23. Обмотки машин переменного тока.

Обмотки состоят из секций. Секция может быть одновитковой (состоят из одного витка) и м н о г о в и т к о в о й   (иметь несколько витков)  (рис. 3).  Части секции, укладываемые в пазы, называ­ются пазовыми или активными, а располагаемые вне паза - лобовыми. Ширина секции определяется ша­гом обмотки y.

Для того чтобы ЭДС про­водников двух активных сто­рон секции суммировались, эти активные стороны должны рас­полагаться под полюсами раз­ной      полярности.     

Поэтому шаг у должен быть примерно равен полюсному делению. Шаг у задается в зубцовых (пазовых) делениях.  3 у б ц о в о е (пазовое) деление t_Z(п) представляет собой расстояние между серединами соседних зубцов (пазов):

t_Z(п) = πD/Z,

где D - диаметр статора; Z - число зубцов (пазов).

 

На полюсном делении в общем случае укладывается τ/t_Z(п)=Z/(2p) зубцовых (пазовых) делений. Если шаг ра­вен полюсному делению y=τ_п=Z/(2p), то обмотка назы­вается обмоткой с диаметральным шагом, а если y<τ_п то с укороченным шагом. Наибольшее распространение имеют обмотки с укороченным шагом, так как в такой обмотке можно получить форму индуктируе­мой ЭДС, близкую к синусоидальной. Обычно y≈0,8τ_п.

По расположению секционных сторон в пазу обмотки делятся на однослойные и двухслойные. Если в пазу размещается только одна секционная сторона (рис. 4), то обмотка однослойная, а если две (рис. 5), то двухслойная. Наибольшее применение находят двухслойные обмотки. Однослойные обмотки применяются в машинах относительно небольшой мощности (до 10 кВт). Недостатком этих обмоток является то, что они не могут быть выполнены с укороченным шагом.

В машинах переменного тока секции чаще всего назы­вают катушками. Поэтому в дальнейшем мы будем при­держиваться этой терминологии.

Обмотки машин переменного тока состоят из несколь­ких самостоятельных частей. Каждая часть называется об­моткой  фазы.   Различают   однофазные,  двухфазные и трехфазные обмотки. Обмотка каждой фазы выполняется распределенной, т. е. она на каждом полюс­ном делении размещается в нескольких рядом лежащих пазах. Число пазов на полюс и фазу обмотки

q = Z/(2pm),

где р и m - число пар полюсов и число фаз.

Чаще всего q выбирается равным целому числу (q =2÷6). В мощных многополюсных машинах q бывает дробным.

Соседние q катушек обмотки одной фазы соединяются между собой  последовательно,  образуя   катушечную группу. Катушечные группы обмотки каждой фазы мо­гут соединяться последовательно или, сочетая последова­тельное

соединение с параллельным, образовывать несколь­ко параллельных ветвей обмотки.

Распределение обмотки по пазам способствует получе­нию близких к синусоиде кривых ЭДС и МДС обмотки.

По конфигурации катушек и последовательности соеди­нения их друг с другом обмотки подразделяются на пет­левые и волновые. На рис. 6 показаны катушки петлевой и волновой обмоток. Наибольшее распростране­ние в машинах переменного тока получили петлевые обмотки. Волновые обмотки применяются в машинах боль­шой мощности (гидрогенераторах) при числе витков в ка­тушке w_K=1, где они дают существенные выгоды по срав­нению с петлевыми за счет уменьшения соединений между катушечными группами. Волновые обмотки находят также применение для роторов асинхронных двигателей.

При одновитковых катушках волновая двухслойная об­мотка имеет в каждом пазу только два проводника или стержня большого сечения. Катушки таких обмоток часто выполняют из двух одинаковых частей - стержней (рис. 7). Каждый стержень имеет пазовую часть и две поло­винки лобовых. После укладки в пазы их соединяют между собой в лобовых частях хомутиком так, чтобы образовался виток обмотки. Обмотки, вы­полненные таким образом, на­зываются стержневыми.

В обмотках статора, в ко­торых протекают токи частотой 50 Гц и выше, для уменьшения потерь на вихревые то­ки стержни выполняют из многих изолированных прямоугольных проводников, кото­рые на протяжении пазовой части переплетаются так, что­бы каждый из них поперемен­но занимал все возможные по­ложения по высоте стержня. Такое переплетение называет­ся транспозицией (рис. 8). В обмотках ротора, в кото­рых протекают токи неболь­шой частоты, стержни не подразделяют на элементарные проводники. Иногда (редко) из стержней выполняют и петлевые обмотки.