Обмотчик элементов электрических машин 4 разряда презентация.pptx
1.
2. ЦЕЛИ:
изучение основных организационных
и технических положений по
обслуживанию и ремонту
электрических двигателей.
ЗАДАЧИ:
1. Дать общее представление об
электрических машинах, их
классификации;
2. Рассмотреть асинхронный
двигатель и его назначение;
3. Изучить технические условия
ремонта и обслуживания
электрических машин
(асинхронного двигателя)
4. УСТРОЙСТВО МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
1834 год
был создан в России академиком Б.С. Якоби двигатель
постоянного тока с электромагнитным возбуждением.
1838 год
был построен мощный электродвигатель, который
использовался для привода гребного винта речного катера.
7. ГЛАВНЫЕ ПОЛЮСА
предназначены для создания
магнитного поля возбуждения
Состоят из сердечника (7) и
полюсных катушек (6)
8
СТАНИНА(8)
Служит для крепления
полюсов и подшипниковых
щитов и является частью
магнитопровода
7
6
8. УСТРОЙСТВО МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
КАРКАСНЫЕ БЕСКАРКАСНЫЕ
1
4
3
2
1 – СТАНИНА 2 – СЕРДЕЧНИК ГЛАВНОГО ПОЛЮСА
3 – ПОЛЮСНЫЕ КАТУШКИ 4 – КАРКАС
9. ЯКОРНАЯ ОБМОТКА(13)
Изготавливается из медного
провода и состоит из отдельных
5 секций
СЕРДЕЧНИК (5)
Имеет продольные пазы, в
которые укладывается
якорная обмотка
13
10. 3
Механический преобразователь переменного тока в
постоянный и наоборот
КОЛЛЕКТОР (3)
Вращающаяся часть
машины, состоит из
коллекторных пластин и
служит для крепления
якорной обмотки
ЩЁТОЧНЫЙ УЗЕЛ (4)
Является неподвижной частью
машины и служит для подвода
или отвода электрического тока
4
11. УСТРОЙСТВО МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Вращающаяся часть машины и
состоит из коллекторных пластин
КОЛЛЕКТОРНЫЕ
ПЛАСТИНЫ
Изготавливаются из меди, имеют трапецеидальную
форму и служат для крепления якорной обмотки
12. УСТРОЙСТВО МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
1 – ЗАЖИМ
4 – ПРУЖИНА
1 5
6
2
3
4
3 – ЩЁТКА
2 – ОБОЙМА
5 – ГИБКИЙ ТРОСИК 6 – КУРОК
13. УСТРОЙСТВО МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
ОБОЙМА
Служит для крепления щёток
КУРОК
Представляет собой откидную
деталь, передающую давление
пружины на щетку
ГИБКИЙ ТРОСИК
Служит для включения щетки в электрическую
цепь машины
ЩЕТКА
Являются неподвижной частью машины и служат для
подвода или отвода электрического тока
14. Служит для самовентиляции машины
СМОТРОВОЕ ОКНО
Служит для визуального осмотра коллектор и
щёток
ПОДШИПНИКОВЫЕ ЩИТЫ
Служат для обеспечения механической
прочности машины
19. Машины с электромагнитным возбуждением
Магнитное поле машины создаётся с
помощью тока, протекающего по обмотке
возбуждения
• независимого возбуждения
• параллельного возбуждения
• последовательного возбуждения
• смешанного возбуждения
20. Машины с независимым возбуждением
Обмотка якоря и обмотка возбуждения
включены параллельно и питаются от
разных источников питания
Uном
ОЯ
Uов
ОВ
Iном
Iов
Uоя Uном
Uоя Uов
Iоя Iном
Iоя Iов
21. Машины с параллельным возбуждением
Обмотка якоря и обмотка возбуждения
включены параллельно и питаются от
одного источника питания
ОЯ
ОВ
Iов
Iоя
ном ов оя
I I I
Uном Uоя UовI
ном
Двигатель
Iов
Генератор
Iном Iоя
Uном
Iном
Iов
22. включены последовательно и питаются от одного
источника питания
Uном
ОЯ
ОВ
Uоя
Iном
Uов
Iоя Iов Iном
ном оя ов
U U U
23. Машины со смешанным возбуждением
Обмотка якоря и две обмотки возбуждения
включены последовательно и параллельно и
питаются от одного источника питания
• обмотки возбуждения включены согласно
• обмотки возбуждения включены встречно
39. Электрические машины - это
электромеханические
преобразователи, в которых
осуществляется преобразование
электрической энергии в
механическую или механической
в электрическую. Основное
отличие электрических машин от
других преобразователей в том,
что они обратимы, т. е. одна и та
же машина может работать в
режиме двигателя, преобразуя
электрическую энергию в
механическую, и в режиме
генератора, преобразуя
механическую энергию в
электрическую.
