Материал: Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине “Технология производства электромеханических преобразователей”. Пархоменко Г.А., Горемыкин С.А

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Кафедра электромеханических систем и электроснабжения

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторных работ по дисциплине “Технология производства электромеханических преобразователей ” для студентов направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника»

(профиль «Электромеханика») очной формы обучения

Воронеж 2016

Составители: канд. техн. наук Г.А. Пархоменко, канд. техн. наук С.А. Горемыкин, канд. техн. наук Л.Н. Титова

УДК 621.313

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине “Технология производства электромеханических преобразователей ” для студентов направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» (профиль «Электромеханика») очной формы обучения / ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»; сост. Г.А. Пархоменко, С.А. Горемыкин, Л.Н. Титова. Воронеж, 2016. 31 с.

Методические указания включают в себя описание шести лабораторных работ по проблемам производства электрических микромашин, выполняемых в условиях серийного производства на базовом предприятии.

Методические указания подготовлены в электронном виде и содержатся в файле Мет. указ. стенд.pdf.

Ил. 1. Библиогр.: 12 назв.

Рецензент канд. техн. наук, доц. Ю.В. Писаревский

Ответственный за выпуск зав. кафедрой канд. техн. наук, доц. В.П. Шелякин

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

© ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2016

Прохождение курса “Технология производства электромеханических преобразователей” сопровождается проведением лабораторных работ в условиях реального производства, способствующих закреплению теоретических знаний и получение практических навыков.

В методическом руководстве приведены шесть работ по основным разделам курса. Порядок приведения лабораторных работ определяется их содержанием и для каждой работы устанавливается отдельно. Для качественного проведения лабораторных работ необходимо проработать теорию в соответствии со списком источников, указанных в конце пособия.

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 на рабочем месте. Не загромождайте рабочее место оборудованием, приборами и другими предметами, не относящимися к выполняемой работе. При работе на производственном участке предприятия выполняйте только задание, которое вам поручено.

Запрещается находиться в помещении в головном уборе и пальто или иной подобной верхней одежде. Она должна быть размещена в специально отведенном месте. Пребывание на рабочем месте реального производства допускается только в халате и чистой обуви. Запрещается начинать работу без разрешения преподавателя\ и руководителя производственного участка.

При работе со штатным технологическим оборудованием следует чётко выполнять правила ТБ и не оставлять включённым станок без присмотра.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНАЩЕНИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА ОБМОТЧИКА

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Ознакомление с номенклатурой, технологическими характеристиками и правилами практического использования оборудования, оснастки и инструментария рабочего места обмотчика электрических микромашин.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Изучение номенклатуры, технологических характеристик и правил практического использования намоточного станка, приспособлений системы КПК, технологических и контрольных инструментов, необходимых для выполнения обмотки ротора или статора электрической микромашины.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

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 изоля-

2

цию, разделяющую между собой отдельные вики (витковая изоляция), слои (межслоевая изоляция). Корпусная изоляция отделяет катушку от магнитопровода или корпусных элементов машины.

Для выполнения обмоток применятся специальные обмоточные станки. Намотка открытых катушек производится на намоточных станках, среди которых можно выделить две главные разновидности:

а) с вращением каркаса (шаблона) вокруг своей оси, при этом положении тарной катушки в пространстве остаётся неизменным;

б) с вращением тарной катушки вокруг оси неподвижного каркаса (шаблона).

Станки первой разновидности имеют более простую кинематику, повышенную производительность. Их применение предпочтительно для намотки открытых катушек. Достоинством станков второй разновидности является доступность контроля качества укладки каждого витка, их применение может быть оправдано при намотке более сложных катушек.

Производительность станка возрастает при увеличении частоты вращения шпинделя. Однако возможности этого пути ограничивается динамическими характеристиками системы КПК (катушка – провод - каркас).

Структурная схема системы КПК

Структурная схема системы КПК показана на рисунке, где каждый прямоугольник условно представляет отдельный механизм станка: 1 – механизм смотки провода с тарной катушки; 2 – направляющий механизм; 3 – механизм регулировки натяжения провода; 4 – механизм укладки витков; 5 – каркас (шаблон). Все эти механизмы последовательно соединены меж-

3

ду собой обмоточным проводом, воспринимающим все механические усилия, возникающие в системе в процессе намотки.

Механизм смотки провода с тарной катушки должен обеспечить сохранность параметров медной жилы и изоляции при максимальной скорости съема провода с тарной катушки, обеспечить беспрепятственное попадания сматываемого провода в направляющую систему станка. Последняя представляет собой набор колец и крючков, обеспечивающих заданную траекторию перемещения провода на шаблон (каркас). Натяжное устройство задаёт величину натяжения провод, что определяет плотность укладки витков в катушке. Этот же механизм демпфирует рывки натяжного усилия, вызванного особенностями геометрии шаблона (каркаса). Механизм укладки витков обеспечивает закладку каждого проводника витка катушки на заданное место, обеспечивающее максимальную плотность витков, минимальный расход провода, теплоотдачу катушки при протекании тока.

