125 - 2006
Методические указания
по выполнению лабораторных работ по дисциплине “Технология и изготовление электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей” для студентов специальности 140601 «Электромеханика» очной и заочной форм обучения
 |
Воронеж 2006
Составители: канд. техн. наук Пархоменко Г.А., доц. Перцев Ю.А., канд. техн. наук Титова Л.Н.
УКД 621.313
Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине “Технология и изготовление электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей” для студентов специальности 140601 «Электромеханика» очной и заочной форм обучения / Воронеж. гос. техн. ун-т; Сост. Г.А. Пархоменко, Ю.А. Перцев, Л.Н. Титова. Воронеж, 2006. 34 с.
Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине “Технология и изготовление электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей” для студентов специальности 140601 «Электромеханика» включают в себя описание четырех лабораторных работ и содержат цель и порядок выполнения каждой работы, описание используемого оборудования, а также методику обработки данных эксперимента.
Предназначено для студентов 5-го и 6-го курса.
Ил. 17. Табл. 4
Рецензент канд. техн. наук, доц. Ю. В. Писаревский
Ответственный за выпуск зав. кафедрой, канд. техн. наук, доц. В.П. Шелякин
Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета
© ГОУВПО «Воронежский
государственный технический
университет», 2006
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЁТУ
Отчёт по лабораторной работе составляется на листах формата А4 и содержит: титульный лист с наименованием работы, цель работы, перечень используемых приборов и инструментов, таблицы данных, схемы установок, графики, расположенные в последовательности, соответствующей порядку выполнения работы, выводы по проделанной работе, ответы на контрольные вопросы.
ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
Перед началом работы необходимо внимательно ознакомиться с правилами поведения и техники безопасности в лаборатории.
Не загромождайте рабочее место оборудованием, приборами и другими предметами, не относящимися к выполняемой работе.
При работе в лаборатории выполняйте только задание, которое вам поручено.
Запрещается находиться в лаборатории в верхней одежде. Она должна быть размещена в специально отведенном месте.
Запрещается начинать работу без разрешения преподавателя.
При работе на намоточном станке следует чётко выполнять правила ТБ и не оставлять включённым станок без присмотра.
При работе на испытательной установке весь монтаж схемы требуется производить при отключенном стенде.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
ИССЛЕДОВАНИЕ НЕУРАВНОВЕШЕННОСТИ
РОТОРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Ознакомиться с причинами вибраций электрических машин, видами неуравновешенности и способами балансировки роторов. Выполнить статическую и динамическую балансировку.
2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Определение и устранение неуравновешенности ротора электрической машины.
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
В зависимости от протекающих в электрических машинах физических процессов, вызывающих те или иные вибрации, причины их появления можно разделить на механические, электромагнитные и аэродинамические.
К механическим причинам можно отнести: неуравновешенность вращающейся части электрической машины, неправильную установку машины на фундаменте, ненормальности работы подшипников и т.д.
Электромагнитные причины возникают из-за асимметрии воздушного зазора, витковых замыканий в обмотках ротора, несимметричности распределения обмотки статора, наличия зубцов в статоре и роторе т.д.
Аэродинамические причины связаны с упругими колебаниями газообразной среды, окружающей вращающиеся части машины.
Одной из механических причин вибрации является неуравновешенность или небаланс вращающихся частей. Неуравновешенностью или небалансом называется несовпадение главной оси инерции детали с осью вращения. В зависимости от взаимного расположения этих осей небаланс разделяют на три вида: статический, динамический и смешанный.
Статический небаланс характеризуется тем, что центры тяжести обеих половин ротора равноудалены от середины ротора, находятся в одной осевой плоскости от оси вращения и на одинаковом расстоянии от нее (рис.11,а). В этом случае главная ось инерции параллельна оси вращения (рис.11,б) и лежит в этой же плоскости, а центр тяжести всего ротора смещен от оси вращения. Этот тип небаланса можно выявить без вращения ротора. Центробежные силы R1 и R 2 вызывают на опорах одинаковые по величине и совпадающие по направлению реакции А1=А2.
