Стартовая >> Оборудование >> Эл. машины >> Обмотки машин переменного тока

Обмотки машин переменного тока

Оглавление
Обмотки машин переменного тока
Двухслойные обмотки

Обмотки с током должны выполнять две основные функции: обеспечивать требуемую для работы машины э. д. с. и создавать магнитное поле, необходимое для преобразования энергии.
В машинах переменного тока применяются обмотки переменного тока: 1) присоединяемые к внешней цепи, 2) постоянно замкнутые накоротко, 3) соединенные с коллектором, а также 4) обмотки постоянного тока. Ниже рассматриваются обмотки переменного тока асинхронных и синхронных машин, присоединяемые к внешней цепи.
Элементом обмотки является виток, состоящий из двух последовательно соединенных проводников, расположенных в пазах на расстоянии, приблизительно равном полюсному делению т.
Группа витков, соединенных менаду собой и имеющих общую изоляцию от сердечника, называется катушкой. Одновитковая катушка обычно выполняется из проводников большого сечения, которые называются стержнями. Независимо от количества витков в катушке она имеет только две активные стороны, уложенные в пазы на расстоянии шага у обмотки. На схеме каждая сторона катушки изображается одной линией.
Шаг обмотки обычно измеряется количеством пазовых делений между сторонами катушки и поэтому должен выражаться целым числом.
Совокупность катушек, присоединенных к внешней цепи, называется фазной обмоткой.
Под парой соседних полюсов располагаются одна или несколько (группа) соединенных последовательно катушек. В первом случае обмотка называется сосредоточенной, во втором случае — распределенной. Распределенная обмотка характеризуется количеством
пазов на полюс и фазу д = которое может быть как целым, так и дробным в зависимости от соотношения количества пазов Z, количества полюсов 2р и количества фаз т.
Обмотка статора (и ротора) может быть однофазной или многофазной, состоящей из нескольких фазных обмоток. Наибольшее распространение получили симметричные трехфазные обмотки в соответствии с применяемой в промышленности трехфазной системой переменного тока.
Стороны катушек в пазах укладываются в один или в два слоя. В первом случае сторона катушки занимает полностью паз и такая обмотка называется однослойной. Во втором случае в пазу размещаются стороны двух катушек и обмотка называется двухслойной. В особых случаях возможна укладка сторон катушек в три слоя.

Распределение пазов (сторон катушек) по фазам производится таким образом, чтобы катушки одной группы располагались рядом. Это позволяет получить наибольшую э. д. с. при минимальной затрате обмоточного провода. При целом q количество катушек в каждой группе получается одинаковым и равным q.
А. Трехфазная обмотка. Пример распределения пазов по фазам для симметричной обмотки с Z = 24 и 2р = 4 показан на рис. 1.
Для такой обмоткии в соответствии с этим числом производится равномерное распределение пазов по фазам А, В и С в пределах каждого полюсного деления, которое затем повторяется на других полюсных делениях. Полюсному делению т соответствует = mq = 3*2 = 6 пазовых делений.

Распределение пазов и сторон катушек по фазам

Puc. 1. Распределение пазов и сторон катушек по фазам
Соединение проводников для образования витков и катушек и соединение катушек между собой производится таким образом, чтобы расход обмоточных материалов был минимальным, изготовление обмотки не вызывало затруднений, обеспечивалась возможность расположения и достаточная жесткость лобовых частей. Кроме того, желательно, чтобы сопротивления фазных обмоток были одинаковы.
Различные варианты выполнения однослойной трехфазной обмотки рассмотрены для Z = 24 и 2р = 4.
На рис. 2 показана обмотка, у которой катушки одной группы имеют различные размеры по ширине, например одна катушка образована проводниками, расположенными в пазах 2 и 7, и имеет шаг у = 5, проводники второй катушки расположены в пазах 1 и 8 и для нее у = 7. Внешняя катушка охватывает внутреннюю и получается обмотка с концентрическими катушками. Количество катушек в каждой группе равно q и они соединены последовательно.
Лобовые части катушек располагаются в двух поверхностях (рис. 2 ,б). Катушечные группы одной фазы соединены между собой последовательно и образуют фазную обмотку. Начала фазных обмоток статора трехфазных машин имеют следующие обозначения: Cl, С2, СЗ и концы их С4, С5, Сб. Соответственно для обмоток ротора: Р1, Р2, РЗ и Р4.
Количество катушечных групп в фазной обмотке равно количеству пар полюсов ее. При четном р в каждой фазной обмотке получается одинаковое количество катушек с различным расположением лобовых частей, это способствует уравниванию активных (и индуктивных) сопротивлений обмоток при последовательном соединении катушечных групп. При нечетном р одну группу катушек приходится выполнять более сложной формы с переходом лобовых частей из одной поверхности в другую.

