Обмотки с дробным числом пазов на полюс — фазу представляют значительный интерес при модернизации машин, так как дают возможность использовать одинаковые статоры для различного числа пар полюсов. В этих обмотках на каждую фазу приходится равное целое число пазов, которое, однако, не делится на число полюсов.
Поэтому число пазов, относящееся к данной фазе, распределяется по полюсам не поровну и фаза имеет разное (чередующееся) число катушек по полюсам.
Например, для обмотки с числом пазов 2=18, числом пар полюсов р = 2, числом фаз т=3
У такой обмотки число катушек, принадлежащих к одной фазе, чередуется; на одну пару гюлюсов приходится одна катушка, на вторую — две.
Схема такой обмотки (однослойной) приведена на рис. 3-4. Очевидно, что такой порядок чередования катушек 1—2 сохранится, но будет повторен дважды, если в обмотке будет не четыре полюса, а восемь, и число пазов будет соответственно не 18, а 36.
Рис. 3-4. Дробная обмотка.
Однослойная—2 =18; 2р = 4; m = 3; 9 = 1'/2; обмотка симметричная: все фазы одинаковы, катушечные группы с двойным числом катушек и катушечные группы с одинарным числом катушек, равномерно распределены по окружности статора.
У такой обмотки число катушек, принадлежащих к одной фазе, чередуется; на одну пару гюлюсов приходится одна катушка, на вторую — две.
Схема такой обмотки (однослойной) приведена на рис. 3-4. Очевидно, что такой порядок чередования катушек 1—2 сохранится, но будет повторен дважды, если в обмотке будет не четыре полюса, а восемь, и число пазов будет соответственно не 18, а 36.
Если q равняется, например, 1 */5, то чередование катушек будет: 1—1—1—1—2 или 1—1—2—1—1, т. е. пять пар полюсов, из которых на четверых размещается по одной катушке данной фазы, а на пятой—две катушки. Если q==l 3/5, то чередование будет 1—2—2—2—1 или 1—2—1—2—2; ^^l1/, может иметь место при семи парах полюсов и т. п.
Если q равно, например, 2'Д. то будут чередоваться группы из двух и трех катушек.
Вообще q можно представить суммой целого числа а и правильной дроби b/c; b/c<C\; q = a-\-b/c.
Если показатель дробности с равен или кратен 3, то получить симметричную (т. е. обмотку с одинаковыми фазами) трехфазную обмотку нельзя.
Другим условием, без выполнения которого не может быть получена симметричная дробная обмотка, является условие -г- равно целому числу. Здесь z — число
пазов, т — число фаз, t — наибольший общий делитель числа пазов и числа пар полюсов р.
Например, для z=102, р=8, t=2, а для z='.\2Q, р=9, £=3 При г=24, р=5, t=\
Для однослойных обмоток, у которых общее число катушек равно половине числа зубцов, дополнительным условием является целое число катушек в фазе
КОНСТРУКЦИЯ ОБМОТОК
Приведенные выше правила дают возможность не только разобраться в схеме старой, подлежащей ремонту обмотки, но и составить новую схему.
Для лучшего их усвоения следует детально рассмотреть типичные схемы обмоток, приводимые на рис. 3-5— 3-15, проверив шаги катушек, расстояние между группами катушек и т. д.
По конструктивному выполнению различают следующие типы обмоток:
Однослойные обмотки с расположением катушек одна внутри другой («концентрическое» расположение).
Лобовые части катушек могут располагаться в двух (рис. 3-5) и трех плоскостях. При двухплоскостном расположении катушки делятся на нижние («изогнутые») и верхние («прямые»). Двухплоскостное расположение имеет место при одинарном числе групп по рис. 3-1,6. Трехплоскостное расположение имеет место при двойном числе групп по рис. 3-1,в. С точки зрения ремонта
Рис. 3-5. Схема катушечной (концентрической) однослойной обмотки.
двухплоскостное расположение более удобно, так как для замены нижней катушки при трехплоскостном расположении надо предварительно размотать большее число катушек.
Однослойная обмотка с одинаковыми группами катушек— «цепная» — показана на рис. 3-6.
Однослойная обмотка с катушками одинакового размера и формы изображена на рис. 3-7. Обмотка имеет диаметральный шаг.
