расчёт обмоток. Фгбоу впо уральский государственный горный университет Горномеханический факультет Кафедра электротехники
![]()
|
М ![]() ФГБОУ ВПО «Уральский государственный горный университет Горно-механический факультет Кафедра электротехники Дисциплина: «Электрические машины» РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2 «Расчёт и конструирование трёхфазных обмоток» Вариант № 7
г. Екатеринбург 2022 г. 1. Расчет и конструирование трехфазной однослойной концентрической оболочки. Известно: m1 = 3 – число фаз обмотки; 2p = 4 число полюсов вращающегося магнитного поля; Z1 = 48 паз. - число пазов в магните статора; а = 2 – число параллельных ветвей. 1.1 Расчет трехфазных однослойных обмоток 1.1.1 Кол-во катушек из которых собирается трехфазная однослойная обмотка: ![]() 1.1.2 Кол-во катушек в фазе: ![]() 1.1.3 Полюсное деление в пазах: ![]() 1.1.4 Число пазов на полюс и фазу (число катушек в одной катушечной группе): ![]() 1.1.5 Кол-во катушечных групп в фазе: ![]() В однослойных обмотках кол-во катушечных групп в фазе всегда равно числу пар полюсов ( ![]() 1.1.6 Наружный шаг обмотки: ![]() 1.1.7 Внутренний шаг обмотки ![]() 1.1.8 Смещение катушечных групп фазы относительно друг друга ![]() 1.1.9 Смещение начал фаз относительно друг друга: ![]() 1.1.10 Возможные варианты соединения катушечных групп фазы. Количество параллельных ветвей однослойной фазной обмотки можно выбрать только при соблюдении условия ![]() ![]() Рисунок 1.1. Условная схема фазы А однослойной концентрической обмотки: ![]() ![]() ![]() Рисунок 1.2. Схема однослойной концентрической обмотки: ![]() ![]() Таблица 1. Схема-таблица укладки в пазах катушек однослойной концентрической обмотки
1.2 Расчет коэффициентов укорочения ![]() ![]() ![]() ![]() 1.2.1 Коэффициент укорочения: ![]() где ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() 1.2.2 Коэффициент распределения: ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() 1.2.3 Обмоточный коэффициент: ![]() ![]() ![]() ![]() 1.3 Вывод об эффективности подавления высших гармонических ЭДС Укладка обмоток в полный шаг является не эффективным методом подавления высших гармоник. При полном шаге ![]() ![]() 2. Расчет и конструирование трехфазной двухслойной обмотки с укороченным шагом и целым числом пазов на полюс и фазу. Известно: m1 = 3 – число фаз обмотки; 2p = 6 число полюсов вращающегося магнитного поля; Z1 = 36 паз. - число пазов в магните статора; а = 1 – число параллельных ветвей. 2.1 Расчет трехфазных однослойных обмоток 2.1.1 Кол-во катушек из которых собирается трехфазная двухслойная обмотка: ![]() 2.1.2 Кол-во катушек в фазе: ![]() 2.1.3 Полюсное деление в пазах: ![]() 2.1.4 Число пазов на полюс и фазу (число катушек в одной катушечной группе): ![]() 2.1.5 Кол-во катушечных групп в фазе: ![]() В двухслойных обмотках кол-во катушечных групп в фазе всегда равно числу пар полюсов ( ![]() 2.1.6 Выбор предварительного значения относительного шага обмотки: ![]() ![]() Принимаем ![]() Предварительное значение шага обмотки: ![]() 2.1.7 Выбор шага обмотки. Шаг обмотки в пазах может быть только целым числом, округляем получение значение до целого: ![]() 2.1.8 Относительный шаг обмотки: ![]() 2.1.9 Смещение катушечных групп фазы относительного друг друга: ![]() 2.1.10 Смещение начал фаз относительно друг друга: ![]() 2.1.11 Возможные варианты соединения катушечных групп фазы. Варианты сведения катушечных групп в фазную обмотку выбирается, исходя из условия, что во всех параллельных ветвях должно быть одинаковое число катушечных групп ![]() ![]() ![]() Рисунок 2.1. Условная схема фазы А двухслойной концентрической обмотки с укороченным шагом и целым числом пазов на полюс и фазу: ![]() ![]() ![]() Рисунок 2.2. Схема трехфазной двухслойной обмотки с ускоренным шагом и целым числом пазов на полюс и фазу: ![]() ![]() Таблица 2 Схема-таблица укладки в пазы катушек двухслойной обмотки с укороченным шагом и целым числом пазов на полюс и фазу
