Учебное пособие 427

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:

1)не загромождайте рабочее место оборудованием, приборами и другими предметами, не относящимися к выполняемой работе.

2)при работе в лаборатории выполняйте только задание, которое вам

поручено.

3)запрещается находиться в лаборатории в верхней одежде. Она должна быть размещена в специально отведенном месте.

4)запрещается начинать работу без разрешения преподавателя.

5)при работе на намоточном станке следует чётко выполнять правила ТБ и не оставлять включённым станок без присмотра.

6)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.

3

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.

4

Вэлектрических машинах чаще применяют катушки, намотанные “внавал”, или с рядовой укладкой витков.

Намотка открытых катушек производится на намоточных станках.

Вобщем 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:

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

и коэффициент заполнения катушки голым проводом

где W – число витков; qn, qм – сечение изолированного и голого провода, мм2; Sк – 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:

5

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:

где Т – натяжение провода при намотке, Н; Е – модуль нормальной упругости проволоки, Н/мм2; dм – 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 (qи) и голого (qм) обмоточного провода. Для определения qм 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 (d2) в 3 -4 сечениях. Определить среднее значение каждого размера.

6

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

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).

Результаты измерений и расчётов свести в табл.1. Сделать выводы по работе.

Таблица 1

Результаты измерений и расчетов

7

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

ПРИЁМО-СДАТОЧНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

МАШИН МАЛОЙ МОЩНОСТИ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Освоить методы промышленных испытаний электрических машин, изучить применяемое при испытаниях оборудование, получить практические навыки работы с оборудованием.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Проведение приёмо-сдаточных испытаний микроэлектродвигателей постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов серии ДПМ на соответствие требованиям, предъявляемым стандартом.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Общие технические условия для электрических машин малой мощности устанавливаются ГОСТ В 14000.0-78. Допуски на установочные, присоединительные размеры и способы их проверки указаны в ГОСТ 8592-79.

Для определения соответствия требованиям стандартов контроль и испытания электрической машины производятся после сборки. Виды, программа и методики испытаний электрических машин малой мощности предусмотрены ГОСТ В 14000.0-78.

8

Согласно ГОСТ испытания делятся на приёмочные, приёмо-сдаточные, периодические и типовые. Дополнительные испытания устанавливаются специальными стандартами на отдельные типы машин.

Приёмочные испытания проводятся на опытном образце машины. Результаты этих испытаний являются основанием для принятия решения о начале производства электрической машины.

Приёмо-сдаточным испытаниям подвергается каждая электрическая машина при её изготовлении. Положительные результаты всех разделов испытаний являются основанием для приемки машины. Приёмо-сдаточные испытания проводятся по ограниченной программе.

Периодические испытания устанавливаются в стандартах на отдельные типы машин. Они проводятся по полной программе и для электрических машин малой мощности регламентируются не реже одного раза в 6 месяцев.

Типовые испытания проводятся при изменении конструкции, материалов или технологии, если эти изменения могут повлиять на характеристики машин. Типовые испытания также проводятся по полной программе после реализации указанных изменений.

Программа приёмо-сдаточных испытаний для коллекторных электродвигателей постоянного тока регламентируется ГОСТ В 14000.1-78. Этот вид испытаний предусматривает: проверку внешнего вида, установочных

иприсоединительных размеров; измерение сопротивления изоляции обмоток относительно корпуса и между обмотками; измерение сопротивления обмоток; испытание электрической прочности изоляции обмоток.

Кроме этого, для каждой машины постоянного тока следует: определить частоту вращения вала двигателя на холостом ходу; номинальные данные машины, перечень которых определяется конкретной конструкцией; проверить коммутацию в номинальном режиме; провести испытания при повышенной частоте вращения.

Для асинхронных электрических машин дополнительно определяются ток

ипотери холостого хода и короткого замыкания.

Для специальных электрических машин программа приёмо-сдаточных испытаний может исключать отдельные разделы испытаний, перечисленные выше, и включать дополнительные проверки.

4. ПРОГРАММА ИСПЫТАНИЙ

Приёмо-сдаточные испытания коллекторных электродвигателей постоянного тока серии ДПМ регламентируются отраслевым стандартом, и включает следующие разделы:

-проверка внешнего вида, наличия и качества маркировки;

-проверка установочных, присоединительных и габаритных размеров, люфтов и биений;

-проверка сопротивления изоляции;

9

-проверка электрической прочности изоляции;

-проверка направления вращения выходного вала;

-проверка при повышенной частоте вращения;

-проверка потребляемого тока, частоты вращения и асимметрии вращения в номинальном режиме при практически холодном состоянии двигателя;

-проверка напряжения трогания.

Кроме обязательных разделов испытаний для электродвигателей малой мощности допускаются следующие разделы:

-проверка начального пускового момента двигателя;

-проверка работоспособности на холостом ходу;

-проверка степени искрения.

5.НОМИНАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ ДВИГАТЕЛЯ ДПМ – 30 –НI – 04

Напряжение питания, В – 26.

Частота вращения, об/мин – 5500 ± 550. Момент нагрузки, гсм – 100. Потребляемый ток, не более, А – 0,5. Пусковой момент, не менее, гсм – 350. Ток холостого хода, не более, А – 0,14.

6.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

6.1.Проверка внешнего вида, наличия и качества маркировки.

На электродвигателе должны отсутствовать царапины и забоины, трещины, нарушения покрытия. Не допускается прослабление или проворачивание втулки корпуса под выводные концы. Маркировка должна соответствовать номинальным данным электродвигателя. Проверка проводится визуально.

6.2.Проверка установочных, присоединительных и габаритных

размеров.

Установочные, присоединительные и габаритные размеры должны соответствовать размерам, указанным в габаритном чертеже. Используется универсальный или специальный измерительный инструмент.

6.3.Проверка люфтов и биений.

Проверку биений проводят с помощью индикатора часового типа на выходном конце вала (максимум 0,015мм) и на коллекторе относительно оси вращения (максимум 0,015 мм). Биение коллектора определяют, установив ножку индикатора на щётку. Для проверки биения выходного конца вала необходимо установить двигатель в тиски торсиометра ТЕС – 4 так, чтобы выходной конец вала находился на стороне, противоположной шкале

10