Многоскоростные обмотки с изменение числа полюсов посредством изменения тока в отдельных частях обмотки

В настоящие время наиболее часто применяется переключение числа полюсов в отношении 1:2. В наиболее распространенных петлевых двухслойных трехфазных обмотках переключение числа полюсов в отношении 1:2 проще всего осуществляется изменением направления тока в отдельных частях обмотки. [ лит.2]

Для этого берут обмотку с шириной фазной зоны ²/₃ τ, где τ — полюсной шаг при большем числе полюсов. Шаг катушек берут равным или примерно равным полюсному шагу также при большем числе полюсов. Таким образом, обмотка имеет по три ка­тушечные группы на пару полюсов, а всего 3р катушечных групп, где р — большее число пар полюсов.

Так, например, обмотка с переключением числа полюсов с 2р=8 на 2р=4 должна иметь Зр= 3 • 4 = 12 катушечных групп.

При ширине фазного участка, равного ²/₃т, соседние участки одной и той же фазы при большем 2р располагаются на расстоянии ²/₃ τ •3=2 τ, т. е. через три катушечные группы.

На рисунке № 12, а показано распределение сторон катушек по фазным участкам. Ввиду того что ширина фазного участка равна 120 эл. градусов, участок 2 будет принадлежать фазе В и будет пер­вым фазным участком фазы В.

Рис. 12. Кривая распределения тока одной фазы при 2р = 8, 4 и образование параллельных ветвей.

Таким образом, распределение фазных участков и катушечных групп при большем числе полю­сов в общем случае будет следующим:

Вследствие того, что соседние катушечные группы одной и той же фазы расположены на 2т, направление тока в них одинаково. На рис. 12, б показано распределение тока на фазных участках заштрихованной фазы А.

Рис.13. Схема последовательного (а) и параллельно­го (б) соединений ветвей при большем числе полюсов.

Если в одной половине катушечных групп, например четных, изменить направление тока, то распределение тока фазных участ­ков фазы будет четырехполюсным (рис. 12, в). Так как во всех нечетных группах фазы ток имеет одинаковое направление при обоих числах полюсов, то эти группы можно соединить последо­вательно. То же самое можно сделать и с четными группами. В результате в каждой фазе получим по четыре вывода независимо от числа полюсов:

На рисунке № 12, г приведены схемы последовательного соединения нечетных (1 и 7) и четных (4 и 10) катушечных групп обмотки при большем числе полюсов 2р=8.

Рис. 14. Схема последовательного (а) и парал­лельного (б) соединений ветвей при меньшем числе полюсов.

В зависимости от заданного соотношения между моментами вращения при большем и меньшем числе полюсов отдельные ветви фаз между собой соединяются последовательно или параллельно. На рисунке №12 приведены схемы последовательного (рис. 12 а) и параллельного (рис. 13, б) соединения ветвей при большем, а на рисунке №. 14, а, б при меньшем числе полюсов.

Чтобы электродвигатель вращался в одном направлении при обоих числах полюсов, необходимо, чтобы поле статора вращалось в одном направлении, что требует одинакового чередования фаз обмотки при большем и меньшем числе полюсов. Но если при большем числе полюсов расстояние между соседними фазными участками составляет ²/₃τ=120 эл. градусов, то при переключении на меньшее число полюсов это расстояние будет составлять всего 60 эл. градусов, и поэтому фазный участок 2 при большем числе полюсов следует отнести к фазе В, в то время как при меньшем числе полюсов первым участком фазы В надо взять участок 3. Таким образом, при переходе с одного числа полюсов на другое, кроме переключения ветвей фаз с целью изме­нения направления тока в половине групп, необходимо еще из­менить чередование фаз, т. е. поменять местами (перекрестить) две любые фазы при том или ином числе полюсов. [ лит.2]

Рис. 15. Схема переключения двухслойной обмотки с 2р =8 на 2р = 4.

На практике чаще пользуются следующими схемами соеди­нения фаз:

где вверху поставлено соединение для большего, а внизу для мень­шего числа полюсов.

На рисунке № 15, а приведена схема с выводами для соединения обмотки , шаг катушек взят удлиненным.

На рисунке № 15, б, в показано распределение фазных участков; для сохранения направления вращения изменено расположение фаз В и С, а на рисунке № 15 г, д показано распределение тока на фазных участках для момента вре­мени, когда токи в фазах В и С имеют одинаковую величину и направление. Из рисунков видно, что число полюсов изменяется в два раза. [ лит.2]

Рис. 16. Схема двухслойной обмотки, переключаемой с 2р =12 на 2р = 6, Z = 36.

Схемы соединения отдельных ветвей обмотки и схема пере­ключателя приведены на рисунке №. 15, е и ж. Схема имеет всего 12 выводов: из них концы соединены в нулевую точку при 2р=8 и при 2р=4; причем их можно не выводить к переключателю. Кроме того, при 2р=8 и при 2р=4 остают­ся соединенными , поэтому вме­сто 12 выводов достаточно к пе­реключателю подвести только 6. Таким образом, эта обмотка имеет только 6 выводов.

На рисунке № 16, а приве­дена схема переключаемой об­мотки с 2p = 12 на 2p=6. При 2р=6 обмотка соединяется в двой­ную звезду. При 2p = 12 обмот­ка соединяется одиночным тре­угольником. На рисунке №. 16, б приведена схема одной стороны треугольника, а на рисунке № 16, в приведена схема одного плеча звезды.

На рисунке №17 показаны схемы соединения ветвей при треуголь­нике (рис. 17, а) и при звез­де (рис. 17, б), а на рисунке № 17, в, дана схема переключа­теля.

На рисунке № 18 изображена схе­ма обыкновенной четырехполюсной однослойной обмотки с Z=48. Катушечные группы в каждой фазе соединены последовательно через одну группу. Так, группа 1 соединена последовательно с группой 5, а группа 2 с группой 4.

При 2р =4 вывод 3 соединяют с концом 4. Если предположить, что ток входит в обмотку от зажима 1, получим распределение тока, указанное стрелками вверху. [ лит.2]

Для того чтобы получить от обмотки восьмиполюсное магнитное поле, изменим направление тока в катушечных группах 2 в 4, соединяя между собой концы 3 и 2. Тогда получим распределение тока, указанное стрелками внизу.

Рис. 18. Схема однослойной обмотки, переключаемой с 2р = 8 на 2_Р = 4, Z = 48.

В первом случае ток в фазе обмотки меняет свое направление 4 раза, а во втором 8 раз, что указывает на то, что в первом случае 2р=4, а во вто­ром 2р=8.