2.2 Расчет коэффициентов укорочения ![]() ![]() ![]() ![]() 2.2.1 Коэффициент укорочения: ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() 2.2.2 Коэффициент распределения: ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() 2.2.3 Обмоточный коэффициент: ![]() ![]() ![]() ![]() 2.3 Вывод об эффективности подавления высших гармонических ЭДС Укладка обмоток с укороченным шагом является более эффективным (по сравнению с полным шагом) методом подавления высших гармоник. Величина ЭДС первой гармоники снижается незначительно, а значение высших гармонических уменьшились весьма значительно, особенно пятой и седьмой. Подавлению высших гармонических ЭДС способствует и распределение обмотки по пазам фазной зоны. Величина ЭДС первой гармоники также уменьшится незначительно, по сравнению с уменьшением значения ЭДС высших гармонических. Основные преимущества и недостатки однослойных обмоток перед двухслойными. Преимущества: Однослойные обмотки более технологичны, что дает возможность полностью механизировать процесс укладки обмотки в пазы; Более высокое значение коэффициента заполнения раза медью, что позволяет получить большую мощность при том же объёме электромагнитного ядра электрической машины. Недостатки: Повышенный расход меди (до 20%) из-за более длинных лобовых соединений и ограниченные возможности подавления высших гармонических. 3. Ответы на вопросы 1. Почему при конструировании трёхфазных обмоток принимают меры по подавлению высших гармоник ЭДС не кратных трём? Фазы А, В, С трёхфазной обмотки сдвинуты относительно друг друга по отношению к гармоникам на v120° эл., где v - номер гармоники. На те же углы сдвинуты соответствующие гармоники ЭДС. Таким образом, ЭДС третьих гармонических и кратных им совпадают по фазе во всех фазных обмотках и при соединении фазных обмоток в звезду в линейных напряжениях эти гармоники отсутствуют. Поэтому принимают меры по подавлению высших гармоник не кратных трём. 2. Какие порядковые номера имеют зубцовые гармоники ЭДС? Почему их нельзя подавить путём укорочения шага и распределения обмотки? Какой способ подавления этих гармоник применяют при конструировании асинхронных машин? Зубцовые гармоники имеют порядковые номера: ![]() ![]() Укорочение шага и распределение обмотки не влияют на величины ЭДС зубцового порядка потому, что углы между векторами ЭДС зубцовых гармоник и первой гармоники отличаются на величину, кратную ![]() Для подавления гармоник ЭДС зубцового порядка выполняют скошенные пазы, т.е. пазы статора и ротора располагают под углом скоса, а не параллельно оси машины. Коэффициент скоса пазов обмотки характеризует уменьшение ЭДС в витке вследствие применения скоса. Коэффициент определяется отношением геометрической суммы ЭДС элементарных участков активной части витка к их арифметической сумме: ![]() где ![]() 3. Почему при работе асинхронной машины в режиме двигателя необходимо подавлять седьмую гармонику вращающегося магнитного поля, а в режиме электромагнитного тормоза – пятую? Седьмая гармоника магнитного поля вращается в том же направлении, что и первая ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() При скоростях ![]() ![]() Пятая гармоника магнитного поля вращается в обратном направлении. Синхронное вращение ротора относительно пятой гармоники наступает при ![]() |