Электрические машины. Практикум

А. В. Дробов
В. Н. Галушко

Электрические мАшиНы

прАктикум

Допущено Министерством образования Республики Беларусь 

в качестве учебного пособия для учащихся 

учреждений образования, реализующих образовательные 

программы среднего специального образования 

по специальностям «Монтаж и эксплуатация электрооборудования 

(по направлениям)», «Городской электрический транспорт»

Минск
РИПО
2017

УДК 621.313(075.32)
ББК 31.261я723

Д75

А в т о р ы:

преподаватель филиала УО «Белорусский государственный 

технологический университет» «Гомельский государственный 

политехнический колледж», магистр технических наук А. В. Дробов; 

доцент кафедры «Электротехника» УО «Белорусский государственный 

университет транспорта», кандидат технических наук, доцент В. Н. Галушко.

Р е ц е н з е н т ы:

цикловая комиссия по специальностям «Мехатроника», «Автоматизация 

технологических процессов и производств» УО «Минский государственный 

колледж электроники» (Е. И. Тарасова);

заведующий кафедрой «Электроснабжение» УО «Белорусский 

государственный аграрный технический университет», 

кандидат технических наук, доцент В. М. Збродыга.

Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или лю
бой ее части не может быть осуществлено без разрешения издательства.

Выпуск издания осуществлен при финансовой поддержке Министерства об
разования Республики Беларусь.

Дробов, А. В.

Д75
Электрические машины. Практикум : учеб. пособие / А. В. Дро
бов, В. Н. Галушко. – Минск : РИПО, 2017. – 111 с. : ил.

ISBN 978-985-503-650-1.

Практикум является логическим продолжением учебного пособия А. В. Дро
бова, В. Н. Галушки «Электрические машины» (2015). Содержит материал, необходимый обучающимся для эффективного усвоения и проверки полученных знаний по всем разделам курса, а также практические задания, сопровождающие ся 
необходимыми методическими указаниями для их решения. 

Предназначен для учащихся учреждений среднего специального образования 

по специальностям «Монтаж и эксплуатация электрооборудования (по направлениям)», «Городской электрический транспорт».

УДК 621.313(075.32)
ББК 31.261я723

ISBN 978-985-503-650-1 
© Дробов А. В., Галушко В. Н., 2017
© Оформление. Республиканский институт

профессионального образования, 2017

преДислОВие 

Цели настоящего практикума – закрепление теорети
ческих знаний и развитие у обучающихся практических 
навыков решения задач по учебной дисциплине «Электрические машины», поддержка лекционного курса.

Практикум включает в себя все разделы учебной дис
циплины: машины постоянного тока, трансформаторы, 
асинхронные и синхронные машины.

Содержит теоретические положения, задания и поря
док выполнения практических работ, а также примеры их 
выполнения.

Для закрепления знаний обучающихся в конце каж
дой практической работы даны контрольные вопросы.

прАктическАя рАбОтА 1

рАсчет пАрАметрОВ и пОстрОеНие 

рАзВерНутОй схемы ОбмОтки якОря мАшиНы 

пОстОяННОГО тОкА

Цель: научиться рассчитывать параметры различных ти
пов обмоток якоря и строить развернутые схемы обмоток якоря машины постоянного тока.

Теоретические положения

Простая петлевая обмотка. Обмотку называют петлевой, 

если ее секции имеют форму петли (рис. 1.1). В простой петлевой обмотке начало и конец секции присоединены к рядом 
расположенным коллекторным пластинам.

y1

y2
y

N
S

1
2

yк

Рис. 1.1. Петлевая обмотка

Обмотку якоря машин постоянного тока делают двух
слойными. В каждом пазу такой обмотки располагаются две 
активные стороны двух различных секций: начальная сто

Практическая работа 1

рона одной секции вверху паза и конечная сторона другой 
внизу паза.

При расчетах многослойных обмоток применяют понятие 

элементарного паза, под которым понимают паз с двумя активными сторонами. В многослойной обмотке в одном реальном пазу может быть несколько элементарных.

Так как в секции есть две активные стороны, то каждой 

секции соответствует один элементарный паз и на каждую 
секцию приходится одна коллекторная пластина, поскольку к 
каждой пластине присоединяют начало одной секции и конец 
другой. Поэтому для любой многослойной обмотки

Sсек = K = Zэл,

где Sсек – число секций в обмотке якоря; К – число коллекторных пластин; Zэл – число элементарных пазов.