40. Асинхронный защищенный двигатель с фазным
ротором состоит из станины 13, сердечник 14, скобы
77, штифты 15, всыпная двухслойная обмотка
33,коробка вводов 11, болты 10, прокладки 9 и 12,
сердечник 16, вал 1, шайбы 18, кольца 5, обмотка 32,
металлические кольца 19, бандаж 8, хомутик 30,
контактные кольца 28, подшипниковый щит 22,
изоляционные втулки 29, подшипник 22, наружная
крышка подшипника 23, корпус 26 , щеткодержатель
25, роликовый подшипник 3, шариковый подшипник
23, кольцевая волнистая пружина 24, чугунные крышки
2 и 4, вентилятор 20, подшипниковые щиты 7 и 22,
жалюзи б, 34, диффузоры 21, крышка корпуса 27,
жалюзи 31, отверстия в корпусе 26.
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
серии А02 (закрытое обдуваемое исполнение):
1 — вал, 2- подшипниковый щит, 3, 4 и 5 — корпус,
обмотка и сердечник статора, 6 — сердечник ротора, 7 -
обмотка ротора (короткозамкнутая), 8 — вентилятор, 9
— кожух вентилятора, 10 — коробка выводов
Чтобы в асинхронных электродвигателях мощностью
выше 100 кВт с числом полюсов получить требуемый
пусковой момент, применяют роторы с фигурными
пазами (рис. 7, г, д, е).
41. При включении в сеть обмотки статора возникает
вращающееся магнитное поле, пересекающее
проводники обмотки ротора и наводящее в них
ЭДС. Но поскольку обмотка ротора замкнута, в
проводниках возникают токи. Взаимодействие этих
проводников с магнитным полем статора создает на
проводниках обмотки ротора электромагнитные
силы, стремящиеся повернуть ротор в направлении
вращения, магнитного поля статора. Совокупность
сил, приложенных к проводникам, создает на
роторе электромагнитный момент, приводящий его
во вращение с частотой, близкой к частоте
вращения поля статора. Вращение ротора
передается валом исполнительному, механизму.
Таким образом, электрическая энергия,
поступающая из сети в обмотку Статора,
преобразуется в механическую энергию вращения
вала двигателя.
42. Внешние неисправности:
• обрыв одного или нескольких
проводов, соединяющих асинхронный
двигатель с сетью, или неправильное
соединение;
• перегорание плавкой вставки
предохранителя;
• неисправности аппаратуры
пуска или управления, пониженное или
повышенное напряжение питающей сети;
• перегрузка асинхронного
двигателя;
• плохая вентиляция.
Внутренние неисправности:
Механические повреждения:
• нарушение работы подшипников;
• деформация или поломка вала ротора (якоря);
• разбалтывание пальцев щеткодержателей;
• образование глубоких выработок («дорожек»)
на поверхности коллектора и контактных колец;
• ослабление крепления полюсов или сердечника
статора к станине; обрыв или сползание
проволочных бандажей роторов (якорей);
• трещины и подшипниковых щитах или в
станине.
Электрические повреждения:
• межвитковые замыкания;
• обрывы в обмотках;
• пробой изоляции на корпус;
• старение изоляции;
• распайка соединений обмотки с коллектором;
• неправильная полярность полюсов;
• неправильные соединения в катушках.
43. Основная цель технического обслуживания –
профилактика и своевременное обнаружение
неисправностей:
1. Внешний осмотр и оценка состояния
механической части;
2. Внешний осмотр и оценка состояния
электрической части;
3. Измерения и испытания.
