1.3. Обмотки машин переменного тока
1.3.1. Классификация обмоток
В машинах переменного тока применяются следующие виды обмоток.
1. Обмотки, расположенные в пазах статора или ротора, и подключенные к внешней цепи.
2. Обмотки, расположенные в пазах статора или ротора и замкнутые накоротко.
3. Обмотки, по которым протекает постоянный ток, например, обмотки возбуждения синхронной машины, создающие магнитное поле.
Простейшим
элементом обмотки является виток,
представляющий совокупность двух
последовательно соединенных проводников
находящихся на расстоянии близком или
равном
– шагу обмотки. Совокупность нескольких
последовательно соединенных витков
образуют катушку или секцию. Нередко
катушкой называют несколько секций,
объединенных общей изоляцией. В машинах
переменного тока применяются катушечные
и стержневые обмотки, петлевые и волновые.
Катушечные обмотки изготавливаются в виде катушек вне машины, а затем укладываются в пазы.
Стержневые обмотки выполняются из стержней – полукатушек. Они также могут укладываться через отверстия в пазы. Если пазы полузакрытые, то стержни укладываются в них с торцов.
Пазы могут быть:
открытыми (рис.1.15,а);
полуоткрытыми (рис.1.15,б);
полузакрытыми (рис.1.15,в,г);
закрытыми (рис.1.15,д).
По форме:
прямоугольными (рис.1.15,а,б);
трапециевидными (рис.1.15,в);
овальными (рис.1.15,г);
круглыми (рис.1.15,д).
Обмотки АМ могут быть однослойными и двухслойными.
1.3.2. Однослойные обмотки
При изучении обмоток переменного тока, как и при изучении обмоток якоря машины постоянного тока, удобно пользоваться развёрнутыми схемами.
Под схемой-развёрткой понимают цилиндрическую поверхность статора или ротора, видимую со стороны пазов, разрезанную по одной из образующих цилиндра и развёрнутую в плоскость.
При построении развертки обмотки, задаются следующие данные:
z
– число
пазов;
–
число плюсов;m
– число фаз; y
– шаг обмотки;
– число пазов на
полюс и фазу.
Рассмотрим
принцип образования схемы трёхфазной
однослойной обмотки при следующих
данных:
;
;
;
;
(рис. 1.16).
На каждом полюсном делении размещены пазы, принадлежащие трём фазам, причем каждой фазе принадлежит одинаковое число пазов q=2.
Все
24 паза делятся равномерно на 3 фазы. На
каждую фазу приходится по 8 пазов: фазе
,N=8
В пределах каждой фазы катушечные стороны расположены в восьми пазах и могут соединяться по-разному (рис. 1.17). В связи с этим возможно несколько вариантов обмотки. Рассмотрим некоторые из них.
1.3.3. Двухплоскостная и трехплоскостная обмотки
Двухплоскостная однослойная обмотка с указанными данными изображена на рис. 1.16. Она состоит из катушечных групп, которые образуются посредством соединения двух катушек, различных размеров. Одна катушка охватывает другую. В силу этого, обмотка называется концентрической. Например, для фазы U имеем:
y>τ ; 1→8 наружная катушка,
y<τ ; 2→7 внутренняя катушка,
τ=6 пазов.
Особо
подчеркнём, что в данном случае порядок
соединения катушечных сторон в пределах
катушечной группы не влияет на величину
ЭДС катушечной группы и может быть
приведена к полному шагу.
Изображенная (см. рис. 1.16), обмотка состоит из трёх фаз, причём каждая фаза состоит из двух последовательно соединённых катушечных групп: одной короткой и одной длинной. Лобовые части катушечных групп располагаются в двух плоскостях, следовательно, обмотка двухплоскостная.
Как показано на схеме, начала фаз U1;V1;W1 сдвинуты на 1200 эл. градусов, аналогично U2;V2;W2.
Попутно отметим, что в технической литературе можно встретить следующие обозначения выводов обмоток:
начала обмотки статора С1 , С2 , С3,
концы обмотки статора С4 , С5 , С6,
начала обмотки ротора Р1 , Р2 , Р3,
концы обмотки ротора Р4 , Р5 , Р6.
Согласно последнему ГОСТ 26772–85:
начала обмоток статора обозначаются символами U1;V1;W1,
концы обмоток статора обозначаются символами U2;V2;W2.
Если машина имеет p пар полюсов, то обмотка будет состоять из р последовательно соединённых катушечных групп.
Рассмотренная обмотка может быть выполнена с расположением лобовых частей в трёх плоскостях. Такую обмотку называют трёхплоскостной (рис. 1.18).
Концентрические обмотки выполняются из катушек различных размеров и форм, что затрудняет их изготовление. Они требуют значительного расхода провода на лобовые части. В этом отношении более предпочтительными являются равносекционные шаблонные обмотки, изготовленные из катушек одинаковой ширины и формы. Они наматываются на одном и том же шаблоне вне машины, после чего укладываются в пазы. Катушки могут быть выполнены как на разных шаблонах, (рис. 1.19,а), так и на одном (рис. 1.19,б).
Шаблонные обмотки включают в себя три типа:
простая шаблонная обмотка,
шаблонная обмотка «в развалку»,
цепная обмотка.