Динамический небаланс характеризуется тем, что центры тяжести обеих половин равноудалены от середины ротора, находятся в одной осевой плоскости с разных сторон от оси вращения и на одинаковом расстоянии от нее (рис.12,а). В этом случае центр тяжести ротора находится на оси вращения, которая пересекается с главной осью инерции в центре тяжести (рис.12,б). Этот тип небаланса выявляется при вращении ротора. В результате этого небаланса возникает пара центробежных сил R 1 и R 2, которые вызывают на опорах одинаковые по величине и противоположные по направлению реакции А1=-А2.
Смешанный небаланс характеризуется тем, что центры тяжести обеих половин ротора находятся в разных осевых плоскостях и удалены от середины ротора и от оси вращения на разные расстояния (рис.13). В этом случае центробежные силы R 1 и R 2 могут быть приведены к паре и приложенной в центре тяжести радиальной силе R ст . Вибрации опор отличаются как по величине, так и по направлению А1≠А2. Ось инерции пересекает ось вращения не в центре тяжести. При смешанном небалансе имеет место одновременно статический и динамический небаланс. Статический небаланс возникает при несоосности поверхности ротора и поверхности шеек, при кривизне вала ротора, вследствие разности в весе конструктивных элементов, находящихся на противоположных сторонах ротора и т.д. Динамический небаланс возникает при перекосах в процессе посадки на вал таких деталей, как коллектор или бандажное кольцо, при смещении одного из полюсов синхронной явнополюсной машины и т.д.
При равномерном вращении деталей вокруг неподвижной оси центробежные силы, вызванные небалансом, передают на опоры динамические усилия. Проекции этих усилий на вертикальную и горизонтальную оси будут изменяться периодически с частотой вращения детали. Так как у электрических машин опоры не бывают абсолютно жесткими, усилия, воспринимаемые опорами, вызовут их вибрации в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Центробежная сила, создаваемая грузом с массой m, установленным на расстоянии R от оси вращения
(9)
Из этого выражения следует что при постоянной скорости вращения действие небаланса определяется произведением массы груза на расстояние, на котором груз находится от оси вращения. Для того чтобы сравнивать небалансы роторов различных размеров и веса, рассматривают их удельную неуравновешенность
, мкм, (10)
где m – величина груза, г;
R – расстояние балансировочного груза от оси вращения, мм;
М – масса якоря или ротора, кг.
Ротор считается уравновешенным, если он не передает на свои опоры центробежных сил или если эти силы не превышают установленных допусков.
Технологическая операция, выполняемая для снижения небаланса до установленных норм, называется балансировкой. Небаланс, оставшийся в роторе после балансировки, называется остаточным и может быть определен на балансировочном станке.
Для устранения динамических реакций опор необязательно устанавливать уравновешивающий груз точно напротив небаланса (рис.14,а). Точно такого же эффекта можно достичь установкой на роторе грузов в двух торцевых плоскостях (рис.14,б).
Для роторов электрических машин установлены три класса точности уравновешивания: нулевой, первый и второй, отличающиеся между собой величиной допустимой остаточной неуравновешенности. Наименьшую остаточную неуравновешенность допускает нулевой класс. Величины остаточной неуравновешенности в одном и том же классе точности для роторов различных габаритов различны).
В стандартах даются общие указания и рекомендации по выбору класса точности уравновешенности для электрических машин общепромышленного назначения: с обычными требованиями по уровню вибрации достаточно уравновешивания по второму классу точности; уравновешивание по первому классу точности рекомендуют для электрических машин с повышенными требованиями по уровню вибрации с подшипниками класса 0 и 6; уравновешивание по нулевому классу точности необходимо для электрических машин, работающих на подшипниках классов 4 и 5.
Выбор способа балансировки зависит от требуемой точности уравновешивания и возможности достижения ее на имеющемся оборудовании.
