намотки совмещенным методом .

После пропитки обмотки лаком пазовые крышки приобретают достаточную прочность и жесткость для надежного закрепления проводников и в то же время занимают меньший объем паза по сравнению с клиньями, что способствует лучшему заполнению его проводниками обмотки. При укладке всыпной обмотки круглые проводники не имеют заранее определенного места в пазу и размещаются в нем произвольно. Поэтому в обмотке специальная витковая изоляция отсутствует. Ее функцию выполняет изоляция обмоточного провода, то есть проводниковая изоляция. Обмотку из круглого провода применяют в машинах небольшой мощности, имеющих малые габариты и большое число витков, напряжение между витками обмотки которых, как правило, не превышает нескольких вольт. Электрической прочности проводниковой изоляции в таких обмотках оказывается достаточно для обеспечения надежной работы машины .

Междуфазовой изоляцией в пазовой части двухслойных обмоток являются прокладки между слоями. Лобовые части обмотки не имеют корпусной изоляции, а междуфазовая изоляция устанавливается между катушечными группами в виде фигурных прокладок, вырезанных из листового материала по форме лобовых частей уложенной и отформованной обмотки .

Внутримашинные соединения и выходные концы обмоток выполняют электроизоляционными трубками .

Для механической защиты и закрепления изоляции используют хлопчатобумажные, стеклянные и лавсановые ленты .

Для увязки и бандажировки обмоток статора в лобовых частях используют хлопчатобумажные (класс А) и стеклянные (классы В, F, Н) шнур-чулки .

В современных электрических машинах получили широкое применение композиционные электроизоляционные материалы. Такой материал представляет собой сочетание полимерных пленок с различными гибкими изоляционными материалами на основе синтетических волокон. Указанные компоненты соединяют между собой клеящими составами. Функции компонентов различны: пленка принимает на себя электрическую и механическую нагрузки, а волокнистые материалы придают композиции необходимые технологические свойства: эластичность, упругость, надежную связь между поверхностью пазовой изоляции и прилегающими к ней поверхностью катушек с одной стороны и поверхностью магнитопровода, с другой. Непременным условием при подборе компонентов является их полная совместимость .

Способ изоляции паза и применяемые изоляционные материалы зависят от типа обмотки, ее рабочего напряжения и температуры перегрева. При выборе электроизоляционных материалов для изоляции паза необходимо, чтобы все материалы имели одинаковую нагревостойкость. Итогом выбора электроизоляционных материалов является их проверка на электрическую прочность.

В частности для пазовой изоляции, состоящей из нескольких слоев диэлектриков, проводят проверку на суммарную электрическую прочность по формуле:

n

–  –  –

где Епрi – электрическая прочность материала i-го слоя, кВ/мм;

i – толщина материала i-го слоя, мм .

Полученное значение суммарной электрической прочности, составляющих пазовую изоляцию, необходимо сравнить с испытательным напряжением (Uисп) для данной машины.

Проверка проводится по условию (2.70):

–  –  –

Нормы испытательного напряжения для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, в зависимости от номинала по мощности и напряжения, приведены в ТКП 339–2011 (02230), п. 4.4.5.3 «Испытание повышенным напряжением частотой 50 Гц», табл. 4.4.12 .

2.7 Выбор марки и расчет сечения обмоточного провода

Обмоточные провода, используемые при производстве и ремонте обмоток электрических машин, могут быть в зависимости от материала токоведущей жилы медные (Cu) или алюминиевые (Al), круглого или прямоугольного сечения. Обмоточные провода для обмоток электрических машин изготавливаются с волокнистой, эмалевой или комбинированной изоляцией .

Материалы, используемые для волокнистой изоляции:

– бумага (кабельная или телефонная);

– хлопчатобумажная пряжа;

– натуральный и искусственный шелк (капрон, лавсан);

– асбестовые и стеклянные волокна .

Эти материалы могут накладываться в один, два или несколько слоев в виде оплетки (чулка) .

Основными материалами для эмалевой изоляции являются:

– эмаль на поливинилацеталевой основе (винифлекс);

– эмаль на полиамиднорезольном лаке;

– эмаль на лаке металвин;

– эмаль на основе терефталевой кислоты;

– кремнийорганическая эмаль .

Обозначение всех марок обмоточных проводов начинается с буквы П – провод. Если следующая буква в маркировке провода стоит А, то это указывает на алюминиевую токоведущую жилу. Отсутствие буквы А говорит о том, что токоведущая жила изготовлена из меди .

Волокнистая изоляция провода имеет следующие обозначения:

Б – хлопчатобумажная пряжа;

Ш – натуральный шелк;

ШК или К – искусственный шелк (капрон);

С – стекловолокно;

А – асбестовое волокно .

Эмалевая изоляция провода имеет следующие обозначения:

ЭЛ – эмаль лакостойкая;

ЭВ – эмаль высокопрочная (винифлекс);

ЭТ – эмаль теплостойкая полиэфирная;

ЭВТЛ – эмаль полиуретановая;

ЭЛР – эмаль полиамиднорезольная .

Наличие буквы О (Д) указывает на один (два) слоя изоляции. Наличие в конце маркировке цифры, указывает: 1 – нормальная толщина изоляции; 2 – усиленная толщина .

Марки обмоточных проводов, изолированных стекловолокном и пропитанных в теплостойком лаке, имеют в своем обозначении букву К, например ПСДК .

Выбор марки провода, применяемого при ремонте обмоток электрических машин, определяется требуемым классом нагревостойкости, номинальной мощности и напряжения, допустимой толщиной изоляции (определяется коэффициентом заполнения паза или располагаемыми габаритами для размещения обмоток), а также требованиями в части влагостойкости, морозостойкости, химостойкости и механической прочности изоляции .

Эмалевая изоляция на обмоточных проводах имеет наименьшую толщину, поэтому провода, имеющие такую изоляцию, рекомендуется применять при высоком коэффициенте заполнения паза. В этом случае гладкая поверхность проводов обеспечивает легкость их укладки в пазы, а малая толщина изоляции не позволяет обмотке перегреваться, несмотря на относительно высокую теплопроводность .

Применение проводов с эмалевой изоляцией обязательно должно быть увязано с видами лаков и разбавителей, которые используются на данном электроремонтном предприятии или которыми оно может обеспечить; некоторые лаки и разбавители оказывают разрушающее действие на эмалевую изоляцию проводов. Также надо учитывать, что при температуре 160–170 °С эмалевая изоляция становится термопластичной, следовательно, провода с такой изоляцией не могут применяться для обмоток, имеющих большую окружную скорость вращения .

Наибольшую толщину изоляции имеют обмоточные провода с волокнистой и комбинированной изоляцией. Не рекомендуется использовать такие провода для обмоток электрических машин, работающих в условиях повышенной влажности и агрессивных средах. В таких условиях лучше применять провода, имеющие стеклянную изоляцию. Однако, у такой изоляции имеется существенный недостаток – низкая механическая прочность .

К готовой изоляции предъявляются следующие требования:

– слой изоляции на проводе должен иметь одинаковую толщину;

– оплетка должна быть наложена на провод плотными рядами, без ребристости, просветов и утолщений (в редких случаях в отдельных точках допускаются наплывы эмали или утолщения оплетки в пределах допусков, установленных для каждой марки размера провода) .

При выборе марки обмоточного провода следует учитывать, что цена провода одного и того же размера зависит от его марки; для электрических машин низкого напряжения стоимость провода является наиболее высокой слагающей в общей стоимости ремонта. Поэтому при выборе марки провода необходимо учитывать не только техническую, но и экономическую сторону .

2.7.1 Расчет сечения обмоточного провода После выбора марки выполняется расчет параметров обмоточного провода .

Расчетное сечение провода без изоляции определяется по формуле, мм2:

–  –  –

где К з – коэффициент заполнения паза изолированными проводниками, К з принимают равным от 0,68 до 0,72 .

Отсюда Qп К з – это активная площадь паза, то есть та площадь, которая занята в пазу непосредственно изолированными активными проводниками обмотки .

Естественно, что ее стремятся получить как можно больше. Вместе с тем при выборе К з следует помнить: если взять его больше, чем допускает изоляция паза, то возникнут трудности с укладкой секции в пазы, если меньше – это потребует занижения сечения обмоточного провода и снизит мощность двигателя .