Двухслойная обмотка состоит из секций, заложенных одной стороной в верхнюю половину, а другой стороной— в нижнюю половину пазов, расположенных по шагу секций. Обмотка с диаметральным шагом секций изображена на рис. 3-8, из которого видно, что в каждом пазу лежат проводники, принадлежащие только одной фазе. Если обмотка имеет укороченный шаг секций, то нижний слой секционных сторон как бы сдвигается
Рис. 3-6. Схема „цепной" однослойной обмотки.
относительно верхнего (рис. 3-9) и в части пазов оказываются проводники (секционные стороны), принадлежащие разным фазам. Все секции обмотки одинаковы,
Рис. 3-7. Схема однослойной обмотки с одинаковыми катушками.
что -представляет значительные удобства при ремонте и изготовлении.
Двухслойная волновая обмотка (шинная, стержневая) широко применяется для роторов асинхронных двигателей.
Рис. 3-8. Схема двухслойной обмотки.
Особенностью обмотки является малое число проводников в пазу (два проводника-стержня). Обмотка состоит из волн с диаметральным шагом секций (рис. 3-10).
Рис. 3-9. Схема двухслойной обмотки с укороченным шагом.
Если ротор имеет q пазов на фазу, то получаются две группы на фазу из q рядом лежащих волн каждая. Две группы имеют место потому, что обмотка двухслойная
и каждая группа при своем обходе вокруг ротора занимает только половину стержней в пазах. Так как при диаметральном шаге каждая волна может замкнуться на себя, то для перехода от одной волны к рядом лежащей (для последовательного их включения) в одном месте делается измененный (удлиненный или укороченный) шаг. Для последовательного соединения двух групп
Рис. 3-10. Схема стержневой обмотки ротора, /—соединительная дуга.
волн делается специальное соединение, так называемая соединительная дуга (называется также «переходная скоба»).
На каждую фазу обмотки приходится одно такое соединение. Две группы волн могут быть соединены и параллельно. В этом случае соединительная дуга не имеет места. Выводные концы двух групп соединяются шинами. Соединение между стержнями делается с помощью хомутиков, припаянных к головкам стержней, которым придается соответствующий выгиб в лобовой части. Таким путем обеспечивается нормальный и удлиненный (или укороченный) шаг. Достоинством обмотки Является большая механическая прочность, недостатком — большое количество паек.
Наличие соединительных дуг усложняет выполнение обмотки. Разработаны и применяются роторные стержневые обмотки без соединительных дуг. Последовательное включение волн достигается в этих обмотках с по-
мощью трех переходных стержней (по одному на фазу), заполняющих три паза и переходящих из нижнего слоя паза в верхний.
СОСТАВЛЕНИЕ СХЕМЫ ОБМОТОК
Приведенные в § 3-1,—3-4 правила построения схем обмоток с целым числом пазов на полюс и фазу можно обобщить в виде упрощенных универсальных схем, пользуясь которыми можно легко построить полную развернутую схему обмотки.
Универсальные схемы двухслойных обмоток приведены и а рис. 3-11. Пунктирные линии-изображают катушечные группы из q катушек, а квадратики — начала и концы (выводы) катушечных групп трех фаз, расположенные у двухслойной обмотки в нижнем (начала) и верхнем (концы) слое паза1.
Цифры в квадратиках дают номер катушечной группы.
Соединение между катушечными группами показаны жирными линиями, причем, чтобы не затемнять схему, вместо трех линий, соответствующих трем фазам обмотки, показана одна. Поскольку в одном слое на каждом полюсе лежат рядом три стороны катушечных групп (по одной на каждую фазу), сдвиг между началами обмоток фаз (который должен быть равен 2/з полюсного деления) равен двум сторонам катушечных групп.
В соответствии с этим положением I фазе принадлежат катушечные группы 1, 4, 7, 10 и т. д., II фазе — 3, 6, 9, 12 и т. д., III фазе — 5, 8, 11, 14 и т. д. Эти номера катушечных групп и написаны в квадратиках на рис. 3-11.
Поскольку соседние катушечные группы одной фазы расположены на соседних полюсах, для образования правильной (чередующейся) полярности направление тока в соседних катушечных группах должно быть разным.