44. Текущий ремонт предусматривает замену масла и
измерение зазоров в подшипниках скольжения,
замену или добавление смазки и осмотр
сепараторов в подшипниках качения, чистку и
обдувку статора и ротора при снятой задней
крышке, осмотр обмоток в доступных местах.
Капитальный ремонт включает полную разборку
двигателя с выемкой ротора, чистку, осмотр и
проверку статора и ротора, устранение выявленных
дефектов (например, перебандажировка схемной
части обмотки статора, переклиновка ослабленных
клиньев, покраска лобовых частей обмотки и
расточки статора), промывку и проверку
подшипников скольжения, замену подшипников
качения, проведение профилактических испытаний.
45. 1. Обточку и шлифовку контактных колец ротора, шлифовку коллектора возбудителя
выведенного из работы генератора может выполнять по распоряжению единолично работник
из числа электротехнического персонала.
2. При работе следует пользоваться средствами защиты лица и глаз.
3. Обслуживать щеточный аппарат на работающем генераторе допускается единолично по
распоряжению, обученному для этой цели работнику, имеющему группу 3. При этом
необходимо соблюдать следующие меры предосторожности:
- работать в защитной каске с использованием средств защиты лица и глаз, застегнутой
спецодежде, остерегаясь захвата ее вращающимися частями машины;
- пользоваться диэлектрическими галошами, коврами;
- не касаться руками одновременно токоведущих частей двух полюсов или токоведущих и
заземленных частей.
- при работе на двигателе постоянного тока допускается установка заземления на любом
участке кабельной линии, соединяющей электродвигателе секцией РУ, щитом, сборкой.
4. Работа на вращающемся двигателе без соприкосновения с токоведущими и вращающимися
частями может проводится по распоряжению.
5. Кольца ротора допускаются шлифовать на вращающемся двигателе лишь с помощью
колодок из изоляционного материала.
6. Перед применением защитных средств следует внешним осмотром убедиться в их
исправности, обращая внимание на дату их проверки.
7. При техническом обслуживании электроустановки должны быть отключены от питающей
сети.
47. Классификация обмоток ЭМ переменного тока
Следует различать:
1. Однослойные и двухслойные обмотки
2. Выполненные из круглого и прямоугольного провода
3. Стержневые или катушечные
Катушечные обмотки в ЭМ переменного тока выполняются
ТОЛЬКО петлевыми.
Стержневые обмотки могут быть петлевыми и волновыми.
Тип обмотки и форма паза различаются в зависимости от
мощности и номинального напряжения ЭМПрТ
48. Однослойные всыпные обмотки
Варианты исполнения обмотки
1- проводники 2- корпусная
изоляция (имидофлекс 0,3 мм)
5- прокладка под клин
Высота оси вращения 50-63 мм
2р = 2,4,6
Uн - до 660 В
Диаметр провода до 1,7 мм (ручная укладка).
до 1,4 мм (механизированная)
Если требуется большее сечение – производится
его подразделение на 2 и более проводников (до 6
при ручной и до 2-3 при механизированной
укладке обмотки ).
коэффициент заполнения паза 0,7-0,75 при
ручной укладке, 0,7-0,72 при механизированной.
50. Двухслойные всыпные обмотки
Схема укладки провода и
изоляция всыпной обмотки
Высота оси вращения 180-250 мм
2р = 2,4,6,8
Uн - до 660 В
Остальные характеристики – см.
однослойные всыпные обмотки.
Аналогичную конструкцию имеют
одно- двухслойные обмотки,
применяемые в машинах с изменяемым
числом пар полюсов и шестифазных
генераторах специального назначения
(МТU Германия.)
51. Двухслойные обмотки из жестких полукатушек
Высота оси вращения 280-355 мм
2р = 2,4,6,8 Uн - до 660 В
Катушка собирается из жестких полукатушек. Полуоткрытый паз позволяет
снизить добавочные потери от зубцовых гармоник на поверхности ротора,
уменьшить магнитный шум. Обмотки применялись в асинхронных машинах.
В настоящее время вытеснены двухслойными катушечными.