Рекомендуемые средние значения коэффициентов заполнения паза медью даны в таблице 2.8 .

–  –  –

Меньшие значения заполнения паза берутся для меньшей мощности двигателя и пазовой изоляции на основе толстых диэлектриков, большие – при большей мощности машины и изоляции с использованием тонких диэлектриков .

По сечению провода, исходя из известного выражения площади окружности, определяется расчетный диаметр провода без изоляции, мм2:

–  –  –

При этом следует не забыть, что d из ГОСТ определяется толщиной изоляции на проводе, а она зависит от марки и сечения, а также от того, что диаметр изолированного провода должен быть на 1,5–2 мм меньше ширины шлица паза (bш ):

–  –  –

провода с одинаковыми площадями (так называемые параллельные сечения), но в общем случае их не должно быть более 4-х .

Расчетный диаметр провода с изоляцией и с учетом параллельных сечений, мм2:

<

–  –  –

где а' – число параллельных сечений .

Вновь по d выбирается в таблицах ГОСТ или справочниках стандартный диаметр провода для выбранной марки: с изоляцией d ГОСТ и диаметр провода без изоляции d ГОСТ, мм .

Если провод удовлетворяет заданному условию, определяют стандартное сечение провода без изоляции и изолированного:

–  –  –

2.7.2 Расчет размеров секций (длина витка) Определение длины витка необходимо для установки шаблона при изготовлении секций катушечных групп, а также для последующих расчетов: массы обмоточного провода, определения сопротивления постоянному току и пр .

Виток состоит из 2-х активных и 2-х лобовых частей, следовательно, средняя длина витка:

–  –  –

где la – пазовая (активная) длина витка, м;

lл – длина лобовой части витка, м .

При отсутствии дополнительных каналов на охлаждение в магнитопроводе la = l, м .

Длина лобовой части витка обмотки определяется из формулы, м:

–  –  –

где k –поправочный коэффициент;

T – средняя ширина секции, м;

l – коэффициент запаса, м .

Коэффициенты поправочный и запаса зависят от метода изготовления обмотки и количества полюсов асинхронного двигателя (таблица 2.9) .

–  –  –

Приведенные в таблице 2.9 величины k и l используются при расчете длины лобовой части двухслойных обмоток с укороченным шагом; для однослойных петлевых обмоток k и l берутся на 10–15 % больше, чем для двухслойных обмоток, а для однослойных концентрических – больше на 20–23 % .

Средняя ширина секции (под ней понимается длина дуги окружности, центр которой лежит на оси вращения ротора машины, ограниченная активными сторонами одной и той же секции) определяется по формуле (2.77), м:

–  –  –

2.8.1 Расчет массы обмоточного провода

Массу металла обмоточного провода, необходимого для изготовления обмотки, можно определить через плотность используемого материала и объем:

–  –  –

где – плотность проводникового материала, кг/м3, (для меди – 8900 кг/м3, для алюминия – 2700 кг/м3);

ПГОСТ – сечение одной жилы обмоточного провода без изоляции, м2;

ПГОСТ а а – полное сечение одного витка провода в секции, м2;

lв · Wф – длина провода обмотки одной фазы, м;

m – число фаз обмотки, шт .

Массу обмотки провода с изоляцией и с учетом «срезок» (обрезки обмоточного провода, образующиеся при выполнении технологических процессов пайки и сварки), приблизительно можно рассчитать:

–  –  –

2.8.2 Электрическое сопротивление обмотки одной фазы постоянному току в практически холодном состоянии Электрическое сопротивление обмотки одной фазы постоянному току в практически холодном состоянии необходимо определять для сравнения его с результатами измерений сопротивлений фазных обмоток отремонтированной машины при приемосдаточных и типовых испытаниях (см. ТКП 339-2011 (02230)). Сопоставление величин расчета и проведенных испытаний дает возможность выявления дефектов, допущенных при ремонте обмоток .

Электрическое сопротивление одной фазы обмотки постоянному току в холодном состоянии (R) определяется из выражения, Ом:

–  –  –

Номинальными данными называют оптимальные величины параметров, на которые рассчитана нормальная работа электрооборудования. Основные из них приводятся в паспорте (металлической пластине, прикрепленной к корпусу машины) .

У асинхронного двигателя к таким расчетным номинальным данным относятся следующие величины:

Uн – номинальное напряжение, В;

Iн – номинальный ток, А;

Рн – номинальная мощность, кВт;

fн – номинальная частота тока, Гц;

nн – номинальная частота вращения ротора, мин–1;

cos н – номинальный коэффициент мощности;

н – номинальный коэффициент полезного действия (КПД);

Y/ – схема соединения обмотки .

Оптимальность этих показателей связана: с конструкцией электромашины;

материалами, из которых она изготовлена; условиями ее работы и другими показателями .

Например, номинальная частота тока fн в первую очередь связана с ЭДС одного витка (в соответствии с формулой (2.46)): чем больше f, тем выше Е1в, а следовательно, меньше Wф (2.47), то есть больше мощность электродвигателя при тех же размерах. Но вместе с увеличением f увеличиваются потери в листах электротехнической стали, а значит, нагрев машины. Вот почему номинальная частота fн зависит от марки и толщины листов стали сердечника .

Номинальная частота вращения ротора nн предопределена частотой вращения подвижных частей механизма электродвигателя, которые он приводит в действие .

Номинальная схема соединения обмоток Y/ вытекает из требуемой величины напряжения, прилагаемой к фазной обмотке, а также условий пуска машины .

Номинальный коэффициент мощности cosн определяется рациональным соотношением между составляющими (активной Р и реактивной Q) полной мощности асинхронного двигателя S. Чем больше активная составляющая Р, тем лучше, так как будут меньше потери в сети .

Номинальный коэффициент полезного действия н зависит от потерь в электрической машине (в основном в меди обмоток – Ркз и стали магнитопровода – Рхх) .

Номинальное напряжение Uн связано с электрической прочностью изоляции (Епр) машины. Причем, чем выше напряжение, тем больше должна быть прочность, а это связано с родом и толщиной используемых в изоляции составных диэлектриков, их Епр .

Номинальный ток Iн устанавливается нагревом изоляции, в первую очередь за счет потерь в меди обмотки. Чем выше нагревостойкость изоляции и меньше потери, тем больше номинальный ток .

Номинальная мощность Рн является производной номинальных тока, напряжения, коэффициентов мощности и полезного действия, а значит, зависит от тех же показателей .

Из вышеприведенных величин Uн, fн, nн, схема соединения обмотки машины заданы заказчиком (см. начало расчета) .

2.9.1 Номинальный ток Номинальный ток двигателя можно определить как произведение плотности тока на активную площадь обмоточного провода, с учетом параллельных ветвей и сечений, А:

–  –  –

где j – плотность тока, А/мм2;

П гост – фактическое сечение провода без изоляции, мм2 ;

а – число параллельных ветвей обмотки, шт.;

а' – число параллельных сечений, шт .

Плотность тока, как и ток, в первую очередь, определяется допустимой температурой нагрева изоляции. Однако на скорость ее старения оказывают влияние также и многие другие факторы: способ пропитки обмоток, опыт работы обмотчика, охлаждение АД. Поэтому при выборе j (таблица 2.10), где они приводятся в зависимости от типа обмоток и мощности двигателей в довольно широких пределах, следует учитывать все параметры. Чтобы не допустить существенной ошибки в выборе плотности тока, найденная по формуле (2.81) величина фазного тока дополнительно проверяется по величине линейной нагрузки (таблица 2.10) .

Линейная нагрузка двигателя представляет собой произведение тока и числа активных проводников во всех пазах электромашины, приходящихся на 1 м длины окружности внутренней расточки статора машины, А/м:

–  –  –

где Nп – число активных проводников в одном пазу, шт.;

z – количество пазов магнитопровода статора, шт.;

D – внутренний диаметр расточки статора, м .

–  –  –

2.9.2 Номинальная мощность Это та мощность, которую трехфазный асинхронный двигатель будет иметь на своем валу («снимается» с вала электродвигателя) .