Схема рис. 3-11,а соответствует последовательному включению всех катушечных групп, схема рис. 3-11,6 — включению их в две параллельные ветви, схема
1 Это положение условное. Можно считать и наоборот, т. е. в нижнем слое — концы групп, а в верхнем — начала.
Рис. 3-11. Универсальные схемы двухслойных обмоток.
а—последовательное включение катушечных групп, б — включение катушечных групп в две параллельные ветви; в — параллельные ветви из двух катушечных групп; г —все катушечные группы соединены параллельно Цифры в квадратиках— номера катушечных групп
рис. 3-11,0 — параллельные ветви из двух катушечных групп, схема рис. 3-11,г — все катушечные группы соединены параллельно.
Применение схемы с тем или иным числом параллельно включенных катушечных групп определяется при электрическом расчете обмоток с учетом возможности
использования для различных исполнений машин минимального количества сечений проводов и чисел витков секций. Наиболее проста и надежна схема рис. 3-11,а с последовательным включением катушечных групп.
Для выполнения обмотки необходимо определить, в каких пазах лежат начала и концы катушечных групп. Суммируя сказанное, в разд. 3-1, 3-4, можно привести табл. 3-1, позволяющую легко подсчитать номера пазов, в которых лежат начала и концы катушечных групп.
Номера пазов, в которых лежат начала соседних трех групп полюсных катушек, разнятся на величину 2q (табл. 3-1).
Номера пазов, в которых лежат концы катушечных групп, получают, прибавляя к номерам пазов, в которых лежат начала этих групп, число, равное (Y+q—1) пазов. Номера пазов (начал и концов) каждых трех последующих катушечных групп получают, прибавляя к соответствующим номерам пазов предыдущих трех групп числа, равного числу пазов на полюс x{x = z[\2p).
Таблица 3-1
Поэтому для расчета номеров пазов достаточно знать указанные выше три шага (шаг между началами соседних трех катушечных групп Fi_3 = ^з-5=2^; шаг между началом и концом одной катушечной группы YHK= (Y+ + q—1); шаг между группами одной фазы, расположенными на соседних полюсах У1_4=Уз-б=^5-8=^/2р.
Примеры составления схем двухслойных обмоток.
На этой схеме следует обратить ннимагаиечна то обатоятельство, что начало III фазы взято не в пазу 13 (согласно табл. 34 1+4</= =11+4*3=13), а в пазу 49. Это делается в ряде случаев для сокращения длины выводного конца III фазы, поскольку паз 49 расположен ближе к паэу /, чем паз 13. Начало III фазы в этом случае переносится на два полюсных деления назад (лолюсиое деление
54 равно-g- =9; 13—2-9=— 5; 54—5=49) и обход III фазы идет
в обратном направлении (т. е. от пазов с большими номерами к меньшим).
Однако такое выполнение соединений III фазы необязательно, и она может выполняться по общим правилам.
Однослойные обмотки! с катушечными группами из q/2 катушек (обмотки по рис. 3-1,в, 3-6) выполняются
! Приводимые ниже правила не относятся к однослойным обмоткам с укорочением шага, у которых катушки (секции), принадлежащие разным фазам, расположены вперемешку, а не группами из q или q\2 рядом расположенных катушек. Эти обмотки встречаются относительно редко.
по тем же схемам рис. 3-11, что и двухслойные, поскольку число катушечных групп в этих обмотках одинаково. Если катушечные группы состоят из концентрически расположенных катушек (катушки расположены одна
Рис. 3-12. Схемы обмотки.
г = 36; р = 2, У = 8
Вверху—упрощенная (цифры в квадратиках—номера пазов); внизу—развернутая
(одной фазы).
внутри другой), начала и концы первых трех катушечных групп располагаются в пазах:
1 группа. Пазы №№: qj2 (начало), т —конец.
3 группа. Пазы №№: ql2+2q (начало), t+2q — конец.
5 группа Пазы NaNs: qj2+4q (начало), X+4q — конец.
Рис. 3-13. Схема обмотки.
г = 36; /> = 3; К = 5.
Вверху—упрощенная (цифры в квадратиках —номера пазов); внизу-рачвернутая (одной фазы).
Начало 1-й группы в этом случае лежит не в первом пазу, поскольку этот паз принадлежит наружной катушке группы, а начало приходится на внутреннюю. Если катушечные группы состоят из катушек одинаковой формы, то:
1-я группа. Пазы: 1 (начало), т — конец.