СТАТИЧЕСКАЯ БАЛАНСИРОВКА
Статическую балансировку производят при не вращающемся роторе на призмах (рис.15,а), дисках (рис.15,б) или специальных весах (рис.15,в).
Поверхность призм и дисков, на которую размещаются цапфы (шейки) валов, должна быть обработана с высокой чистотой поверхности. Ширина рабочей поверхности призмы выбирается в зависимости от массы ротора и диаметра шейки вала:
a = m / d , (17)
где: a – ширина призмы мм;
m – масса ротора, приходящаяся на одну призму, кг;
d – диаметр шейки вала, мм.
Для определения неуравновешенности ротор выводят из равновесия легким толчком.
Неуравновешенный ротор стремиться возвратиться в такое положение, при котором его тяжелая сторона окажется внизу. После остановки ротора отмечают мелом место, оказавшееся в верхнем положении. Этот прием повторяется несколько раз. Остановка ротора в одном и том же положении указывает на смещение центра тяжести.
В отведенное для балансировочных грузов место устанавливают пробные грузики. После этого повторяют прием балансировки. Прибавляя или уменьшая массу грузов, добиваются остановки ротора в любом положении. Это будет означать, что ротор статически уравновешен, т.е. его центр тяжести совмещен с осью вращения.
Величину балансировочного груза можно определить с помощью расчета. Для этого фиксируют два положения ротора после самоустановки его на параллелях: без пробного груза (рис.16,а), с пробным грузом, устанавливаемым на ротор под углом 900 к “легкому месту” (рис.16,б).
В положении равновесия справедливо уравнение
, (11)
откуда
, (12)
где: m ур – масса уравновешивающего груза, кг;
m пр – масса пробного груза, кг;
φ – угол смещения “легкого места” от вертикальной оси при установке на ротор пробного груза.
При хорошем состоянии параллелей может быть достигнута точность статической балансировки в пределах 5 - 10 мкм остаточного смещения центра тяжести ротора.
Более точной, чем на призмах и дисках, является балансировка на специальных весах (16,в). Балансируемый ротор 5 устанавливают шейками вала на опоры рамы 4, которая может поворачиваться вокруг своей оси на некоторый угол. Поворачивая балансируемый ротор, добиваются наибольшего показания индикатора 3. Такое показание индикатора соответствует положению ротора, когда его центр тяжести будет расположен в наибольшем удалении от оси поворота рамы.
Добавлением к грузу 1 дополнительного груза (рамки нониуса 2) с делениями добиваются уравновешивания ротора. В момент уравновешивания ротора стрелка индикатора совмещается с нулевым делением. Если повернуть ротор на 1800, то его центр тяжести приблизится к оси качения рамы. Индикатор будет давать наименьшее показание. Ротор уравновешивают вторично передвижением груза 2 по линейке со шкалой, отградуированной в граммах на сантиметр.
Определяют величину момента небаланса:
. (13)
Величина балансировочного груза будет равна:
, (14)
где R – радиус, на котором будет размещаться балансировочный груз.
ДИНАМИЧЕСКАЯ БАЛАНСИРОВКА
Динамическую балансировку производят на специальных станках. В процессе выполнения динамической балансировки оба конца ротора уравновешивают поочередно. Для нахождения величины неуравновешенности и места расположения центра тяжести обоих концов, балансируемый ротор устанавливают на опоры станка и приводят его во вращение. Несбалансированая масса ротора заставляет опору станка колебаться. По наибольшей величине отклонения определяют массу и точку крепления балансировочных грузов на “легкой стороне” или место высверливания необходимого количества металла с “тяжелой стороны”. На рис.17 показана схема балансировочного станка.
Для выполнения динамической балансировки подлежащий балансировке ротор 1 устанавливают на пружинные опоры 2 и 11, которые могут колебаться в плоскости, перпендикулярной оси балансируемого груза. Неуравновешенный ротор, приведенный во вращение от электродвигателя 8, вызывает колебание опор.