внешний вид схема укладки в полузакрытый паз
59. Ротор со стержневой обмоткой
1,5-бандажи, 2,6 –обмоткодержатели, 3,4 – шайбы, 7 –клин 8- изоляция 9-прокладка
между проводниками, 10 –прокладка на дно паза, 11 – стержень 12 – клин 13 – изоляция
обмоткодержателя, 14 – хомутик 15 – лента 16-прокладка
60. Лобовые части и их крепление
Крепление лобовой части посредством дистанционных
распорок, устанавливаемых между лобовыми частями
соседних катушек с бандажировкой крученым шнуром к
лобовым частям
1- бандаж из крученого шнура
2- распорка
3 – лобовая часть катушки
61. Крепление лобовой части к бандажным кольцам, надетым на лобовые части
с закреплением их бандажом
3 – лобовая часть катушки
4 – бандажное кольцо
62. Крепление лобовой части к бандажным кольцам, установленным на шпильках
1- бандаж из крученого шнура 2- распорка 3 – лобовая часть катушки
4-бандажное кольцо 5 – ушки 6- гайки 7-шпилька 8 – нажимное кольцо
12 – изоляция бандажного кольца
63. Крепление лобовой части с помощью кронштейна
9 – нажимное кольцо 10 – болт 11 – кронштейн 12 – прокладки
13 - бандажное кольцо 14 - распорка
65. Крепление лобовой части турбогенератора
традиционная конструкция
Крепление клиньями лобовых частей обмотки статора
турбогенератора у выхода их из паза
1 – нажимная плита
67. Порядок расчета обмотки для машин переменного тока
1. По току фазы решить вопрос о применении типа обмотки. при I <1000 A используют
катушечную обмотку.
2. Оценивается желаемое число параллельных ветвей. При катушечной обмотке число
параллельных ветвей определяется из значения тока параллельной ветви (200-300 А)
3. С соответствии с классом машины решают вопрос о применении обмотки с дробным
числом пазов на полюс и фазу.
4. Рассчитываем число пазов статора
1
1
Z
ma
w
wk
5. Число последовательных витков в фазе
0
min
1
1
4
Ф
f
k
k
U
w
B
об
нф
l
B
Ф 0
0
12. Число последовательных витков в катушке
10. Раскладываем число пазов на простые множители и устанавливаем число параллельных ветвей
исходя из выбранного числа пазов на полюс и фазу.
11. Находим ток в параллельной ветви.
6. Расчет зубцового деления, ширины зубца, ширины паза
Fe
z
z
k
B
B
t
b
1
max
1
'
z
п b
t
b
1
3
10
у
и
п
пр b
b
9. Расчет ширины изолированного провода
13. Выполняем оценку высоты паза исходя из высоты ярма
14. Рассчитываем требуемую площадь поперечного сечения проводника
15. По ГОСТ 434-78 и ТУ на обмоточные провода выбираем ширину провода
68. предназначены для создания момента, обеспечивающего нормальный пуск и
работу двигателя.
Требования
1. Обмотка должна создавать электромагнитный момент необходимой кратности
2. Превышение температуры обмотки не должно превосходить допускаемого.
3. Должна быть обеспечена механическая прочность обмотки во всех
эксплуатационных режимах.
Короткозамкнутые обмотки ротора асинхронных машин
74. Основные типы обмоток статора. Однослойные обмотки
статора. Изоляция обмоток статора. Магнитодвижущая
сила обмоток статора. Магнитодвижущая сила
сосредоточенной, распределенной и трехфазной
обмотки статора. Круговое, эллиптическое и
пульсирующее магнитные поля.
Тема занятия
75. Обмотка статора бесколлекторной машины переменного тока (рис) располагается в пазах на
внутренней поверхности сердечника статора. Она выполнятеся из медного изолированного провода
круглого или прямоугольного сечения.
Элементом обмотки статора является одно- или многовитковая катушка.
Элементы катушки, располагаемые в пазах называют пазовыми сторонами, а части, находящиеся
вне пазов и служащие для соединения пазовых сторон, – лобовыми частями.
Обмотки статора характеризуются параметрами:
числом фазных обмоток: m1– однофазные (m1 = 1), трехфазные (m1 = 3) и многофазные; шагом
обмотки по пазам y1 (с полным и укороченным шагом).
