Файл: Методические указания по написанию и защите курсовых работ Направление подготовки 13. 03. 02 Электроэнергетика и электротехника.docx

Недостатки:

1. 
   Повышенный расход проводникового материала.
   
2. 
   Сложность укорочения шага, а следовательно, компенсации высших гармоник магнитного потока.
   
3. 
   Ограничение возможности построения обмоток 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 и цепные, реже принимают концентрические.

Основные достоинства двухслойной обмотки по сравнению с однослойной:

1. 
   Возможность любого укорочения шага, что позволяет:
   

а) снизить расход обмоточного провода за счет уменьшения длины лобовой части секции;

б) 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.
   

К недостаткам двухслойных обмоток следует отнести: Меньший коэффициент заполнения паза (вследствие наличия межслоевой изоляции).

1. 
   Некоторая сложность при укладке последних секций обмотки.
   
2. 
   Необходимость поднимать целый шаг обмотки при повреждении нижней стороны секции.
   

По приведенным соображениям, в настоящее время, в ремонтной практике машин переменного тока двухслойные обмотки получили наибольшее применение. Следовательно, выбираем двухслойную петлевую обмотку.

9. 1   2   3   4   5   6

---

Расчет обмоточных данных

Расчет обмоточных данных состоит в определении основных данных:

N – число катушечных групп;

y – шаг обмотки;

q – число пазов на полюс и фазу;

α – число электрических градусов, приходящихся на один паз;

а – число параллельных ветвей.

Шаг обмотки (у₁) – это расстояние, выраженное в зубцах (или пазах), между активными сторонами одной и той же секции:

(1)

где y₁– расчетный шаг (равен полюсному делению, выраженному в зубцах);

– произвольное число меньше 1, доводящее расчетный шаг (y₁) до целого числа.

На практике принято шаг определять в пазах, поэтому при раскладке вторая сторона секции ложится в паз у+1. Например, если Z1=36, а 2p=2, то



Двухслойные обмотки выполняют с укорочением шага.

⁽²⁾

где k_у– коэффициент укорочения шага обмотки.

Для подавления пятой гармоники ЭДС катушки выбирают k_у=0,8. Если необходимо подавить седьмую гармонику, то k_у= 0,857.

y = 18 · 0,8 = 14,4 ^паза.

Принимаем _{y = 14} пазов.

Число пазов на полюс и фазу:

(3)

^где m ^{– число фаз.}



Так как _{q > 1}, то обмотка называется рассредоточенной, при этом фазные катушки должны быть разделены на секции, число которых равно q.

Число катушечных групп.

В двухслойных обмотках число катушечных групп механически увеличивается в два раза, однако, по сравнению с однослойной обмоткой, с числом витков в каждой секции меньшим в два раза, тогда:

---

⁽⁴⁾

где - число катушечных групп в одной фазе двухслойной обмотке.


Так как каждую пару полюсов создают все три фазы переменного тока, следовательно,

(5)


Число электрических градусов на один паз:

(6)


Катушечные группы фаз можно соединять последовательно (а = 1), параллельно (а = q) и комбинированно (1 < а < q).

Для нашего случая применяем, а = 1.

10. Построение развернутой схемы обмотки статора

Рассмотрим порядок построения развернутой схемы трехфазной двухслойной обмотки статора на примере обмотки, имеющей следующие данные: число фаз m₁ = 3, число полюсов 2р = 2, число пазов в сердечнике статора Z₁ = 12, шаг обмотки по пазам диаметральный, т. е. у₁ = 1.

Шаг обмотки у₁ = Z₁/(2р) = 12/2 = 6 пазов; число пазов на полюс и фазу q₁ = Z₁/(т₁ 2р) =12/(3 · 2) = 2 паза; пазовый угол α= 360р/Z₁ = 360 · 1/12 = 30 эл. град. Угол сдвига между осями фазных обмоток составляет 120 эл. град, поэтому сдвиг между началами фазных обмоток А, В и С, выраженный в пазах, λ =120/α =120/30 = 4 паза.

На развернутой поверхности статора размечаем пазы (Z₁ = 12) и полюсные деления (2р = 2), а затем размечаем зоны по q₁ = 2 паза для всех фаз (рис. 1; а); при этом расстояние между зоной какой-либо фазы в одном полюсном делении и зоной этой же фазы в другом полюсном делении должно быть равно шагу обмотки у

---

₁ = 6 пазов.

Далее отмечаем расстояние между началами фазных обмоток λ = 4 паза. Изображаем на схеме (рис. 1, б) верхние (сплошные линии) и нижние (пунктирные линии) пазовые стороны катушек фазы А (катушки 1, 2, 7 и 8).Верхнюю сторону катушки 1 (паз 1) лобовой частью соединяем с нижней
стороной этой же катушки (паз 7), которую, в свою очередь,
присоединяем к верхней стороне катушки 2 (паз 2). Верхнюю сторону
катушки 2 (рис. 1, б) также лобовой частью соединяем с нижней
стороной этой же катушки (паз 8) и получаем первую
катушечную группу обмотки фазы А (Н1А-К1А).

Аналогично получаем вторую катушечную группу фазы
А, состоящую из последовательно соединенных катушек 7 и 8
(Н2А- К2А). Катушечные группы соединяем последовательно
встречно, для чего К1А присоединяем к К2А. Присоединив начало
первой катушечной группы Н1А к выводу обмотки С1, а начало
второй катушечной группы Н2А - к выводу С4, получаем фазную
обмотку А.

Приступаем к соединению пазовых сторон катушек
фазы В: катушек 5 и 6 (первая катушечная группа) и катушек 11 и 12
(вторая катушечная группа).

Проделав то же самое с катушками фазной обмотки С и
соединив катушечные группы этих фазных обмоток, так же как это
было сделано в фазной обмотке А, получим фазные обмотки
фазы В(С2--С5) и фазы С(С3-С6). В окончательном виде развернутая
схема трехфазной обмотки представлена на рис. 1, в

---

.

Рисунок 1-Порядок построения развернутой схемы трехфазной двухслойной обмотки статора: Z₁ = 12, 2р = 2, у₁ = 6, q₁ = 2
На рисунке 1, б показано последовательное соединение двух катушечных групп фазной обмотки, для чего необходимо нижний конец первой катушечной группы (К1А) соединить с нижним концом второй катушечной группы (К2А), а верхние концы вывести к зажимам фазной обмотки (С1-С4). При таком соединении катушечных групп ЭДС фазной обмотки представляет собой сумму ЭДС всех катушечных групп.

На рисунке 1, в соответствии с ГОСТом выводы трехфазных обмоток статора обозначаются следующим образом:

первая фаза: начало С1 – конец С4;

вторая фаза: начало С2 – конец С5;

третья фаза: начало С3 – конец С6.

11. Определение эффективных значений фазной и линейной ЭДС первой, третьей, пятой и седьмой гармоник

Для определения ЭДС обмотки статора необходимо ЭДС катушки умножить на число последовательно соединенных катушек в фазной обмотке статора. Так как число катушек в катушечной группе равно q₁, а число катушечных групп в фазной обмотке равно 2р, то фазная обмотка статора содержит 2pq, катушек. Имея в виду, что число последовательно соединенных витков в фазной обмотке w₁ = 2pq₁w_K(К=1), получим ЭДС фазной обмотки статора (В) ν-й гармоники:

(7)

где

---