Вибрация опор через тяги передается катушкам 3 датчиков, заставляя их перемещаться в магнитном поле и наводя, таким образом, в катушках электродвижущую силу, зависящую от частоты и амплитуды колебаний. Величину неуравновешенности определяют по милливольтметру 7, на котором через усилитель 5 подается напряжение. Это напряжение подается также в цепь стробоскопа 6, лампочка 10 которого мгновенно вспыхивает при каждом обороте в момент наибольшей амплитуды колебания опор.
Отражатель стробоскопа направляет свет от вспышки лампы на шкалу 9 шпинделя станка.
При освещении шкалы пульсирующим светом, частота пульсации которого равна частоте вращения станка, создается впечатление, что шкала оказывается неподвижной относительно указателя. Отметив показание милливольтметра, станок останавливают и в плоскости исправления ротора под углом, согласно показаниям шкалы 9, прикрепляют корректирующий груз. Приводя ротор во вращение и прибавляя или уменьшая величину корректирующего груза, добиваются минимальных показаний милливольтметра 7. Балансировка каждого конца ротора производится отдельно, соответственно в плоскостях исправления А и Б. Переключение вольтметра для измерения колебаний каждой из опор производят поворотом рукоятки переключателя 4.
У роторов и якорей, имеющих стальные нажимные шайбы, балансировочные грузы чаще всего приваривают. У якорей малых машин неуравновешенность устраняется напайкой грузов.
В некоторых электрических машинах на торцевой поверхности нажимной шайбы протачивается кольцевая канавка, имеющая в поперечном сечении форму ласточкиного хвоста. Перемещая груз по канавке и закрепляя его с помощью винтов, добиваются компенсации неуравновешенности.
У короткозамкнутых роторов неуравновешенность устраняют сверлением отверстий в пакете железа ротора или креплением на вентиляционных лопатках, или короткозамкнутом кольце балансировочных грузов.
4. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ
Статическая балансировка
1. Очистить от пыли и грязи рабочие поверхности вала и призм.
2. Установить горизонтально с помощью уровня плоскость поверхности призмы. Отклонение плоскости поверхности призм от горизонтальной плоскости не должно превышать 0,1 мм на один метр длины призмы.
3. Установить ротор на призмах цапфами вала.
4. Вывести ротор из равновесия легким толчком, и после его остановки отметить мелом на торце вала место, оказавшееся в верхнем положении.
5. Повторить прием 4 несколько раз. Добиться остановки ротора в одном и том же положении - это будет указывать на смещение центра тяжести.
6. В отведенное для балансировочных грузов место установить пробный груз весом 1г.
7. Повторить пункты 4 и 5, прибавляя или уменьшая массу грузов. Добиться установки ротора в безразличном положении. Это будет означать, что ротор статически уравновешен.
Результаты взвешивания грузов при проведении опыта занести в табл. 4.
Таблица 4
| Положение ротора | Вес груза |
Примечание: В качестве балансировочного груза использовать шарики из пластилина.
8. Выполнить пункты 1 – 7 с другими роторами.
Динамическая балансировка
1. Установить ротор на пружинные опоры и закрепить одну его сторону.
2. С помощью двигателя 8 привести ротор во вращение.
3. Определить величину неуравновешенности по милливольтметру и по шкале, расположенной на шпинделе станка.
4. Остановить двигатель.
5. Согласно показаниям шкалы, расположенной на шпинделе станка, прикрепить корректирующий груз.
6. Привести двигатель во вращение.
7. Повторять пункты 2 - 5 до тех пор, пока вольтметр не будет давать минимальных показаний.
8. Закрепить вторую сторону ротора.
9. Произвести переключение 4 в другое положение.
10. Повторить пункты 2 - 7, добиваясь минимальных показаний вольтметра.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Каковы основные причины вибрации электрических машин?
2. Чем характеризуются статический, динамический и смешанный небаланс и в каких случаях он возникает?
3. Что такое удельная неуравновешенность?
4. Как определяется класс точности уравновешенности?
5. Как проводится статическая балансировка на призмах, дисках и специальных весах?