3-я группа Пазы l+2q (начало), x+2q — конец.
5-я группа. Пазы: 1+4<7 (начало), Т+4<?— конец.
Номера пазов последующих групп (по 3) находятся последовательным прибавлением величины x = z/2p.
Начала натушенных Концы катушечных
групп групп
/фаза В фаза Шфаза /фаза йфаза/Пфаэа
L 1,С2,СЗ j
Рис. 3-14. Упрощенная схема обмотки,
г = 54; р = 3; Y = 7. Цифры в квадратиках—номера пазов.
Однослойные обмотки с концентрическими катушками (рис. 3-1,а, 3-5) или катушками одинаковой формы (рис. 3-7), у которых катушечные группы состоят из q катушек, имеют число катушечных групп в 2 раза меньше, чем у двухслойных, и обмоток с числом катушек в группе, равным q/2.
Универсальная схема такой обмотки с последовательным соединением катушечных групп показана на рис. 3-15. Катушечные группы этих обмоток могут соединяться также параллельно и параллельно-последовательно аналогично схемам рис. 3-11, однако с учетом того обстоятельства, что число катушечных групп здесь в 2 раза меньше и направление тока в соседних катушечных группах должно быть одинаковым.
Рис. 3-15. Упрощенная схема однослойной обмотки с катушечными группами из q катушек (последовательное соединение катушечных групп) Цифры d квадратиках — номера катушечных групп.
Рис. 3-16. Торцовая упрощенная схема обмотки. Цифры — номера катушечных групп.
Номера пазов для концентрической обмотки равны: 1-я катушечная группа q и i+q
3-я , „ <7+2<7 и *-|-3<7
5-я , „ <7-Н<7 й t-j-5<7
для обмотки с катушками одинаковой формы:
1-я катушечная группа 1 и t + q
3-я , , 1 + 2? и 1 + ?>q
5-я , , 1+4^ и i + 5?
Номера последующих трех групп получают прибавлением величины 2t=z/p следующих за ними трех групп величины 2 • zip и т. д.
Широкое распространение получили также торцовые упрощенные схемы, пример которой приведен на рис. 3-16. Цифры внутри окружности — номера катушечных групп.
СОЕДИНЕНИЕ ФАЗ ОБМОТКИ
Обмотки фаз имеют обычно два вывода: начало и конец (обозначения выводов см. табл. 8-1).
У трехфазной обмотки получается, следовательно, шесть концов \ которые могут быть соединены таким образом, что три обмотки фаз оказываются включенными либо «звездой», (Л). либо «треугольни-
Рис. 3-17. Соединение фаз трехфазной обмотки.
а—расположение выводов на щитке; б — включение звездой; в—включение
треугольником.
Соединение звездой характеризуется тем, что три вывода обмоток фаз (начала Сь С2, С3 или концы С4, С$>
1 Существуют специальные трехфазные обмотки, у которых имеются выводы от середины фаз (обмотки с параллельными цепями, многоскоростные обметки и т. п.), где общее число выводов может быть больше шести.
С6) соединяются вместе, образуя нулевую точку, а другие три вывода присоединяются к питающей линии (рис. 3-17,6).
Соединение треугольником характеризуется тем, что конец обмотки одной фазы присоединяется к началу обмотки другой, образуя замкнутый треугольник.
Питание подводится к местам соединения выводов фаз, т. е. Ci—Ce, С2—С4, С3—С5 (рис. 3-17,в).
При обоих соединениях напряжение на обмотке фазы должно быть одинаковым.
При соединении в треугольник (рис. 3-15,б) фазное напряжение Цф равно линейному U, а ток фазы, поскольку от каждого линейного конца питаются две фазы, меньше линейного:
При соединении звездой фазное напряжение меньше линейного:
так как между концами линии включено по две обмотки фаз последовательно; ток фазы, как это непосредственно видно на рис. 3-15,6, равен току линии (/ф = /).
При соединении звездой машина должна работать при напряжении на зажимах, в j/ 3 = 1,73 раза большем, чем при соединении в треугольник. Соответственно ток в подводящих проводах должен быть при соединении в звезду в 1,73 раза меньше, чем в треугольник. Мощность машины остается при обоих соединениях одинаковой.
Дата: 2019-11-01, просмотров: 369.