Для расчета номинальной мощности вначале определяется полная мощность трехфазного асинхронного двигателя, которую он забирает из сети, кВ А:

–  –  –

где Iнф – номинальный фазный ток, А;

Uнф – номинальное фазное напряжение, В .

Полученная мощность Sдв в машине идет на создание вращающегося магнитного поля, на потери и выполнение полезной работы .

Как известно из курса электротехники, реактивная составляющая этой мощности Q, затрачиваемая на создание магнитного потока (величина практически постоянная для данного магнитопровода), возвращается обратно в сеть. Это учитывается углом между полной мощностью и ее активной составляющей. Следовательно (см. треугольник мощностей, рисунок 2.24), активная составляющая Рдв (присоединенная мощность), определяется из выражения

–  –  –

Ориентировочно расчетную номинальную мощность трехфазного асинхронного двигателя (мощность, идущая на выполнение полезной работы, мощность на валу) определяют по выражению:

–  –  –

где н – номинальный коэффициент полезного действия, который учитывает все активные потери в электрической машине .

Величины коэффициента мощности cos и коэффициента полезного действия предварительно можно принять по таблице 2.11 .

Полученное значение мощности Рн (2.86) округляется до ближайшего стандартного Рн(ГОСТ), и рассчитывается номинальный фазный ток*:

–  –  –

*При расчете номинального тока I нф(гост) значения коэффициента мощности cos и коэффициента полезного действия берут из каталожных данных при 100 % нагрузке для данной модификации электродвигателя, аналогичному рассчитываемому по типу, мощности и синхронной частоте вращения магнитного поля статора .

Полученное значение номинального тока по ГОСТ необходимо проверить по допустимой линейной нагрузке:

–  –  –

Если полученное значение линейной нагрузки не входит в допустимые пределы, то необходимо изменить выбранное по справочнику значение номинальной мощности и повторить проверку .

–  –  –

Примечание: в случае, когда магнитная система ремонтируемой машины не соответствует исходной номинальной частоте вращения nн, на которую она была рассчитана, а следовательно, нарушена согласованность площадей Q, Qz, Qc, проверку линейной нагрузки после определения j проводить нерационально, можно ограничиться пределами допустимых плотностей тока (таблица 2.10) .

2.10 Перерасчеты обмоток трехфазных асинхронных электродвигателей на другие параметры 2.10.1 Перерасчет асинхронного электродвигателя на другое напряжение Для определения параметров новой обмотки пользуются формулами ранее проведенных расчетов. Число витков в обмотке одной фазы машины (2.47) и (2.37):

–  –  –

Так как при изменении напряжения старого Uфс на новое Uфн магнитная система двигателя и частота тока для рассматриваемых обмоток не меняется, то ЭДС одного витка также величина постоянная ( Е1в = 4,44 f Ф К об ) .

Следовательно, для старой обмотки:

–  –  –

Округляем до ближайшего целого и четного значения Wфн шт .

Изменение числа витков в фазе пропорционально меняет число активных проводников в одном пазу N пн :

–  –  –

Для двухслойной обмотки округляем N пн до целого четного числа .

Для однослойной обмотки округляем N пн до целого числа .

Уточняем количество витков в фазе по формуле

–  –  –

В таблицах справочников, приложениях (см. приложение 7, таблицы 14–15) принимаем новый стандартный обмоточный провод наружным диаметром с изоляцией d гост н мм и без изоляции d гост н мм и сечением П гост н мм2 .

Диаметр изолированного провода должен быть на 1,5–2 мм меньше ширины шлица паза (bш ): dн bш 1,5 .

Если учесть, что количество полюсов при новой обмотке относительно старой, не изменится, все обмоточные данные ( a, y, q, N и a ) берутся по данным старой обмотки, а значит, и схема обмотки останется прежней. Также останутся прежними: размер витка lв, масса обмоточного провода G, номинальная мощность машины Рн (так как изменение номинального тока Iн пропорционально номинальному напряжению Uн) .

В этом случае целесообразно провести проверку только сопротивления обмотки одной фазы постоянному току в холодном состоянии – R .

Сопротивление обмотки одной фазы в холодном состоянии определяется по формуле (2.80):

lв Wф R, Ом .

П гост а а 2.10 .

2 Перерасчет асинхронного электродвигателя на другую частоту вращения Как было отмечено в п. 2.5.1, при перерасчете на другую частоту вращения вначале следует уточнять допустимость такого перерасчета. Так как при изменении частоты после ремонта может иметь место «залипание» (когда ротор не проворачивается при включении машины в сеть), либо «застревание» (ротор вращается на значительно пониженных оборотах), а также может появиться «повышенный шум» .

Причинами являются наличие высших гармонических составляющих в магнитном потоке электрической машины, а они связаны с нарушением соотношения между числами зубцов статора (Z1) и ротора (Z2) магнитопровода. Для предупреждения таких явлений, как «залипание», «застревание» и «повышенный шум», необходимо выполнить проверки по условиям (2.58), (2.59) и (2.60) .

В случае если расчеты дали положительный результат, можно приступить к перерасчету обмотки путем преобразования уже известных выражений:

–  –  –

где п – поправочный коэффициент перерасчета, п 0,65 0,85 .

Изменение Wф и Wсек, а также числа активных проводников в пазу, приведет к изменению сечения обмоточного провода Пр мощности двигателя машины Рн .

–  –  –

Схема обмотки при переходе на другую частоту вращения поменяется, значит необходимо рассчитать все недостающие обмоточные данные .

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Сердешнов, А. П. Ремонт электрооборудования в 2 частях. Часть 1. Ремонт электрических машин : учебное пособие для студентов энергетических специальностей учреждений, обеспечивающих получение высшего образования / А. П. Сердешнов. – Минск : ИВЦ Минфина, 2006. – 296 с .

2. Расчеты электрооборудования при ремонте : учебно-методическое пособие к практическим занятиям по курсу «Ремонт электрооборудования»/ БГАТУ, кафедра электроснабжения ; сост. : А. П. Сердешнов, О. Ю. Селицкая. – Минск :

БГАТУ, 2007. – 125 с .

3. Алиев, И. И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию (5-е изд. испр.) / Серия «Справочники». – Ростов н/Д : Феникс, 2004. – 480 с .

4. Лихачев, В. Л. Справочник обмотчика асинхронных электродвигателей / В. Л. Лихачев. – М. : Солон-Р, 2004. – 240 с .

5. Кисаримов, Р. А. Ремонт электрооборудования. Справочник. В 3-х томах .

Том 1 / Р. А. Кисаримов. – М. : ИП Радиософт, 2005. – 540 с .

6. Общие требования к организации проектирования и правила оформления дипломных и курсовых проектов (работ) : учебно-методическое пособие / В. В. Гурин, Е. С. Якубовская, И. П. Матвеенко [и др.]. – Минск : БГАТУ, 2014. – 144 с .

7. Быстрицкий, Г. Ф. Энергосиловое оборудование промышленных предприятий : учебное пособие / Г. Ф. Быстрицкий. – М. : ACADEMIA, 2003. – 304 с .

8. Правила эксплуатации электроустановок потребителей: обязательны для всех потребителей электроэнергии независимо от их ведомственной принадлежности и форм собственности. – 5-е изд., перераб. и доп. – М. : Энергосервис, 2000. – 287 с .

Технические нормативные правовые акты

9. ГОСТ 21.101–93 СПДС. Основные требования к рабочей документации :

система проектной документации для строительства / МНТКС. – Взамен ГОСТ 21.10479, ГОСТ 21.105–79, ГОСТ 21.201–78, ГОСТ 21.202–78. – Минск, 1995. – 44 с .

10. ТПК 339–2011 (02230) «Электроустановки на напряжение до 750 кВ .

Линии электропередачи воздушные и токопроводы, устройства распределительные и трансформаторные подстанции, установки электросиловые и аккумуляторные, электроустановки жилых и общественных зданий. Правила устройства и защитные меры электробезопасности. Учет электроэнергии. Нормы приемо-сдаточных испытаний». – Введ. 2011-12-01 ; введен впервые. – Минск : Минэнерго, 2011. – 594 с .