6. Как определяется величина балансировочного груза с помощью расчета?
7. Как проводится динамическая балансировка?
8. Опишите схему балансировочного станка.
Содержание
1. Общие требования к отчету и правила техники безопасности……….…………..……………………………………...1
2. Лабораторная работа №1. Исследование способов намотки открытых катушек...................................................…........2
3. Лабораторная работа №2. Приемо-сдаточные испытания электрических машин малой мощности……………..……..8
4. Лабораторная работа №3. Исследование схемы сборки микроэлектродвигателя постоянного тока ……………......…..15
5. Лабораторная работа №4. Исследование неуравновешенности роторов электрических ……...……………………...27
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по выполнению лабораторных работ по дисциплине “Технология и изготовление электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей” для студентов специальности 140601 «Электромеханика» дневной и заочной форм обучения
Составители
Пархоменко Георгий Анатольевич
Перцев Юрий Алексеевич
Титова Лариса Николаевна
В авторской редакции
Подписано в печать 19.04.06.
Усл. печ. л. 2,6. Уч. изд. л. 2,4. Тираж 150 экз. «С»
Зак. №,
Воронежский государственный технический университет 394026 Воронеж, Московский просп., 14
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5
125 - 2006
Методические указания
по выполнению лабораторных работ по дисциплине “Технология и изготовление электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей” для студентов специальности 140601 «Электромеханика» очной и заочной форм обучения
| |
Воронеж 2006
Составители: канд. техн. наук Пархоменко Г.А., доц. Перцев Ю.А., канд. техн. наук Титова Л.Н.
УКД 621.313
Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине “Технология и изготовление электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей” для студентов специальности 140601 «Электромеханика» очной и заочной форм обучения / Воронеж. гос. техн. ун-т; Сост. Г.А. Пархоменко, Ю.А. Перцев, Л.Н. Титова. Воронеж, 2006. 34 с.
Методические указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине “Технология и изготовление электромагнитных устройств и электромеханических преобразователей” для студентов специальности 140601 «Электромеханика» включают в себя описание четырех лабораторных работ и содержат цель и порядок выполнения каждой работы, описание используемого оборудования, а также методику обработки данных эксперимента.
Предназначено для студентов 5-го и 6-го курса.
Ил. 17. Табл. 4
Рецензент канд. техн. наук, доц. Ю. В. Писаревский
Ответственный за выпуск зав. кафедрой, канд. техн. наук, доц. В.П. Шелякин
Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета
© ГОУВПО «Воронежский
государственный технический
университет», 2006
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЁТУ
Отчёт по лабораторной работе составляется на листах формата А4 и содержит: титульный лист с наименованием работы, цель работы, перечень используемых приборов и инструментов, таблицы данных, схемы установок, графики, расположенные в последовательности, соответствующей порядку выполнения работы, выводы по проделанной работе, ответы на контрольные вопросы.
ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
Перед началом работы необходимо внимательно ознакомиться с правилами поведения и техники безопасности в лаборатории.
Не загромождайте рабочее место оборудованием, приборами и другими предметами, не относящимися к выполняемой работе.
При работе в лаборатории выполняйте только задание, которое вам поручено.
Запрещается находиться в лаборатории в верхней одежде. Она должна быть размещена в специально отведенном месте.
Запрещается начинать работу без разрешения преподавателя.
При работе на намоточном станке следует чётко выполнять правила ТБ и не оставлять включённым станок без присмотра.
При работе на испытательной установке весь монтаж схемы требуется производить при отключенном стенде.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБОВ НАМОТКИ ОТКРЫТЫХ КАТУШЕК
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Ознакомиться со способами намотки катушек изолированным проводом и исследовать влияние режимов намотки на точность геометрических и электрических параметров.
2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Намотка каркасных открытых катушек несколькими способами на намоточном станке. Определение зависимости геометрических и электрических параметров катушки от способа и режима намотки.
