Файл: Пиотровский Л.М. Электрические машины учебник.pdf

выполняются разной длины (рис. 19-5,6). При четном q > 2 для об­ легчения укладки лобовые части катушек половины группы отгиба-

Рис. 19-5. Схема трехфазной однослойной обмоткп с шаб­ лонными катушками: а — схема; б — расположение лобо­ вых частей

ются в противоположные стороны. Разновидностью такой обмотки является цепная, у которой отгибаются в противоположные стороны лобовые части каждой пары соседних катушек (рис. 19-6,а) и длина

а)

5)

лобовых частей получается одинаковой (рис. 19-6). Цепная обмотка может быть выполнена как при четном, так и при нечетном q и при различных, но обязательно нечетных значениях шага у катушки.

255

Катушечные группы допускают последовательное, параллельное и смешанное (последовательно-параллельное) соединение. Во всех однослойных обмотках с целым q наибольшее количество парал-

Рис. 19-7. Схема трехфазной о д н о с л о й п о й волновой обмотки: а — схема; 6 — расположение лобовых частей

лельных 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

Рис. 19-8. Схема двухфазной однослойной обмотки с концентричес­ кими катушками: а — схема; б — расположение лобовых частей

обмотку. 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. 19-7). При одном обходе зубцового слоя обра­

256

зуется последовательная цепь катушек, имеющих одинаковые шаги. Переход к каждой последующей цени 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

вмашинах малой мощности и могут быть выполнены с концентриче­

скими или с одинаковыми катушками.

I ь

Рис. 19-9. Схема однофазной однослойной обмоткп с раз­ деленными катушечными группами: а — схема; б — распо­ ложение лобовых частей

Двухфазная обмотка может быть выполнена как с равными фаз­ ными зонами, так и с неравными. Схема двухфазной обмотки с кон-

показана на рис. 19-8. Лобовые части располагаются в двух поверх­ ностях (рис. 19-8,6). Обозначение начала и конца одной обмотки ста­ тора 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. 19-9).

19-3. Двухслойные обмотки

В двухслойных обмотках одна сторона катушки занимает нижнюю часть паза, а вторая — верхнюю (рис. 3-1). Распределение сторон катушек одного слоя на двойном полюсном делении зависит от приня­ того количества фазных зон на двойном полюсном делении. Все стороны катушек одного слоя на двойном полюсном делении можно распределить на т зон или на 2т зон. В первом случае угол фазной зоны составляет 2я/т электрических радиан, во втором случае этот угол равен л/т. При количестве фазных зон на двойном полюсном делении, равном количеству фаз, получается худшее использование обмоточного провода, и такие обмотки применяются в специальных случаях.

Катушки двухслойной обмотки имеют одинаковую форму, что облегчает их изготовление и обеспечивает одинаковые сопротивле­ ния фазных обмоток как при последовательном, так и при параллель­ ном соединении катушечных групп. Характерной особенностью двухслойных обмоток является возможность укорочения шага ка­ тушек, при котором улучшаются электромагнитные характеристики и уменьшаются затраты обмоточных материалов.

Относительный шаг катушки ß = ylx. Так же, как в однослойных

обмотках, T = - ^ = mg пазовых делений, и тогда относительный шаг

\ I г

Рис. 19-10. Схема трехфазной двухслойной обмотки: а —1 схема; б — расположение лобовых частей

А. Трехфазная обмотка. На рис. 19-10 показана схема шестизон­ ной петлевой обмотки для Z = 24, 2р = 4 и укороченном шаге у — 5 (ß = 5/о). Расположение фазных зон в верхнем и нижнем слое зуб­ цовой зоны, как это следует из схемы, получается одинаковым, и фаз­ ные зоны верхнего слоя смещены относительно фазных зон нижнего слоя на дугу т — у — т (1 — ß). Все катушки одной группы соеди­ няются последовательно. Количество катушечных групп двухслойной обмотки равно 2р и для образования фазной обмотки они могут быть соединены как последовательно (рис. 19-10), так и параллельно или последовательно-параллельно.