Расчетные формулы для простой двухслойной петлевой 

обмотки следующие:

y1 = Zэл / 2p ± b,

y = yк = 1, 
y = y1 – y2,

где b – число, которое отнимают или иногда добавляют к Zэл, 
чтобы при делении y было целым числом; первый частичный 
шаг y1 – расстояние между начальной и конечной сторонами 
секции, т. е. ширина секции; второй частичный шаг y2 – расстояние между конечной стороной одной секции и начальной 
стороной другой, следующей за ней по схеме обмотки; результирующий шаг y – расстояние между начальными сторонами 
двух соседних секций; шаг обмотки по коллектору yк – расстояние между коллекторными пластинами, к которым подключены начало и конец секции.

Схема-развертка якорной обмотки представляет собой вид 

на якорь сверху (полюсы находятся над якорем) после разрезания цилиндрической поверхности якоря по образующей и 
развертывания ее на плоскость.

Схему-развертку рекомендуется выполнять в следующем 

порядке.

На листе миллиметровой или клетчатой бумаги изоб1. 

ражают Zэл элементарных пазов в виде отрезков вертикальных 

Электрические машины. Практикум

линий: сплошного (слева), который изображает верхнюю сторону, и пунктирного (cправа), изображающего нижнюю активную сторону.

Нумеруют элементарные пазы по порядку, начиная с 
2. 

первого и заканчивая последним (Zэл). Эта нумерация является основной для всех элементов обмотки: номер паза является номером секции, начало которой лежит в верхнем слое 
паза, и коллекторной пластины, с которой соединено начало 
секции. Так как в каждом пазу лежат две активные стороны, 
то верхнюю сторону обозначают номером паза без штриха, а 
нижнюю – номером паза со штрихом.

Производят разметку положения и нумерацию коллек3. 

торных пластин. Для этого посередине между элементарными 
пазами N1 = 1 и Nn = 1 + y1 (рис. 1.2) проводят вертикальную 
линию аб, на которой находится вершина верхней лобовой 
части первой секции.

N1
S1
N2
S2

B2
A2
A1
B2
n
б

а
τ
τ
τ
τ
τ

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13
14 15 16 17 18

17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
18
17

Рис. 1.2. Схема-развертка простой двухслойной петлевой 

обмотки при Zэл = S = K = 18, р = 2, y1 = 4, yк = 1

В случае простой петлевой обмотки (см. рис. 1.2) на этой 

же линии аб находится граница (изоляционный промежуток) 

Практическая работа 1

между коллекторными пластинами 1 и 2. Найдя положение 
пластин 1 и 2, размечают остальные пластины, приняв их ширину tк, равную расстоянию между элементарными пазами. 

На схему-развертку наносят контуры главных полюсов. 

Щетки должны быть расположены напротив середины полюсов на расстоянии К / 2р коллекторных делений друг от друга. 
Задавшись направлением вращения (рекомендуется взять против хода часовой стрелки) и полярностью главных полюсов, 
определяют полярность щеток (с учетом режима работы машины – генераторный или двигательный). Все щетки одинаковой полярности соединяются друг с другом.

Для определения полярности щеток необходимо выявить 

направление ЭДС в какой-либо секции и перенести это направление на схему параллельных ветвей (рис. 1.3). Схема параллельных ветвей представляет собой электрическую схему 
соединения секций, которые изображаются в виде полуокружностей. Схема показывается для того момента времени, для 
которого выполнена схема-развертка. Щетки образуют 2а параллельные ветви и замыкают накоротко секции, проходящие 
коммутацию (одновременно соединенные щетками).

A1

A2

B1

B2

5

5

6
6
7

4
3

8

2

9

н
к

к
н

10

11
12
13

14
15
16
17
18

14

15

10

11

2

1

Рис. 1.3. Схема параллельных ветвей простой двухслойной 

петлевой обмотки, изображенной на рисунке 1.2

Простая волновая обмотка. Обмотку называют волновой,

если по форме секция обмотки напоминает волну. Шаги простой волновой обмотки представлены на рисунке 1.4.

Электрические машины. Практикум

y

yк

y1
y2

N
N
S
S

К + 1
1

Рис. 1.4. Волновая обмотка

Расчетные формулы для простой двухслойной волновой 

обмотки:

y = y1 + y2; y1 = (К ± 1) / p; 2а = 2; y1 = Zэл / p ± b. 