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЯСНЕНИЯ
Обмотки образуют электрические цепи электрической машины, обеспечивающие направленное преобразование энергии. Они имеют различные конструктивные исполнения, среди которых наиболее часто встречаются: полюсные, пазовые, гладкие, короткозамкнутые, кольцевые (граммовские) и др. Любая обмотка состоит из одной или нескольких катушек, представляющих собой комплект витков (проводов), конструктивно объединённых в один функциональный блок. Катушка имеет два вывода (начало и конец) и может содержать отводы от внутренних витков.
Виток представляет собой отдельную петлю обмоточного провода. Катушки бывают мало- и многовитковыми. Кроме обмоточного провода они содержат также электрическую изоляцию, разделяющую между собой отдельные витки (витковая изоляция) и слои (межслойная изоляция). Корпусная изоляция отделяет катушку от магнитопровода или корпусных элементов машины.
Большинство обмоток электрических машин изготовляется путём наматывания обмоточного провода на внешнюю поверхность магнитопровода, штатного или технологического каркаса (шаблона). В последнем случае после намотки катушку снимают с технологического шаблона, при необходимости дополнительно изолируют и укладывают на магнитопровод электрической машины в соответствии с требованиями конструкции.
На рис.1 показана в разрезе открытая катушка на пластмассовом штатном каркасе (1). Витки обмоточного провода образуют тело катушки (2). Начало и конец оформлены в виде выводов (3).
Различают несколько способов намотки открытых катушек:
рядовая, когда витки укладываются рядом друг с другом вдоль оси катушки, образуя ровный слой;
спиральная, когда последующий виток укладывается на предыдущий, смещаясь в радиальном направлении с образованием спирали;
внавал, когда витки укладываются без строгого соблюдения намотки и числа витков в слое;
винтовая, когда витки укладываются с шагом, значительно превышающим внешний диаметр провода.
В электрических машинах чаще применяют катушки, намотанные “внавал” или с рядовой укладкой витков.
Намотка открытых катушек производится на намоточных станках.
В общем случае каркас, или технологический шаблон, имеет сложную форму, например, прямоугольную. При постоянной частоте вращения такого каркаса линейная скорость обмоточного провода будет изменяться. Натяжение провода будет пульсирующим, что может привести к обрыву провода. В этих условиях приходится ограничивать частоту вращения шпинделя. Пульсация натяжения провода приводит к неравномерной плотности укладки провода в тело катушки. На гранях каркаса провод укладывается менее плотно, чем на рёбрах. Это приводит к тому, что наружная поверхность катушки все больше скругляется по мере увеличения числа слоёв. Такое изменение геометрической формы катушки характеризуется коэффициентом распушения
, (1)
где вгр и вреб – радиальная толщина катушки на грани и ребре каркаса соответственно, мм.
Распушение приводит к чрезмерной спрессовке проводников на ребрах каркаса и свободному их размещению на гранях, что снижает надёжность витковой и межслойной изоляции.
Важным параметром, определяющим технико-экономические и технологические характеристики катушки, является коэффициент заполнения её сечения обмоточным проводом.
Различают коэффициент заполнения катушки изолированным проводом
(2)
и коэффициент заполнения катушки голым проводом
, (3)
где W – число витков; qn , q м – сечение изолированного и голого провода, мм2; S к – сечение катушки, мм2.
Коэффициент заполнения изолированным проводом в большей степени характеризует технологические возможности обеспечения требуемых размеров катушки.
Размеры катушки и её электрическое сопротивление зависят не только от способа укладки витков, величины натяжного усилия, но и от ряда факторов, характеризующих погрешности размеров и удельные свойства провода, оснастки, станка, процесса наматывания и т.д. Изменение электрического сопротивления катушки удобно представить в “относительном” виде:
, (4)
где R и ΔR – номинальное значение и отклонение значения активного сопротивления катушки, Ом.