76. Где
у1 – шаг обмотки
т – полюсное деление, м
D1 – внутренний диаметр статора, м;
p – число пар полюсов в обмотке статора.
77. Распределение катушек в пазах сердечника статора вызывает
некоторое уменьшение ЭДС катушечной группы распределенной
обмотке Eг.р по сравнению с ЭДС катушечной группы
сосредотооченной обмоткой Ег.с(рис. а, б).
78. ЭДС фазной обмотки статора определяется выражением
где Ф – основной магнитный поток, Вб;
В – магнитная индукция в воздушном зазоре между неподвижным статором и вращающимся ротором, Тл;
f1 – частота переменного тока в обмотке статора ( в сети ), Гц;
W1 – число последовательно соединенных витков в фазной обмотке статора;
Wк – число витков в катушке обмотки статора;
kоб1 = kу1kр1 – обмоточный коэффициент, учитывающий уменьшения ЭДС, вызванный укорочением шага
катушки и распределенной конструкцией обмотки.
79. Круговое, эллиптическое и
пульсирующее магнитные
поля
вращающееся магнитное поле статора может быть круговым и эллиптическим. Круговое поле характеризуется
тем, что пространственный вектор магнитной индукции этого поля вращается равномерно и своим концом
описывает окружность, т. е. значение вектора индукции в любом его пространственном положении остается
неизменным.
если векторы магнитной индукции обмоток фаз не образуют симметричной системы, то вращающееся поле
статора становится эллиптическим: пространственный вектор магнитной индукции В этого поля в различные
моменты времени не остается постоянным и, вращаясь неравномерно (ω = var), своим концом описывает
эллипс.
если прямая и обратная составляющие магнитного поля равны, то результирующее поле становится
пульсирующим. Вектор индукции этого поля неподвижен в пространстве (рис. 9,5, в) и лишь изменяется во
времени от + Вmax до – Вmах . Пульсирующее магнитное поле создает однофазная обмотка, включенная в сеть
переменного тока
80. Изоляция обмотки статора
Электрическая изоляция обмотки - наиболее ответственный элемент электрической машины, в
значительной степени определяющий ее габариты, вес, стоимость и надежность.
Пазовые стороны обмотки статора расположены в пазах (рис.), которые могут быть
полузакрытыми (а), полуоткрытыми (б) и открытыми (в).
Перед укладкой проводников 4 обмотки поверхность паза прикрывают пазовой (корпусной)
изоляцией 2 в виде пазовой коробочки. Этот вид изоляции должен иметь не только достаточную
необходимую электрическую, но и механическую прочность, так как на него действуют
значительные механические силы, возникающие в процессе работы машины, а особенно в
процессе укладки (уплотнения) проводников обмотки в пазах. В нижней части паза располагают
прокладку 1.
81. Магнитодвижущая сила сосредоточенной
обмотки
При анализе МДС обмоток будем исходить из следующего:
а) МДС обмоток переменного тока изменяется во времени и вместе с тем распределена по периметру
статора, т. е. МДС является функцией не только времени, но и пространства;
б) ток в обмотке статора синусоидален, а следовательно, и МДС обмотки является синусоидальной функцией
времени;
в) воздушный зазор по периметру статора постоянен, т. е. сердечник ротора цилиндрический;
г) ток в обмотке ротора отсутствует, т. е. ротор не создает магнитного поля.
82. Обмотки статора машин переменного тока по своей конструкции разделяются на двух - и
однослойные. В двухслойной обмотке пазовая сторона катушки занимает половину паза по его
высоте, а другую половину этого паза занимает пазовая сторона другой катушки (рис. а). В
однослойной обмотке статора пазовая сторона любой катушки занимает весь паз (рис. б).
83. Задача
Рассчитать параметры трехфазной двухслойной петлевой обмотки
статора, если число полюсов 2р=2, укорочение шага пазов 2, число пазов
Z1=18. Соединение катушечных групп последовательное (число
параллельных ветвей а=1). Определите величину основного магнитного
потока Ф, если линейное значение ЭДС основной гармоники обмотки
Ел=220 В, частота тока f=50 Гц, число витков в катушке wк=2,
коэффициент распределения kр1=0,96.