Схема трехфазной однослойной обмотки с концентрическими катушками
Рис. 2. Схема трехфазной однослойной обмотки с концентрическими катушками: а — схема; б — расположение лобовых частей
При большом и четном q (в двухполюсных машинах g = 6-г 8) для уменьшения места, занимаемого обмоткой по оси машины, целесообразно лобовые части катушек каждой половины группы отгибать в противоположные стороны (рис. 3) и размещать их в трех поверхностях (рис. 3,6). Шаг отдельных катушек половины группы получается различным, меньше полюсного деления. Лобовые части катушечных групп каждой фазной обмотки расположены в разных поверхностях и это вызывает небольшое различие сопротивлений фазных обмоток.
Обмотка с расположением лобовых частей в трех поверхностях применяется также при разъемном сердечнике статора, но в этом случае лобовые части всех катушек полюсного деления отгибаются в одну сторону (рис. 4,а) и располагаются в трех поверхностях (рис. 4,6). Такая обмотка позволяет производить сборку и разборку статора с уложенными в пазах катушками и требуется только соединение (или разъединение) перемычек между катушечными группами.
Схема трехфазной однослойной обмотки
Рис. 3. Схема трехфазной однослойной обмотки с разделенными катушечными группами: а — схема; б — расположение лобовых частей
Ввиду сложности изготовления и укладки лобовых частей, концентрические обмотки в настоящее время имеют ограниченное применение.
Схема трехфазной однослойной обмотки для разъемного статора
Рис. 4. Схема трехфазной однослойной обмотки для разъемного статора: а — схема; б — расположение лобовых частей
Однослойная обмотка может быть выполнена с катушками одинаковой формы в виде трапеции (рис. 5,а). Лобовые части катушки

выполняются разной длины (рис. 5,6). При четном q > 2 для облегчения укладки лобовые части катушек половины группы отгиба выполняются в противоположные стороны.

Схема трехфазной однослойной обмотки с шаблонными катушками
Рис. 5. Схема трехфазной однослойной обмотки с шаблонными катушками: а — схема; б — расположение лобовых частей
Разновидностью такой обмотки является цепная, у которой отгибаются в противоположные стороны лобовые части каждой пары соседних катушек (рис. 6,а) и длина лобовых частей получается одинаковой (рис. 6).
Схема трехфазной однослойной цепной обмотки
Рис. 6. Схема трехфазной однослойной цепной обмотки: а — схема; б — расположение лобовых частей
Цепная обмотка может быть выполнена как при четном, так и при нечетном q и при различных, но обязательно нечетных значениях шага у катушки.

Катушечные группы допускают последовательное, параллельное п смешанное (последовательно-параллельное) соединение.
Схема трехфазной однослойной волновой обмотки
Рис. 7. Схема трехфазной однослойной волновой обмотки:
а — схема; б — расположение лобовых частей
Во всех однослойных обмотках с целым q наибольшее количество параллельных ветвей равно количеству катушечных групп, а в цепной обмотке с четным q — удвоенному количеству катушечных групп.
В рассмотренных обмотках сначала соединяются между собой катушки в катушечные группы, а затем последние — в фазную обмотку.
Схема двухфазной однослойной обмотки с концентрическими катушками
Рис. 8. Схема двухфазной однослойной обмотки с концентрическими катушками: а — схема; б — расположение лобовых частей
Такие обмотки по аналогии с обмотками якорей машин постоянного тока называются петлевыми. В одновитковых катушках для уменьшения длины соединений между катушками применяется
волновая обмотка (рис. 7). При одном обходе зубцового слоя образуется последовательная цепь катушек, имеющих одинаковые шаги. Переход к каждой последующей цепи требует одного укороченного (или удлиненного) шага. Количество обходов для фазной обмотки равно q.
Однослойная обмотка выполнима также и при дробном q.
Б. Двухфазная и однофазная обмотки. Эти обмотки применяются в машинах малой мощности и могут быть выполнены с концентрическими или с одинаковыми катушками.
Схема однофазной однослойной обмотки с разделенными катушечными группами
Рис. 9. Схема однофазной однослойной обмотки с разделенными катушечными группами: а — схема; б — расположение лобовых частей
Двухфазная обмотка может быть выполнена как с равными фазными зонами, так и с неравными. Схема двухфазной обмотки с концентрическими катушками при Z = 24, 2р = 4 и
показана на рис. 8. Лобовые части располагаются в двух поверхностях (рис. 8,6). Обозначение начала и конца одной обмотки статора С1 и С2, обозначения начала и конца второй обмотки П1 и П2.
В однофазных обмотках для уменьшения расхода обмоточных материалов и потерь в обмотке используется не вся зубцовая зона, фазная зона обычно составляет 2/3 полюсного деления (рис. 9).



 
« Обмотка якоря   Обмотки ротора асинхронного двигателя »
электрические сети