При одновитковых катушках и 2р > 2 для уменьшения длины соединений между катушечными группами целесообразно применять волновую обмотку (рис. 19-11). Распределение сторон катушек каж­ дого слоя по фазам производится аналогично петлевой обмотке с уче­ том шага катушки. При образовании фазной обмотки первые q обходов выполняются, так же как и в однослойной волновой обмотке,

258

ных делениях фазная обмотка будет занимать по одному пазу, а на чет­ вертом — два паза. Наилучшее использование обмоточных матери­ алов получается при симметричном распределении q1 и q2 по окруж­ ности статора (или ротора).

Рис. 19-12. Схема трехфазной двухслойной обмотки с дробным q: а — схема; б — расположение лобовых частей

Рис. 19-13. Схема двухфазной двухслойной обмотки

Распределение пазов по фазам для нижнего слоя сторон катушек получается аналогичным ввиду одинакового шага катушек, который на схеме рис. 19-11 принят у — 5 ф = 0,8).

Начала (и концы) фазных обмоток располагаются симметрично по окружности статора (или ротора) или же симметрично на одной из групп пазов,

260

Наибольшее количество параллельных ветвей обмотки с дробным q ограничено и равно t.

Б. Двухфазная и однофазная обмотки. На рис. 19-13 представ­ лена схема двухфазной обмотки для Z — 24, 2р — 4 и у = 5. Рас­ пределение сторон катушек одного слоя по фазам произведено в со-

Z 24 о

ответствии с q — -r— = - , у = о.

Рис. 19-14. Схема однофазной двухслойной обмотки

На рис. 19-14 представлена схема однофазной обмотки для Z — 24, 2р — 4 и у = 5. Фазная зона принята равной 2/3 полюсного деления и в соответствии с этим произведено распределение сторон катушек одного слоя по фазам. Вследствие укорочения шага витка имеются пазы, в которых расположена только одна сторона катушки, занимаю­ щая половину паза по высоте, остальная часть паза должна быть заполнена деревянным клином для укрепления изоляции и провод­ ников обмотки.

Глава д в а д ц а т а я ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА ОБМОТКИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

20-1. Электродвижущая сила в проводнике

Впроводнике 1 обмотки статора (рис. 20-1) при вращении ротора

иналичии постоянного тока в обмотке полюсов наводится э. д. с. епр, направление которой может быть определено по правилу правой руки (см. рис. В-2). Вследствие изменения магнитной индукции в за­ зоре под проводником при перемещении полюсов эта э. д. с. является переменной и характеризуется: частотой изменения, формой и вели­ чиной.

261

А. Частота э. д. с. в проводнике. За время поворота ротора на угол 2л/р, соответствующий двойному полюсному делению 2т, про­ исходит полный цикл изменения э. д. с. епр, следовательно, за один оборот ротора количество циклов изменения э. д. с. равно количе­ ству пар полюсов. Если машина имеет р пар полюсов и ротор вра­

первая гармоническая 1 с амплитудой і?г, имеющая тот же период 2т, что и анализируемая функция, и две высшие гармонические — третья 3 и пятая 5, имеющие соответственно амплитуды ВЬз, В&ъ и периоды 2 т/3, 2 т/5. Начало координат принято на геометрической нейтрали между южным и северным полюсом, поэтому гармонические составляющие являются синусоидами.

Положение точки А на окружности ротора может быть определено углом ßx (рис. 20-1). Так как периоду каждой гармонической соответ­ ствует угол 2я, то геометрическому углу ßx соответствует угол pßx электрических радиан для первой гармонической магнитной индук­ ции, угол 3pßj — для третьей гармонической и 5pßx для пятой. Таким образом, индукция в точке А может быть представлена сле­ дующим рядом:

262