11. ТПК 181–2009 (02230) «Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей». – Введ. 2009-09-01 ; введен впервые с отменой Правил технической эксплуатации электрооборудования потребителей, утвержденных приказом Министерства энергетики СССР от 15 июня 1989 г. № 347. – Минск :

Минэнерго, 2009. – 326 с .

–  –  –

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АГРАРНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

–  –  –

*Примечание. Размеры магнитопровода и его паза:

D – внутренний диаметр сердечника статора, мм; Da – внешний диаметр сердечника статора, мм;

l – полная длина сердечника статора, мм; z1/z2 – число зубцов статора/число зубцов ротора;

b – больший размер ширины паза, мм; b' – меньший размер ширины паза, мм; bш – ширина шлица паза, мм; h – полная высота паза, мм; e – высота усика паза, мм; – толщина листов стали, мм .

Содержание пояснительной записки: 1. Обмер магнитопровода и обработка полученных данных. 2. Обоснование выбора типа статорной обмотки. 3. Расчет обмоточных данных .

4. Принцип построения схемы статорной обмотки трехфазного асинхронного электродвигателя .

5. Расчет параметров обмотки: Wф, Wсек, Nп. 6. Выбор изоляции паза и лобовых частей обмотки .

7. Выбор марки и расчет сечения обмоточного провода. Расчет размеров секций. 8. Определение массы обмоточного провода G (кг); сопротивления обмотки одной фазы постоянному току в практически холодном состоянии R (Ом). 9. Расчет номинальных данных. 10. Перерасчеты обмоток трехфазных асинхронных электродвигателей на другие параметры. 11. Расчет обмоточных данных, для построения развернутой схемы статорной обмотки по заданию на перерасчет .

12. Заключение. 13. Литература .

Перечень графического материала: ЛИСТ 1 (формат А1) – чертеж развернутой схемы двухслойной петлевой статорной обмотки с укороченным шагом по заданию основного расчета на синхронную частоту вращения магнитного поля статора n (мин–1) с указанием основных обмоточных данных и векторной диаграммы токов для принятого момента времени t1. ЛИСТ 2 (формат А4) – чертеж развернутой схемы статорной обмотки в соответствии с заданием на перерасчет на синхронную частоту вращения магнитного поля статора n(мин–1) с указанием основных обмоточных данных и векторной диаграммы токов для принятого момента времени t1 .

Руководитель курсовой работы:____________________________________________

Календарный график работы: пункты 1–4 (25 %)_______; пункт 5 (20 %)______; пункты 6–8 (20 %)_______; пункты 9–11 (20 %)________; пункты 12–13 (15 %)______ .

ЛИТЕРАТУРА

1. Сердешнов, А. П. Ремонт электрооборудования в 2 частях. Часть 1. Ремонт электрических машин :

учебное пособие для студентов энергетических специальностей учреждений, обеспечивающих получение высшего образования / А. П. Сердешнов. – Минск : ИВЦ Минфина, 2006. – 296 с .

2. Алиев, И. И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию (5-е изд. испр.)/ Серия «Справочники». – Ростов н/Д : Феникс, 2004. – 480 с., ил .

3. Лихачев, В. Л. Справочник обмотчика асинхронных электродвигателей / В. Л. Лихачев. – М. : Солон-Р, 2004. – 240 с .

–  –  –

РЕФЕРАТ Курсовая работа выполнена в объеме: расчетно-пояснительная записка на ____ страницах печатного текста, таблиц – ____, рисунков – ____, графическая часть на 2 листах, в том числе формата А1 – 1 лист, формата А4 – 1 лист .

Ключевые слова: асинхронный электродвигатель переменного тока с короткозамкнутым ротором, обмоточные данные, переменный магнитный поток, вращающееся переменное магнитное поле, изоляционные материалы и обмоточные провода, номинальные данные .

В курсовой работе, в соответствии с заданием, определены площади магнитной системы, через которые проходит переменный магнитный поток, выполнены расчеты обмоточных данных, на которые выполнены развернутые схемы обмоток. Определены все основные параметры статорной обмотки, выбраны оптимальные магнитные нагрузки, установлены номинальные данные электродвигателя .

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 СОДЕРЖАНИЕ Введение

1. Обмер магнитопровода и обработка полученных данных

2. Обоснование выбора статорной обмотки

3. Расчет обмоточных данных

4. Принцип построения схемы статорной обмотки трехфазного асинхронного электродвигателя

5. Расчет параметров обмотки Wф, Nп, W(2)сек

6. Выбор изоляции паза и лобовых частей

7. Выбор марки и расчет сечения обмоточного провода .

Расчет размеров секций

8. Определение массы обмоточного провода и сопротивления обмотки постоянному току в практически холодном состоянии

9. Расчет номинальных данных

10. Перерасчеты обмоток трехфазных асинхронных электродвигателей на другие параметры

11. Расчет обмоточных данных для построения развернутой схемы статорной обмотки по заданию на перерасчет

12. Заключение

13. Литература

–  –  –

1. Проектной документации присваивают обозначение, состоящее из базового цифрового обозначения, и через дефис – буквенного обозначения (см. структуру обозначения) .

Структура базового обозначения при курсовом проектировании:

Х1Х2.Х3Х4.Х5Х6Х7.Х8Х9 – Х10Х11Х12, где Х1Х2 – индекс работы: 03 – курсовая работа;

Х3Х4 – индекс кафедры;

Х5Х6Х7 – номер варианта по заданию;

Х8Х9 – год разработки (две последние цифры года);

Х10Х11Х12 – для текстовых материалов – ПЗ, для графических материалов – марка разрабатываемого чертежа .

Примечание. Индекс кафедры электроснабжения – 53 .

Форма 1 основной надписи, которая применяется для листов графической части и листа ведомости комплекта проектной документации

–  –  –

Содержание пояснительной записки: 1. Обмер магнитопровода и обработка полученных данных. 2. Обоснование выбора типа статорной обмотки. 3. Расчет обмоточных данных .

4. Принцип построения схемы статорной обмотки трехфазного асинхронного электродвигателя .

5. Расчет параметров обмотки: Wф, Wсек, Nп. 6. Выбор изоляции паза и лобовых частей обмотки .

7. Выбор марки и расчет сечения обмоточного провода. Расчет размеров секций. 8. Определение массы обмоточного провода G (кг); сопротивления обмотки одной фазы постоянному току в практически холодном состоянии R (Ом). 9. Расчет номинальных данных. 10. Перерасчеты обмоток трехфазных асинхронных электродвигателей на другие параметры. 11. Расчет обмоточных данных, для построения развернутой схемы статорной обмотки по заданию на перерасчет .

12. Заключение. 13. Литература .

Перечень графического материала: ЛИСТ 1 (формат А1) – чертеж развернутой схемы двухслойной петлевой статорной обмотки с укороченным шагом по заданию основного расчета на синхронную частоту вращения магнитного поля статора n (мин–1) с указанием основных обмоточных данных и векторной диаграммы токов для принятого момента времени t1. ЛИСТ 2 (формат А4) – чертеж развернутой схемы статорной обмотки в соответствии с заданием на перерасчет на синхронную частоту вращения магнитного поля статора n(мин–1) с указанием основных обмоточных данных и векторной диаграммы токов для принятого момента времени t1 .

Руководитель курсовой работы:____________________________________________

Календарный график работы: пункты 1–4 (25 %)_______; пункт 5 (20 %)______; пункты 6–8 (2 0%)_________; пункты 9–11 (20 %)_________; пункты 12–13 (15 %)_______ .

ЛИТЕРАТУРА 1 Сердешнов, А. П. Ремонт электрооборудования в 2 частях. Часть 1.

Ремонт электрических машин :

учебное пособие для студентов энергетических специальностей учреждений, обеспечивающих получение высшего образования / А. П. Сердешнов. – Минск : ИВЦ Минфина, 2006. – 296 с .

2. Алиев, И. И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию (5-е изд. испр.) / Серия «Справочники». – Ростов н/Д : Феникс, 2004. – 480 с., ил .

3. Лихачев, В. Л. Справочник обмотчика асинхронных электродвигателей / В. Л. Лихачев. – М. : Солон-Р, 2004. – 240 с .

–  –  –

Курсовая работа выполнена в объеме: расчетно-пояснительная записка на 42 страницах печатного текста, таблиц – 3, рисунков – 5, графическая часть на 2 листах, в том числе формата А1 – 1 лист, формата А4 – 1 лист .

