Обмотки электрических машин переменного тока

В-3. Обмотки электрических машин переменного тока

(Тема 17)

Схема обмотки статора определяет положение катушек в пазах сердечника и порядок соединения отдельных катушек в катушечные группы, катушечных групп в фазы и фаз между собой.

 У трехфазных обмоток статора с шестью выводами обозначают выводы первой, второй и третьей фаз соответственно: начала U1, V1, W1; концы U2, V2, W2. При соединении фаз внутри машины в звезду или треугольник с тремя выводами применяют для обозначения выводов обмотки буквы U, V, W. Вывод нулевой точки звезды обозначают буквой N. Для машин, изготовленных до 1987 г., выводы обмотки статора (с шестью выводами) обозначают: начала фаз С1, С2, С3; концы – С4, С5, С6. Выводы обмоток, соединенных звездой или треугольником, обозначают С1, С2, С3; вывод нулевой точки звезды – цифрой 0.

Чтобы составить схему обмотки следует рассчитать:

по формуле (В-22) число пазов на полюс и фазу q₁, которое может быть как целым, так и дробным; в пазах или пазовых делениях по формуле (полюсное деление τ, первый частичный шаг обмотки

,                                                    (В-29)

для волновых обмоток второй частичный шаг обмотки

,                                             (2.30)

Рекомендуемые материалы

шаги y₁ и y₂ следует округлять до целого числа, при этом для обмоток с целым q₁ должно соблюдаться условие y₁ + y₂ = y = 2τ;

Принцип выполнения схем обмоток покажем на примере двухслойной петлевой обмотки статора с числом фаз m₁ = 3, полюсов 2р = 4, пазов сердечника z₁ = 36, параллельных ветвей обмотки а₁ = 1. Укорочение шага β ≈ 5τ/6. В результате расчетов τ = 9; y₁ = βτ = 7,5 округляем до целого числа и принимаем y₁ = 7; q₁ = 3; α = 20°.

Зная угол α, начертим звезду первых гармонических ЭДС всех катушек обмотки (рис. В-7). Стрелками показаны векторы ЭДС восемнадцати катушек двух первых полюсных делений. Номер вектора ЭДС соответствует номеру катушки. С целью экономии места на диаграмме вместо изображения векторов ЭДС восемнадцати катушек двух следующих полюсных делений проставлены их номера. Число окружностей номеров ЭДС равно числу пар полюсов машины р.

Звезду катушечных ЭДС используют для распределения катушек по фазам и параллельным ветвям. Звезду ЭДС (рис. В-7) делят на 6 секторов (фазных зон) по 60° так, чтобы линии деления не совпадали ни с одним из векторов ЭДС. Диаметрально противоположные секторы первой фазы обозначены буквами А и Х, смещенные на 120° секторы второй фазы – буквами В и Y, смещенные на 240° секторы третьей фазы – буквами С и Z.

Три (в общем случае q₁) катушки 1, 2, 3 с близкими по фазе векторами ЭДС 1, 2, 3 в секторе фазной зоны А соединяют последовательно согласно (для увеличения ЭДС), при этом образуется катушечная группа одного полюса фазы А. Аналогично образуются остальные катушечные группы полюсов всех фаз. На рис. В-8, а приведена развернутая схема одной фазы (А) петлевой обмотки, соответвующая звезде ЭДС (рис. В-7).

Пазы сердечника изображают на схемах обмоток вертикальными линиями, номер паза проставлен в разрыве линии.

Независимо от числа витков катушки изображают одной линией. Обычно одна из линий, изображающих активные стороны катушки, совпадает с линией изображения паза (рис.В-8, а).

Лежащие в верхнем слое паза активные стороны катушек изображают сплошными  линиями, активные стороны в нижнем слое паза – пунктирными.

Номер катушки равен номеру паза, в верхнем слое которого лежит активная сторона катушки. Так активные стороны катушек 1, 2, 3 лежат в верхнем слое пазов 1, 2, 3 (рис. 2.10, а) . Номер N_ПН паза, в нижнем слое которого лежит вторая активная сторона любой катушки с номером i,

                                              (В-31)

и вторая активная сторона катушки 1 лежит в нижнем слое паза с но-ером N_ПН = 1 + 7 = 8.

Катушки 1, 2, 3 составляют катушечную группу. Межкатушечные соединения изображены в виде коротких перемычек, соединяющих начала Н2 второй катушки с концом К1 первой и конца К2 второй катушки с началом Н3 третьей (рис. В-8). Начало Н1 первой и конец К3 третьей катушек образуют начало и конец группы.

Способ соединения катушечных групп фазы не зависит от числа катушек в группе и определяется числом параллельных ветвей.

Соседние группы катушек 1, 2, 3 и 10, 11, 12 находятся под полюсами разной полярности и ЭДС этих групп, занимающих диаметрально противоположные фазные зоны отличаются по фазе на 180°. Поэтому при числе параллельных ветвей фазы а₁ = 1 соседние группы соединяют последовательно встречно, то есть конец К3 первой группы соединяют с концом К12 второй, начало Н10 второй группы с началом Н19 третьей и так далее.

Начала Н1 первой и Н28 двадцать восьмой катушек образуют начало и конец (выводы) первой фазы (А) и обозначены буквами U1 и U2.

Лекция "25 Питание ребенка, больного коклюшем" также может быть Вам полезна.

Образование фазы а волновой обмотки (рис. В-9) с данными изображенной на рис. В-8 петлевой обмотки. В результате расчетов τ = 9; y₁ = 7; результирующий шаг y = 2τ = 2·9= 18; второй частичный шаг y₂ = y – y₁ = 18 – 7 = 11; q₁ = 3; α = 20°;; для простоты принято число витков в катушке w_К = 1.

Если не использовать специальные схемы соединения катушек, то у волновых обмоток образуется только две ветви с противофазными ЭДС равной величины и максимальное число параллельных ветвей а₁ = 2. При этом параллельные ветви получаются распределенными.

Соединение катушек обмоток фаз В и С выполняют аналогично.

Волновые обмотки выполняют с укороченным, полным и удлиненным шагом y₁. Укорочение шага y₁ одновитковых стержневых катушек не уменьшает расхода меди на лобовые части, так как уменьшение длины лобовых частей с одной стороны сердечника компенсируется увеличением шага y₂ и длины лобовых частей с противоположной стороны (стороны выводов).

Катушки разных катушечных групп соединены лобовыми частями, играющими роль междугрупповых соединений. Длина шин для соединния ветвей волновой обмотки невелика и много меньше полной длины междугрупповых соединений фазы петлевой обмотки, примерно равной длине окружности статора при а₁ = 1 (рис. 2.10, а). За счёт этого уменьшается расход меди на соединительные шины, сечение и масса которых у стержневых обмоток велики, упрощаеся изолировка, размещение и крепление соединительных шин в корпусе при большом числе полюсов машины. Это преимущество стержневых волновых обмоток и обусловило их широкое применение в гидрогенераторах.

В машинах с большим числом полюсов и относительно малым числом пазов статора петлевые и волновые обмотки могут быть выполнены с дробным числом пазов на полюс и фазу q₁.