2.3 Задание № 2. Общие вопросы теории машин переменного тока

Постановка задания:

1) Постройте схему трехфазной, (m_s = 3), двухслойной, петлевой обмотки статора машины переменного тока с целым числом пазов на полюс и фазу (q_s) и с укорочением шага _s, согласно приведенным данным в табл. 5.

Таблица 5 – Данные для построения схемы обмотки статора машины переменного тока

Номер варианта	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Количество зубцов статора Zs	36	30	24	48	36	18	36	48	48	36	36	48
Количество полюсов 2р	4	2	4	4	2	2	6	6	6	4	4	4
Укорочение шага s	8/9	4/5	5/6	5/6	5/6	5/6	5/6	5/6	5/6	7/9	8/9	5/6
Схема соединения обмотки												
Номер варианта	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24
Количество зубцов статора Zs	30	24	18	36	48	48	36	30	24	48	36	18
Количество полюсов 2р	2	4	2	6	6	6	4	2	4	4	2	2
Укорочение шага s	5/6	5/6	5/6	5/6	5/6	5/6	8/9	4/5	5/6	5/6	5/6	5/6
Схема соединения обмотки												

2) Рассчитайте коэффициенты распределения, укорочения и обмоточные коэффициенты для 1-ї, 5-ї та 7-ї гармоник тока обмотки статора.

Обозначено: s – статор; r – ротор.

3) Ответить на вопросы:

– зачем укорачивают и распределяют обмотки статора машин переменного тока?

– как укорочение и распределение обмотки влияет на величину ЭДС 1-й гармоники?

2.4 Методические указания к выполнению заданий

1) Рассчитать количество пазов на полюс и фазу

_,

где Z_s – количество пазов сердечника статора;

p – количество пар полюсов статора;

На листе миллиметровки проставьте номера пазов согласно заданию с интервалом в 1,0 см. Разметьте полюсные деления τ в зубцах статора вертикальными пунктирными линиями:

, зубцов (пазов).

Выберите карандаши или ручки трех цветов, (например, для фазы А – черный, для фазы В – зеленый, для фазы С – красный). Разметьте нижний слой обмоток статора линиями разных цветов согласно значению q_s.

Рассчитать шаги обмотки статора с учетом _s (без укорочения у_s.diam и с укорочением у_s.short). Пример порядка построения развернутой схемы трехфазной укороченной обмотки (_s = 5/6) обмотки показан на рис. 2,а. В этом примере выполнения укороченной обмотки вторая сторона первой секции (пунктир) размещается не в 7-м, а в 6-м пазу, т.е. укорочение равно _s = 5/6; При этом:

Z_s = 12, 2р = 2, у _{short s} = 5, q_s. = 2.

Шаг по пазам равен:

, .

Последовательное соединение двух катушечных групп фазной обмотки показано на рис. 2,б: нижний конец первой катушечной группы соедините с нижним концом другой катушечной группы, а верхние концы выведите к клеммам (А и Х) фазной обмотки.

Согласно с заданием, соедините обмотку в „звезду” или в „треугольник”.

2) Рассчитайте обмоточные коэффициенты К_win.ν.

Объясните уменьшение ЭДС фаз укороченных и распределенных обмоток статора в сравнении с ЭДС диаметральных и сосредоточенных обмоток для 1-й, 5-й и 7-й гармоник, (ν = 1, 5 ,7).

а)

б)

Рисунок 2 – Пример построения схемы трехфазной распределенной и

укороченной ( = 5/6) двухслойной обмотки статора

Обмоточный коэффициент ,

де ν = 1, 5, 7 – номера гармоник тока и напряжения;

К_short.ν – коэффициент укорочения, который учитывает уменьшение ЭДС ν –й гармоники из-за укорочения шага обмотки:

;

К_ros.ν — коэффициент распределения, который учитывает уменьшение ЭДС ν-й гармоники обмотки, распределенной по пазам, в сравнении с сосредоточенной обмоткой

.

Проанализируйте значение ЭДС первой гармоники (ν = 1) для укороченной и распределенной обмотки статора, В

,

где – обмоточный коэффициент первой (рабочей) гармоники.

Сравните полученное значение ЭДС первой гармоники укороченной и распределенной обмотки статора с возможным значением диаметральной и сосредоточенной обмотки. Сделайте выводы и объясните, зачем делают распределение и укорочение обмотки статора машин переменного тока.