Ключевые слова: асинхронный электродвигатель переменного тока с короткозамкнутым ротором, обмоточные данные, переменный магнитный поток, вращающееся переменное магнитное поле, изоляционные материалы и обмоточные провода, номинальные данные .

В курсовой работе, в соответствии с заданием, определены площади магнитной системы, через которые проходит переменный магнитный поток, выполнены расчеты обмоточных данных, на которые выполнены развернутые схемы обмоток. Определены все основные параметры статорной обмотки трехфазного АД с короткозамкнутым ротором, выбраны оптимальные магнитные нагрузки, установлены номинальные данные электродвигателя .

СОДЕРЖАНИЕ Введение

1. Обмер магнитопровода и обработка полученных данных

2. Обоснование выбора статорной обмотки

3. Расчет обмоточных данных

4. Принцип построения схемы статорной обмотки трехфазного асинхронного электродвигателя

5. Расчет параметров обмотки Wф, Nп, W(2)сек

6. Выбор изоляции паза и лобовых частей

7. Выбор марки и расчет сечения обмоточного провода. Расчет размеров секций

8. Определение массы обмоточного провода и сопротивления обмотки постоянному току в практически холодном состоянии

9. Расчет номинальных данных

10. Перерасчеты обмоток трехфазных асинхронных электродвигателей на другие параметры

11. Расчет обмоточных данных для построения развернутой схемы статорной обмотки по заданию на перерасчет

12. Заключение

13. Список использованных источников

–  –  –

Трехфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором являются одними из самых распространенных типов двигателей переменного тока. Они применяются для привода огромного числа механизмов в промышленности и сельском хозяйстве .

Известно, что нормируемый срок эксплуатации электрических двигателей составляет около 15 лет. В среднем же реальный срок службы асинхронных электродвигателей в специфических условиях сельского хозяйства составляет всего 2–4 года .

Вышедшие из строя электродвигатели требуют частичного или капитального ремонта, своевременность проведение которого позволяет снизить простои технологического оборудования и потери готовой продукции .

Качественное проведение ремонта невозможно без основательных знаний по технологии ремонтных работ и методике расчетов обмоточных данных электродвигателя .

Выполнение данной курсовой работы позволяет изучить методику расчета статорной обмотки трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, знание которой позволит, в случае необходимости, самостоятельно выполнить все необходимые работы по перемотке электрической машины и суметь подобрать нужные рабочие параметры машины, соответствующие технологическому процессу .

–  –  –

Обмер магнитопровода ремонтируемой машины (рисунок 1.1) выполняется при помощи линеек, штангенциркуля, угольников .

Для выполнения последующего расчета необходимо знать следующие размеры и данные:

D – внутренний диаметр сердечника статора, мм;

D a – внешний диаметр сердечника статора, мм;

l – полная длина сердечника статора, мм;

– толщина листов электротехнической стали, мм;

h – высота паза (зубца), мм;

e – высота усика паза, мм;

z1 – число пазов (зубцов) статора, шт .

n – частота вращения магнитного поля статора, мин–1;

f – частота питающей сети, Гц .

Также устанавливается род изоляции между листами электротехнической стали .

В соответствии с заданием на курсовую работу, вышеуказанные габаритные размеры и необходимые для расчета данные равны:

D = 130 мм; D a = 225 мм; l = 130 мм; = 0,5 мм; h = 16,5 мм; z1 = 24;

n = 1500 мин–1; f = 50 Гц; e = 0,9 мм; изоляция – оксидная пленка .

–  –  –

Величину полюсного деления находим по выражению (2.2), предварительно определив число пар полюсов, соответствующее заданной частоте вращения магнитного поля статора по формуле (2.3). Так как по заданию нет данных о наличии дополнительных поперечных каналов на охлаждение, приравниваем расчетную длину магнитопровода lр к полной длине магнитопровода l по варианту задания .

–  –  –

1.2 Площадь полюса в зубцовой зоне

Площадь полюса в зубцовой зоне определяется относительно количества зубцов, приходящихся на один полюс и площади одного зуба по выражению (2.5):

–  –  –

Для выполнения расчета сначала находим активную длину магнитопровода la (2.7). Для этого по таблице 2.1 определяем значение коэффициента Кс .

При = 0,5 мм и изоляции – оксидная пленка, Кс = 0,95 .

–  –  –

1.4 Площадь паза в свету

Площадь паза в свету определяем для профиля «а» (рисунок 2.2):

Для определения площади паза овальной (грушевидной) формы необходимо располагать следующими размерами:

b – больший размер ширины паза, мм;

b' – меньший размер ширины паза, мм;

b ш – ширина шлица паза, мм;

h – полная высота паза, мм;

e – высота усика паза, мм;

–  –  –

Выбору типа статорной обмотки должно предшествовать технико-экономическое обоснование. Поэтому, первое, к чему предъявляют требования, это:

– экономическая целесообразность изготовления обмотки;

– расход обмоточного провода (должен быть минимальным) .

Также на выбор типа статорной обмотки влияет:

– номинальные мощность и напряжение;

– форма паза магнитопровода;

– достоинства и недостатки сравниваемых типов обмоток;

– техническая возможность выполнения выбранного типа обмотки в данных производственных условиях .

Для того, чтобы не выполнять выбор статорной обмотки и производить последующие расчеты в условиях неопределенности, принимаем следующие допущения:

– рассматриваемый электродвигатель относится к серии АИ основного исполнения;

– данный электродвигатель эксплуатируется в сухом помещении, не содержащем агрессивных и химически-активных сред, и отработал около половины своего ресурса;

– ремонт данного электродвигателя выполняется силами энергетической службы эксплуатирующего предприятия .

Номинальное фазное напряжение и форма паза магнитопровода статора указана в задании .

Определим, к какому диапазону по мощности относится рассчитываемый электродвигатель .

Приблизительную полную мощность электродвигателя Sдв, кВА, найдем по зависимости от внутреннего диаметра магнитопровода Sдв = f (D) (рисунок 2.20): для D = 130 мм (согласно задания) и Р = 2 (таблица 1.1) – S дв 4кВА, то есть электродвигатель относится к машинам средней мощности .

Для перемотки примем к рассмотрению двухслойную петлевую равносекционную обмотку с укороченным шагом. Способ выполнения обмотки шаблонно-всыпная .

У двухслойной обмотки уменьшение коэффициента заполнения паза вследствие наличия межслоевой изоляции, а, следовательно, и мощности машины, компенсируется возможностью укорочения шага, что позволяет:

Лист 03.53 .

201.18 – ПЗ Изм. Колич. Лист № док. Подпись Дата снизить расход обмоточного провода за счет уменьшения лобовой части секции; образовать большее число параллельных ветвей, снижая ток в проводе обмотки, а, соответственно, и нагрев, замедляя процесс старения изоляции;

выполнить обмотку почти с любой дробностью числа пазов на полюс и фазу q, что позволяет изготовить при ремонте обмотку для другой частоты вращения ротора; существенно снизить высшие гармонические составляющие и приблизить форму поля к синусоиде, что позволяет снизить потери в магнитопроводе .

Некоторая сложность укладки последних секций при изготовлении двухслойной статорной обмотки и необходимость поднимать целый шаг обмотки при повреждении нижней стороны секции компенсируется простотой технологического процесса изготовления катушек, так как многие операции можно механизировать, что немаловажно с учетом места проведения ремонта и способа изготовления обмотки .

3 РАСЧЕТ ОБМОТОЧНЫХ ДАННЫХ

Шаг обмотки (полюсное деление, выраженное числом зубцов), определяем по формуле (2.16):

–  –  –

где (2) – количество слоев обмотки;

m – число фаз электродвигателя (по заданию), m = 3 .

Число пазов на полюс и фазу q, определяется по формуле (2.23):

–  –  –

Обмотка рассредоточенная, в катушечных группах по 2 секции .

Число электрических градусов на один паз,, эл.

град., определяется по формуле (2.25):

–  –  –

До выбора сечения обмоточного провода, предварительно принимаем число параллельных ветвей а = 1 .