Можно выделить несколько главных причин, определяющих величину R: изменение удельного сопротивления материала жилы провода, колебания длины проводника в катушке (связаны с плотностью укладки); погрешности диаметра провода, размеров каркаса (шаблона), отсчёта числа витков и др. Под действием натяжного усилия возможно упругое удлинение провода, что также приведёт к изменению сопротивления катушки:
, (5)
где Т – натяжение провода при намотке, Н; Е – модуль нормальной упругости проволоки, Н/мм2; d м – диаметр проволоки, мм.
Приведенные факторы учитываются при определении оптимальных режимов намотки.
4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
4.1. По описанию намоточного станка изучить его кинематику и правила управления, обратив особое внимание на соблюдение требований безопасной эксплуатации станка.
4.2. С помощью штангенциркуля измерить основание каркасов, определить средние значения размеров по граням (С1), по рёбрам (d1) и по оси ( 
) каркаса.
4.3. С помощью микрометра измерить диаметр изолированного (q и) и голого (q м) обмоточного провода. Для определения q м зачистить изоляцию тонкой наждачной шкуркой.
4.4. Установить каркас на шпиндель намоточного станка.
4.5. Закрепить на каркас начало провода, оформив его в виде вывода.
4.6. Установить натяжным устройством требуемое натяжение провода. Произвести намотку катушек двумя способами: “внавал” и при рядовой укладке для трех значений натяжения. Значения натяжения провода задаются преподавателем.
4.7. Установить на счётчике требуемое число витков.
4.8. Установить по шкале станка шаг укладки витков: при рядовой укладке он должен быть равен диаметру провода по изоляции; при укладке “внавал” шаг укладки должен быть в 2-3 раза меньше диаметра провода.
4.9. Включить станок и намотать катушку.
4.10. Закрепить крайний виток липкой лентой, оформив вывод, после чего обрезать провод.
4.11. Зачистить выводы катушки от изоляции.
4.12. С помощью штангенциркуля измерить размеры катушки на гранях (С2) и рёбрах (d 2) в 3-4 сечениях. Определить среднее значение каждого размера.
4.13. С помощью моста постоянного тока измерить активное сопротивление катушки.
4.14. Разрезать катушку, с помощью линейки измерить длину максимальную ( 1) и минимальную ( 2) длину витка и определить среднюю длину витка ( 
ср). Средняя длина витка определяется по выражению
.
4.15. По результатам измерений необходимо для каждой катушки рассчитать по формуле (1) коэффициент распушения (Кр), по формуле (2) коэффициенты заполнения (Кз1), (Кз2) на гранях и рёбрах каркаса, а также активное сопротивление катушки (R).
Сечение тела катушки: на гранях 
,
на рёбрах 
.
Толщина катушки на гранях С и ребрах d, определяется по формулам
; 
.
Расчётное активное сопротивление катушки 
.
Результаты измерений и расчётов свести в табл.1. Сделать выводы по работе.
Таблица 1
| Вид намотки | Номер катушки | Размер каркаса | Размер катушки | Активное сопр., Ом | Натяжение провода НННН///********* | Коэффициент заполнения | Коэфф-нтраспушения, Кр | Вес меди, г | |||||||
| на гранях, С1,мм мммммм | на ребрах, d1 , мм | по оси, l, мм | на гранях С2, мм | на ребрах d2, мм | Измеренное | Расчетное | на гранях | на ребрах | |||||||
| Кзп | Кзм | Кзп | Кзм | ||||||||||||
5. ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ
1. Какие типы обмоток применяются в электрических машинах?
2. Какие требования предъявляются к обмоточным проводам в зависимости от типа обмотки, условий её изготовления и эксплуатации?
3. Какие изоляционные материалы применяются в обмотках электрических машин?
4. Как влияет усилие натяжения провода на электрические параметры обмоток?
5. Как зависит коэффициент заполнения катушки проводом от способа укладки витков?
6. Из каких основных элементов состоят обмотки электрических машин?
7. Какие основные типы станков применяются в обмоточном производстве?
8. В чём основное различие совмещённого и раздельного способа укладки обмоток электрических машин?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
Дата: 2019-02-02, просмотров: 282.