В конечном итоге провод попадает на шаблон или каркас, обеспечивающий формообразование каждого витка. В электрической микромашине такую функцию может выполнять и сам магнитопровод, на котором должна быть размещена обмотка. В этом случае выполнение каждой катушки совмещается с одновременным размещением её на магнитопроводе.

Для контроля геометрии обмоточного провода предусмотрены микрометр, горелка и суконка или мелкая шкурка. С их помощью выполняется измерения диаметра изолированного и голого провода.

Электрические параметры выполненной обмотки контролируются мегомметром (сопротивление изоляции) и омметром (активное сопротивление обмотки или отдельных катушек).

Для контроля геометрических размеров катушки используются универсальный (штангенциркуль) или специальный (калибры) инструмент.

4

На рабочем месте должны быть также ножницы, пленочная (в т.ч. липкая) изоляция, линейка, др. средства в зависимости от типа выполняемой обмотки.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Тщательно изучить описание намоточного станка, обратив внимание на его комплектацию и указания по наладке требуемого режима намотки.

По описанию намоточного станка изучить его кинематику и правила управления, обратив особое внимание на выполнение требований конструкторской и технологической документации и на правила соблюдения требований безопасной эксплуатации станка.

Включить станок, проверить регулировку частоты вращения шпинделя. Проверить работу счетчика оборотов в предусмотренных инструкцией режимах.

Проверить установку тарной катушки с обмоточным проводом на устройство смотки.

Заправить обмоточный провод в направляющее и натяжное устройство, закрепить начало провода на шаблоне с помощью липкой пленки.

Используя горелку и суконку, зачистить начало провода. С помощью микрометра замерить диаметр изолированного и голого провода.

Проверить наличие на рабочем месте других приспособлений, приборов и инструментов, уяснить их назначение и правила использования.

Для обмотки, выполняемой на рабочем месте в соответствии с сопровождаемой технологией, выполнить наладку режимов работы станка. Включить станок, проверить работу систем и качество намотки.

5

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Какие типы обмоток применяются в электрических микромашинах?

2.Как устроен намоточный станок, тип и назначение его основных механизмов?

3.Какие типы станков применяются в производстве электрических микромашин?

4.Как выбирается усилие натяжения провода?

5.Как влияет усилие натяжения провода на электрические параметры обмоток?

6.Как в станке обеспечивается демпфирование рыв-

ков провода?

7.Как обеспечивается и контролируется число витков в одной катушке?

8.Как обеспечивается и контролируется качество укладки витков в катушке?

9.Как частота вращения шпинделя может влиять на производительность и качество обмоточных работ?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫПОЛНЕНИЯ ОБМОТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МИКРОМАШИНЫ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Освоить методы и приемы выполнения обмотки электрической микромашины в условиях промышленного производства. Изучить применяемое оборудование, получить практические навыки работы с оборудованием, оценить влияние режимов намотки на качество продукции.

6

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Выполнить наладку оборудования, контролируя режимы операции, изготовить обмотку, проверить её качество. Проверить влияние наладочных параметров на качество обмотки.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Важная составная часть электрической машины — ее обмотки. В наиболее распространенных типах электрических машин можно выделить:

трехфазные обмотки машин переменного тока, используемые обычно в статорах трехфазных асинхронных и синхронных машин, а также в роторах асинхронных двигателей

сконтактными кольцами;

однофазные обмотки статоров асинхронных однофазных двигателей с короткозамкнутым ротором;

обмотки якорей коллекторных машин постоянного и однофазного переменного тока;

короткозамкнутые обмотки роторов асинхронных электродвигателей;

обмотки возбуждения синхронных и коллектор-

ных машин.

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), слои (межслоевая изоляция). Корпусная изоляция отделяет катушку от магнитопровода или корпусных элементов машины.

7

Большинство обмоток электрических машин изготовляется путём наматывания обмоточного провода на внешнюю поверхность штатного каркаса, технологического шаблона или изолированного магнитопровода. При намотке на шаблон катушку снимают с технологического шаблона, при необходимости дополнительно изолируют и укладывают на магнитопровод электрической машины в соответствии с требованиями конструкции.

В общем случае каркас, или технологический шаблон, имеет более сложную форму, например, прямоугольную. При постоянной частоте вращения такого каркаса линейная скорость обмоточного провода будет изменяться. Натяжение провода будет пульсирующим, что может привести к раскачиванию системы КПК и 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.

Приемы выполнения обмотки на статоре и на роторе имеют некоторые отличия. Требования к обмотке в основном сводятся к следующему: а) наименьший расход обмоточной меди; б) удобство и минимальные затраты н изготовлении — технологичность; в) форма кривой ЭДС, наводимой в обмотке статора, должна был. практически синусоидальной. Обмотки выполняются, как правило, в два этапа: намотка катушек или катушечных групп, и далее – укладка в пазы магнитопровода. При выполнении обмоток из эмальпровода круглого сечения обмотка может формироваться прямой вмоткой витков в пазы магнитопровода.

Важным параметром, определяющим техникоэкономические и технологические характеристики катушки, является коэффициент заполнения её сечения обмоточным проводом.

Различают коэффициент заполнения катушки изолированным проводом

8