4 ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ СХЕМЫ СТАТОРНОЙ ОБМОТКИ

ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

–  –  –

Согласно полученному расчету, первую активную сторону второй катушечной группы фазы помещаем через 6 пазов, то есть в 7-й паз, вторую активную сторону первой секции второй катушечной группы фазы «А» помещаем через у = 5 в паз 12 .

Тогда третья катушечная группа фазы «А» займет пазы 13 и 18, 14 и 19 .

Четвертая катушечная группа займет пазы 19 и 24, 20 и 1 .

Правило соединения катушечных групп внутри фазы для двухслойных обмоток: конец предыдущей соединяется с концом последующей, начало предыдущей – с началом следующей (п. 2.3.5) .

Начало фазы «А», паз 1 – U1 .

Соединяем начала 7 и 13 .

Соединяем концы 7 и 13, 19 и 1 .

Конец фазы «А», паз 19 – U2 .

Построение фазы «В». Начало первой секции первой катушечной группы фазы «В» должно располагаться, как было рассчитано выше, относительно фазы «А» через 4 паза, то есть с 5-го.

Внутрифазно расположение катушечных групп не имеет отличий от построения, рассмотренного для фазы «А»:

Первая катушечная группа фазы «В» займет пазы 5 и10, 6 и11;

Вторая катушечная группа займет пазы 11 и 16, 12 и 17;

Лист 03.53 .

201.18 – ПЗ Изм. Колич. Лист № док. Подпись Дата Третья катушечная группа займет пазы 17 и 22, 18 и 23;

Четвертая катушечная группа займет пазы 23 и 4, 24 и 5 .

Внутрифазное соединение для фазы «В»:

Начало фазы «В», паз 5 – V1 .

Соединяем начала 11 и 17 .

Соединяем концы 11 и 17, 23 и 5 .

Конец фазы «B», паз 23 – V2 .

Построение фазы «С». Начало первой секции первой катушечной группы фазы «С» должно располагаться, как было рассчитано выше, относительно фазы «А» через 8 пазов, то есть с 9-го.

Внутрифазное размещение катушечных групп также должно быть выполнено по аналогии с фазами «А» и «В»:

Первая катушечная группа фазы «С» займет пазы 9 и14, 10 и 15;

Вторая катушечная группа займет пазы 15 и 20, 16 и 21;

Третья катушечная группа займет пазы 21 и 2, 22 и 3;

Четвертая катушечная группа займет пазы 3 и 8, 4 и 9 .

Внутрифазное соединение для фазы «C»:

Начало фазы «C», паз 9 – W1 .

Соединяем начала 15 и 21 .

Соединяем концы 15 и 21, 3 и 9 .

Конец фазы «C», паз 3 – W2 .

Полностью выполненная двухслойная статорная обмотка с укороченным шагом при z = 24 и n = 1500 мин–1 показана на рисунке 4.1 (Лист № 1 графической части) .

–  –  –

Так как обмотка необходима равносекционная, а часть витка невозможно уложить в пазы магнитопровода, округляем число витков до ближайшего целого четного числа: Wф = 174 шт .

Число активных проводников в пазу Nп, шт., определяется по формуле (2.52):

–  –  –

Так как обмотка двухслойная, полученное значение числа активных проводников в одном пазу округляем до ближайшего целого четного числа:

Nп = 44 .

Уточняем число витков на фазу, используя выражение (2.53):

–  –  –

Анализ полученных результатов показывает, что магнитная нагрузка в зубцовой зоне превышает допустимую (таблица 2.5). Необходимо увеличить количество активных проводников в пазу и повторить расчет, пока магнитные нагрузки на участках не попадут в допустимые пределы .

Повторные расчеты проводятся аналогично приведенному. Результаты расчета приведены в таблице 5.1

–  –  –

По анализу таблицы 5.1 принимаем к дальнейшему расчету число активных проводников в одном пазу N п = 50, так как при этом числе нагрузки в магнитной цепи сердечника не превышают допустимых пределов, а нагрузка в спинке статора практически в два раза меньше нижней границы допустимого интервала. Последнее говорит, что магнитопровод рассчитываемой машины не соответствует запроектированной частоте вращения (см. п. 2.5.2) .

(2)

Число витков в секции Wсек, шт., определяем по формуле (2.67):

–  –  –

Электрическая изоляция обмотки является одним из важнейших элементов электрической машины, от которой в значительной степени зависит надежность в эксплуатации. Поэтому при выборе марки и толщины электроизоляционных материалов, кроме номинальных параметров необходимо учитывать комплекс факторов, сопровождающих работу электродвигателя .

Это загрузка машины, режим и условия ее работы, температура и чистота окружающей среды .

Условия эксплуатации рассчитываемого электродвигателя (пункт 2) и класс нагревостойкости изоляции (пункт 5) приняты ранее. Классу нагревостойкости В соответствует температура 130 °С .

6.1 Изоляция паза 6.1.1 Пазовая гильза Основное назначение изоляции – предотвращение замыкания обмотки на корпус электродвигателя. Изоляционные материалы должны обладать высокой электрической и механической прочностью и не разрушаться при укладке секций обмотки .

Изоляция пазовой гильзы выполняется из трех слоев диэлектриков (рисунок 6.1):

– первый слой, укладываемый на дно паза, предназначен для защиты второго слоя от повреждения листами электротехнической стали, то есть назначение этого слоя – обеспечение требуемой механической прочности;

– второй слой по назначению является основной электрической изоляцией;

– третий слой по своему назначению служит защитой второго слоя от повреждений активными проводниками, помещаемыми в паз, то есть обеспечивает требуемую механическую прочность .

С учетом вышеизложенного, принимаем:

первый слой – пленкосинтокартон ПСК-ЛП, 1 = 0,3 мм, Епр1=40 кВ/мм;

второй слой – синтетическая пленка ПЭТ-Э, 2 = 10 мкм, Епр2=120 кВ/мм;

третий слой – пленкосинтокартон ПСК-ЛП, 3 = 0,25 мм, Епр3=40 кВ/мм .

Электрическая прочность слоя Епрi, кВ, определяется по формуле (2.69):

–  –  –

Согласно ТКП 339-2011 (02230), п. 4.4.5.3 «Испытание повышенным напряжением частотой 50 Гц», табл. 4.4.12. для электродвигателей переменного тока с номинальным напряжением до 1 кВ и мощностью от 1 до 1000 кВт, испытательное напряжение находится по выражению: U исп = 0,8(2Uном+1) .

Для нашего расчета: U исп = 0,8(2Uном + 1) = 0,8(2 · 0,4 + 1) = 1,44 кВ .

Выполним проверку по условию (2.70):

–  –  –

6.2 Изоляция лобовых частей Назначение междуфазных прокладок – предотвращение замыкания соседних катушек, принадлежащих разным фазам .

Длина междуфазных прокладок определяется шагом обмотки, а ширина – вылетом лобовых частей. Форма прокладок должна повторять форму лобовых частей обмотки с припуском 5–7 мм по всему контуру .

Принимаем трехслойную конструкцию прокладок, слои склеиваются лаком:

первый слой – механическая защита второго проводом нижней катушки;

второй слой – основная электрическая изоляция;

третий слой – механическая защита второго проводом верхней катушки .

С учетом вышеизложенного, принимаем:

первый слой – пленкоасбестокартон, 1 = 0,3 мм, Епр1 = 25 кВ/мм;

второй слой – стеклоткань ЛСБ 120/130, 2 = 0,15 мм, Епр2 = 4 кВ/мм;

третий слой – пленкоасбестокартон, 3 = 0,3 мм, Епр3 = 25 кВ/мм .

Найдем электрическую прочность каждого слоя по формуле (2.69):

–  –  –

6.3 Изоляция внутримашинных соединений Назначение изоляции – механическая защита мест соединений и выходных концов. Материал должен обладать механической прочностью и эластичностью .

В местах, где нет механического воздействия при увязке схемы, принимаем электроизоляционную трубку ТЭС: толщина стенки 0,5 мм, внутренний диаметр 1,5 мм .

В местах, где имеется механическое воздействие, принимаем электроизоляционную трубку ТРФ: толщина стенки 0,6 мм, внутренний диаметр 1,7 мм .