Число параллельных ветвей 2а простой волновой обмотки 

независимо от числа полюсов машины всегда равно двум.

Пример выполнения простой двухслойной волновой обмот
ки для Zэл = S = K = 19, p = 2, y1 = 4, yк = 9 приведен на рисунке 
1.5, а ее схема параллельных ветвей – на рисунке 1.6.

А1
А2
В1
В2
n

г
б

а
в
τ
τ
τ
τ

N2
N1
S2
S1

1
2
3
4
5
6
7
8
9

3
4
5
6
7
8
9
1
2
10 11 12 13 14 15
16 17 18 19

10
11
14
12 13
16 17
15
18 19

Рис. 1.5. Схема-развертка простой двухслойной волновой 

обмотки при Zэл = S = K = 19,  p = 2, y1 = 4,  yк = 9

Практическая работа 1

А1

А2

В1

В2

е14

е7

н
к

н
к

5

6

4
3
2

1

7
8
9

5

6

1

14
13
12

11

10

19
18
17
16

14

15
10

11

19

15

Рис. 1.6. Схема параллельных ветвей простой двухслойной 

волновой обмотки, соответствующая рисунку 1.5

Для разметки положения и нумерации коллекторных 

пластин посередине между элементарными пазами N1 = 1 и 
Nn = 1 + y1 (см. рис. 1.5) проводят вертикальную линию аб, 
на которой находится вершина верхней лобовой части первой секции. В случае простой волновой обмотки для разметки 
пластин коллектора необходимо найти элементарный паз Nn, 
в котором лежит начало следующей за первой секции (Nn = 
= N1 + yк = 1 + yк).

Посередине между пазами 1 + y1 и 1 + yк (см. рис. 1.5) 

проводят линию вг, которая делит коллекторную пластину с 
номером Nn пополам. Найдя положение коллекторной пластины Nn, размечают остальные пластины в порядке дальнейшей 
последовательности цифр.

Задание

По данным таблицы 1.1 рассчитать параметры и начер
тить развернутую схему простой двухслойной петлевой (ПП) 
или простой двухслойной волновой (ПВ) обмотки якоря на 
основании обмоточной таблицы. На схеме обозначить полюсы, расставить щетки. 

Таблица 1.1

Исходные данные к практической работе 1

Величина
Вариант

1
2
3
4
5
6
7
8

Число пазов Z
35
35
35
35
35
35
35
35

2p
2
4
6
8
2
4
6
8

Тип обмотки
ПП
ПП
ПП
ПП
ПВ
ПВ
ПВ
ПВ

Электрические машины. Практикум

Порядок выполнения работы

1. Рассчитать параметры простой двухслойной петлевой 

(волновой) обмотки.

2. Вычертить простую двухслойную петлевую (волновую) 

обмотку на миллиметровой бумаге.

Примеры выполнения работы
Пример 1. 1. Рассчитаем парамерты простой двухслойной 

петлевой обмотки по следующим данным: 2p = 4; Zэл = 12.

Решение. Для простой двухслойной петлевой обмотки

y = yк = 1; Zэл = K = S = 12; 

y1 = Zэл / 2p ± b = 12 / 4 ± 0 = 3.

2. Вычертим простую двухслойную петлевую обмотку на 

миллиметровой бумаге и составим обмоточную таблицу.

Производим нумерацию пазов, произвольно выбрав пер
вый. При определении номера паза, в который нужно укладывать конец первой секции, прибавляем y1: 1 + 3 = 4. Размечаем 
положения коллекторных пластин. Начинаем выполнять обмотку с первой коллекторной пластины, затем укладываем ее 
в паз 1 (рис. 1.7, а). Конец секции укладываем в паз 4 и присоединяем ее ко второй коллекторной пластине, так как yк = 1, 
т. е. между началом и концом секции по коллектору находится 
один изоляционный промежуток.

Вторую секцию начинаем со второй коллекторной пласти
ны. Для определения номера паза, в который нужно уложить 
начало второй секции, к номеру паза, в котором лежит начало 
первой секции, прибавляем y: 1 + 1 = 2. Начало второй секции 
находится в пазу 2. В дальнейшем обмотку рассчитываем по 
тому же принципу. Для облегчения выполнения обмотки составляем таблицу 1.2. Номера сторон секций, лежащих внизу 
паза, в обмоточной таблице обозначим штрихом.