7 ВЫБОР МАРКИ И РАСЧЕТ СЕЧЕНИЯ ОБМОТОЧНОГО

ПРОВОДА. РАСЧЕТ РАЗМЕРОВ СЕКЦИЙ

Выбор марки обмоточного провода производится по параметрам, изложенным выше (пункт 6), для выбора изоляции .

В соответствии с классом нагревостойкости принимаем провод марки ПЭТВ-2 .

–  –  –

где k – поправочный коэффициент, с учетом условий проведения ремонтных работ (пункт 2), принимаем k = 1,35 (таблица 2.9);

l – коэффициент запаса, с учетом вышеизложенного, принимаем l 0,03м .

–  –  –

8 ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ ОБМОТОЧНОГО ПРОВОДА G (КГ);

СОПРОТИВЛЕНИЯ ОБМОТКИ ОДНОЙ ФАЗЫ ПОСТОЯННОМУ

ТОКУ В ПРАКТИЧЕСКИ ХОЛОДНОМ СОСТОЯНИИ R (ОМ)

Масса металла обмотки G, кг, определяется по формуле (2.79):

–  –  –

1,25 ПЭТВ 2 1,23 1 .

1,35

9 РАСЧЕТ НОМИНАЛЬНЫХ ДАННЫХ

К расчетным номинальным данным асинхронного электродвигателя относятся следующие величины:

Uн – номинальное напряжение, В (задание);

Iн – номинальный ток, А;

Рн – номинальная мощность, кВт;

fн – номинальная частота тока, Гц (задание);

nн – номинальная частота вращения ротора, мин–1 ;

cos н – номинальный коэффициент мощности;

н – номинальный коэффициент полезного действия (КПД);

Y/ – схема соединения обмотки (задание) .

–  –  –

Так как линейная нагрузка не соответствует допустимым пределам, то А = (25 – 30)·10-3 А/м (таблица 2.10), необходимо увеличить плотность тока и провести перерасчет .

С учетом состояния машины (пункт 2), принимаем j = 8 А/мм2. По формуле (2.82) определяем номинальный фазный ток:

–  –  –

где cos н – коэффициент мощности электродвигателя, с учетом приблизительной полной мощности (пункт 2) и номинальной частоты вращения магнитного поля (задание), принимаем cos н 0,83 (таблица 2.11):

–  –  –

Линейная нагрузка не соответствует допустимым пределам, но повышение номинальной мощности на ступень даст превышение линейной нагрузки сверхдопустимых норм .

Фактическая плотность тока j ф, A/ мм 2 (2.89):

–  –  –

10.1 Перерасчет обмотки на другое напряжение Так как параметры старой обмотки известны, проведем перерасчет .

Перерасчет обмотки можно производить согласно методике, приведенной в пункте 2.10 данных методических указаний по формулам (2.90–2.95) .

Определим новые параметры обмотки:

– число витков в обмотке одной фазы:

–  –  –

– выбираем марку и сечение обмоточного провода: так как в нашем случае перерасчет делается с переходом на более низкий уровень напряжения, и условия работы для электродвигателя, принятые нами ранее, останутся без изменений, изоляция на проводе может остаться прежней, поэтому мы можем оставить выбранную ранее марку провода ПЭТВ-2;

– новое сечение обмоточного провода:

–  –  –

По [1, приложение 7, таблица 5] принимаем провод с параметрами:

dгост = 1,7 мм; dгост = 1,81 мм; ПГОСТ = 2,57 мм2; ПГОСТ = 2,26 мм2 .

Возможность укладки провода в паз проверяется по условию (2.73):

–  –  –

где bш – ширина шлица паза, мм (задание) .

1,81 4,0 (1,5...2,0) .

Условие (2.73) выполняется .

Все обмоточные данные и параметры витка секции остаются неизменными, а также не меняется и номинальная мощность электродвигателя;

– сопротивление обмотки одной фазы в холодном состоянии определяем по формуле (2.80):

–  –  –

1,7 ПЭТВ 2 2,26 .

1,81

10.2 Перерасчет обмотки на другую частоту вращения Данный перерасчет необходимо начинать с проверки возможности использования данного магнитопровода техническому заданию на новую частоту вращения переменного магнитного поля в расточке статора. Связано это с тем, что при переходе на новую частоту вращения может наблюдаться «прилипание» ротора в момент пуска, «застревание» ротора (при переходе на пониженную частоту по отношению к начальной частоте вращения) и «повышенный шум» при работе машины .

–  –  –

Данные условия выполняются .

Вывод: несмотря на то, что выполненные проверки на застревание ротора и на наличие повышенного шума при работе машины удовлетворяют поставленным условиям, проверка на прилипание ротора при пуске полностью не прошла, так как при i = 3 условие z 2 2 p3i не выполняется. Следовательно, новая обмотка на nн = 3000 мин–1 при z2 18 на данном магнитопроводе невыполнима .

Так как перерасчет обмотки проводится на частоту вращения большую заданной, 3000 1500, то есть nн nс, то для перерасчета воспользуемся выражениями (2.99–2.100):

– число витков в одной секции новой обмотки:

–  –  –

По [1, приложение 7, таблица 5] принимаем провод с параметрами:

dгост = 1,6 мм; dгост = 1,71 мм; ПГОСТ = 2,29 мм2; ПГОСТ = 2,00 мм2 .

Возможность укладки провода в паз проверяется по условию (2.73):

–  –  –

1,6 ПЭТВ 2 2,00 .

1,71 Схема обмотки при переходе на другую частоту вращения поменяется, значит необходимо рассчитать новые обмоточные данные:

– полный (диаметральный) шаг обмотки:

–  –  –

– число параллельных ветвей с учетом вышеприведенного расчета принимаем а = 1;

– рассчитаем длину витка одной секции для новой обмотки:

Длину активной части витка принимаем равной расчетной длине магнитопровода, так как, согласно заданию, магнитопровод статора не имеет поперечных каналов охлаждения:

–  –  –

То есть, начало фазы «B» относительно начала фазы «А» должно располагаться через 8 пазов, в 9-м пазу .

Начало фазы «С» относительно начала фазы «А» должно располагаться через 16 пазов, в 17-м пазу .

Первую активную сторону секции первой катушечной группы фазы «А»

помещаем, как указывалось выше, в паз 1, вторую активную сторону этой секции помещаем через у = 12 зубцов в 13-й паз, вторая секция первой катушечной группы фазы «А» будет занимать соответственно пазы 2 и 14, третья – 3 и 15, четвертая – 4 и 16 .

На одну фазу, как было рассчитано выше, приходится 1 катушечная группа .

Начало фазы «А», паз 1 – U1 .

Конец фазы «А», паз 16 – U2 .

Построение фазы «В». Начало первой секции первой катушечной группы фазы «В» должно располагаться, как было рассчитано выше, относительно фазы «А» через 8 пазов, то есть с 9-го. На фазу «В», согласно расчету, приходится тоже одна катушечная группа, которая займет пазы: 9 и 21, 10 и 22, 11 и 23, 12 и 24 .

Начало фазы «В», паз 9 – V1 .

Конец фазы «B», паз 24 – V2 .

–  –  –

В курсовой работе была освоена методика расчета статорной обмотки трехфазного асинхронного электродвигателя при отсутствии паспортных и обмоточных данных, при которых электродвигатель эксплуатировался до ремонта .

Согласно техническому заданию, был произведен расчет магнитной системы машины, поступившей в ремонт, определены обмоточные данные для построения схемы обмотки, выбраны изоляционные материалы и обмоточный провод для изготовления обмотки, соответствующие предложенным рабочим параметрам машины и ее условиям эксплуатации .

В процессе расчета была выявлена взаимосвязь между основными параметрами электродвигателя, найдено решение по определению оптимального варианта значений электромагнитных нагрузок и по номинальным данным машины, составлено задание обмотчику .

Лист 03.53 .

201.18 – ПЗ Изм. Колич. Лист № док. Подпись Дата

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Сердешнов, А. П. Ремонт электрооборудования в 2 частях. Часть 1 .

Ремонт электрических машин : учебное пособие для студентов энергетических специальностей учреждений, обеспечивающих получение высшего образования / А. П. Сердешнов. – Минск : ИВЦ Минфина, 2006. – 296 с .

2. Алиев, И. И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию (5-е изд. испр.) / И. И. Алиев. – Ростов н/Д : Феникс, 2004. – 480 с., ил. – (Серия «Справочники») .

3. Лихачев, В. Л. Справочник обмотчика асинхронных электродвигателей / В. Л. Лихачев. – М. : Солон-Р, 2004. – 240 с .

4. Общие требования к организации проектирования и правила оформления дипломных и курсовых проектов (работ) : учебно-методическое пособие / В. В. Гурин, Е. С. Якубовская, И. П. Матвеенко [и др.]. – Минск : БГАТУ, 2014. – 144 с.



Похожие работы:

«ЗОНАЛЬНАЯ НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА ВОРОНЕЖСКОГО ГОСУНИВЕРСИТЕТА. ХРОНИКА СОБЫТИЙ 1802 Торжественное открытие русским правительством Императорского Дерптского (Юрьевского) университета (21-22 апреля). Император Александр I в день своего рождения официально взял университет под свою защиту и покровительство (12 декабря). 1802Годы рабо...»

«Электрик Инфо http://electrik.info Я электрик 2.0 в VK https://vk.com/yaelectriknew Май, 2018 г.СОДЕРЖАНИЕ: 1. Система заземления ТТ – устройство и особенности 3 использования 2. Как повысить и понизить напряжение 14 3. Энергосберегающие ламп...»

«УДК 336.647 © Адамов Н.А., Заведующий кафедрой финансового менеджмента и налогового консалтинга Российский университет кооперации, Россия, info@itkor.ru © Кислова Ю.Е., Старший научный сотрудник, к.э.н., Институт исследования товародвижения и конъюнктуры оптового р...»

«Старооскольский технологический институт им. А.А. Угарова (филиал) федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Кафедра высшей математики Е.М. Богатов, Р.Р. Мухин ЛИНЕЙНА...»

«ОАО "Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники – ВНИИМТ" В данном документе представлена информация по работам, выполненным в центре новых систем охлаждения и технологий термоупрочнения металлов ОАО "Научно-исследовательский институт металлургической теплотехники" (ОАО "ВНИИМТ"). По воп...»

«КУКЛИНА Александра Александровна РАСЧЕТНО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ КИНЕТИКА БЕЙНИТНОГО ПРЕВРАЩЕНИЯ СРЕДНЕУГЛЕРОДИСТЫХ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ В ИЗОТЕРМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ И ПРИ НЕПРЕРЫВНОМ ОХЛАЖДЕНИИ 05.16.01 – Металловедение и термическая обработка металлов и сплавов АВТОР...»

«ИСТОЧНИКИ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ЮГО-ВОСТОКА ТОМСКОЙ ОБЛАСТИ Матина Полина Николаевна Национальный исследовательский Томский государственный университет, Геолого-географический факультет Колотков Геннадий Александрович Институт оптики атмосферы им...»

«Структура программа подготовки квалифицированных рабочих, служащих по профессии 110800.04 Мастер по техническому обслуживанию и ремонту машиннотракторного парка Характеристика подготовки профессии 1.1....»

«Трансформатор напряжения для наружной установки MU 50r типа EOF 123 245 Prozessverantwortung: MB Freigegeben: MB Составлено: 13.06.03 Страницы 1 до 12 Измерительные трансформаторы напряжения наружной установки типа EOF 123 – 245 Техничес...»

«ДЕПАРТАМЕНТ СОЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ НАСЕЛЕНИЯ АДМИНИСТРАЦИИ ВЛАДИМИРСКОЙ ОБЛАСТИ МЕРЫ СОЦИАЛЬНОЙ ПОДДЕРЖКИ СЕМЬЯМ С ДЕТЬМИ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЖИЛЬЕМ МНОГОДЕТНЫХ СЕМЕЙ ВЛАДИМИРСКОЙ ОБЛАСТИ Куда обращатьсяВ органы м...»

«Нагреватель воздуха дизельный c непрямым нагревом DHI-30W / DHI-50W Произведено: 07/2018 Нагреватели воздуха дизельные с непрямым нагревом DHI-30W / DHI-50W УВАЖАЕМЫЙ ПОКУПАТЕЛЬ! Спасибо за приобретение нагревателя ECOTERM. Данный дизельный генератор горячего воздух...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" ФИЛИАЛ УГНТУ В Г. ОКТЯБРЬСКОМ СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В НЕФТЕГАЗОВОМ ДЕЛЕ – 2014 СБОРНИК ТРУДОВ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУ...»

«xx 80A02 EOS/ESD Защитный модуль ZZZ Руководство по эксплуатации *P077034000* 077-0340-00 80A02 EOS/ESD xx Защитный модуль ZZZ Руководство по эксплуатации www.tektronix.com 077-0340-00 Copyright © Tektronix. Все права защищены. Лицензированные программ...»

«ООО ПО "ТОПОЛ-ЭКО" Технический паспорт изделия Емкости для накопления, распределения и хранения различных типов жидкостей и сред. Емкости прямоугольные РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИ...»

«ESET MAILSECURITY ДЛЯ MICROSOFT EXCHANGESERVER Инструкция по установке и руководство пользователя Microsoft® Windows® Server 2000 / 2003 / 2008 / 2008 R2 Щелкните здесь, чтобы загрузить актуальную версию этого документа ESET MAIL SECURITY ©ESET, spol. s r.o., 2012 Программный про...»

«ПРОТОКОЛ рассмотрения заявок на участие в открытом конкурсе по закупке услуг по модернизации, техническому обслуживанию и сопровождению комплекса средств защиты информации локальной вычислительной сети Евразийской экономической комиссии 16 января 2019 г. №724/2 1. Наименование предмета конкурса: открытый конкурс по...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" Инженерная школа природ...»

«УДК 378.16 ББК 74.04 ВЛИЯНИЕ ГЛОБАЛИЗАЦИИ НА РАЗВИТИЕ ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ Блохин В.Н. Магистр исторических наук, старший преподаватель Белорусская государственная сельскохозяйственная академия, г. Горки, Республика Беларусь vik-1987@bk.ru IMPACT OF GLOBALIZATION ON THE DEVELOPMENT OF THE HIGH SCHOOL Blokhin V. Master o...»

«TTP-245 Plus / TTP-343 Plus TTP-247 / TTP-345 Термо/Термотрансферный принтер штрих-кода РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ Содержание ЗАЯВЛЕНИЕ ОБ АВТОРСКИХ ПРАВАХ ЗАКЛЮЧЕНИЕ О СООТВЕТСТВИИ ТЕХНИЧЕСКИМ УСЛОВИЯМ 1. Вв...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" Направление подготовки/профиль 05.06.01 Науки о земле/ 25.00.07 Гидрогеология И...»

«Руководство по установке наружной точки доступа Cisco Aironet серии 1560 Первая публикация: январь 10, 2017 Cisco Systems, Inc . www.cisco.com Корпорация Cisco насчитывает более 200 офисов и представительств по всему миру. А...»

«РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ КОНВЕРСИИ ШАХТНОГО МЕТАНА В XV А А В, А А В ВОДОРОДСОДЕРЖАЩИЙ ГАЗ 222 " В АВ А А А " Д.В. Нефедова1,3, Е.В. Матус2, И.З . Исмагилов2 Научный руководитель: профессор, д.х.н., чл.-корр. РАН З.Р. Исмагилов1,2 Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН, Россия, г. Кемерово,...»

«Передача сигнала посредством активации рецепторов, ассоциированных с G-белками Активация рецепторов, сопряженных с тримерными G-белками (GPCR) один из самых распространенных механизмов передачи сигналов внутрь клетки Сигнальные модули, включающие G-белки, обнаружены у всех эукариот, а...»

«27.11.40 ОАО "Свердловский завод трансформаторов тока" Утвержден 1ГГ.769.059 РЭ-ЛУ Трехфазные группы 3хЗНОЛ.06 Руководство по эксплуатации 1ГГ.769.059 РЭ Россия, 620043, г. Екатеринбург, ул. Черкасская, 25 1ГГ.769.059 РЭ Настоящее руководство по эксплуатации (РЭ) содержит сведения о...»







 
2019 www.librus.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - собрание публикаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.