книги / Проектирование электрических машин

Т а б л и ц а

3-8

Изоляция однослойных

и двухслойных

всыпных

обмоток статоров асинхронных

двигателей с

высотой

оси вращения до

250 мм. Напряжение

до 660 В.

Классы

изоляции

В, F, Н

Материал

Рнсупок

Тип обмотки

Высота осп

Позиция

Наименование, марка

Число

Односторонняя

вращения,

мм

Толщина, мм

слоев

толщина,

мм

Класс

В

|

Класс F

| Класс

Н

Пленкостеклонлгст

50—80

1

Изофлекс

Имидофлекс

0,2

1

0,2

2

0,3

1

0,3

Т а б л и ц а 3-9

Изоляция всыпных обмоток статоров асинхронных двигателей с высотой оси вращения

280 мм и напряжением до 660 В

Материал

Односторонняя ТОЛЩИН 1 нзолп-

Материал

Количество слоев

Двусторонняя толщина

изоляции, мм

нее определенного места в пазу

Изоляция

лобовых

частей

зави­

(«всыпание» проводников в паз мо­

сит от расположения катушек в ка­

жет производиться не в той после­

тушечных группах. Крайние катушки

довательности,

как

их

намотка

в

в группе (первая и последняя) име­

заготовке

катушки),

а

во-вторых,

ют более толстую изоляцию по

электрическая

прочность

проводни­

сравнению со средними, чем дости­

ковой изоляции обмоточных прово­

гается

надежность

изоляции

между

дов в небольших по габаритам ма­

фазами обмотки ротора.

обмотки

шинах оказывается

вполне

доста­

Стержневые

волновые

точной,

чтобы

выдержать

напряже­

применяют в фазных роторах асин­

ния,

возникающие

между

витками

хронных двигателей свыше 100 кВт,

одной катушки. Однако в двухслой­

а в ряде исполнений начиная с мощ­

ных всыпных обмотках обязательно

ности 40—60 кВт. Стержни обмотки

устанавливают

изоляционные

про­

выполняются из голой меди с твер­

кладки

между

слоями

обмотки —

дой изоляцией. Конструкция изоля­

сторонами разных катушек в одном

ции стержневых

обмоток

роторов

пазу (см. рис. 3-9,г). Эти проклад­

приведена в табл. 3-11. В таблице

ки должны иметь такую

же

элек­

даны два

значения

числа

слоев и

трическую прочность, как и корпус­

толщины изоляции в зависимости от

ная изоляция, так как в обмотках с

напряжения на кольцах ротора, ко­

укорочением шага в некоторых па­

торое

определяется

обмоточными

зах оказываются

стороны

катушек,

данными машины.

принадлежащих

разным

фазам.

Гильзы для роторных

стержней

При

этом

напряжение

между

про­

изготавливаются

из

микафолия,

водниками разных катушек в одном

стекломикафолия

или

из

листовых

пазу соизмеримо с линейным напря­

материалов

на

основе

слюдинитов:

жением сети (оно зависит от

поло­

слюдннитофолия,

стеклослюдинито-

жения

катушек в схеме

обмотки).

фолия

и

слюдинитопластофолия.

Дополнительная

изоляция

в ло­

В качестве связующих для изготов­

бовых

частях

всыпных

обмоток

ления гильз

применяются терморе­

устанавливается

только между

ка­

активные

лаки.

Лобовые

части

тушками

разных

фаз,

т. е.

между

стержней

изолируются

ленточными

крайними

катушками

разных

кату­

материалами. Слабым

в электриче­

шечных групп. В большинстве кон­

ском отношении местом в изоляции

струкций

между

лобовыми частями

роторных стержней, так же как и в

этих

катушек

устанавливают

про­

катушечных

обмотках

статоров с

кладки из листового материала то­

гильзовой

изоляцией, является

мес­

го ж е

класса

нагревостойкости,

что

то стыка

двух

видов изоляции —

и корпусная

изоляция.

Более

на­

гильзовой на пазовой части и непре­

дежна

изоляция

лобовых

частей

рывной на лобовой.

крайних

катушек

ленточным

мате­

риалом,

применяемая

в

машинах

3-3. КОЭФФИЦИЕНТ ЗАПОЛНЕНИЯ

ПАЗА

больших мощностей.

Зубцовая

зона — наиболее

на­

В

двигателях

мощностью

до

40—60 кВт, а в некоторых исполне­

пряженный в магнитном отношении

ниях и до

100 кВт обмотки фазных

участок

магнитопровода,

поэтому

роторов

выполняются

из

жестких

при проектировании

машин

стре­

катушек,

намотанных

прямоуголь­

мятся выбрать

наименьшие

разме­

ным

проводом, и укладываются

в

ры пазов,

обеспечивающие

разме­

открытые пазы. По конструкции па­

щение

в

них необходимого числа

зовой

и витковой

изоляции

такая

проводников

обмотки

и

изоляции.

обмотка аналогична обмотке из по-

Степень

использования

пространст­

лужесткнх

катушек,

укладываемых

ва паза

для

размещения

меди об­

в полуоткрытые пазы статора. При­

мотки оценивается

коэффициентом

меры выполнения изоляции

в зави­

заполнения

паза

медью

&м, пред­

симости от класса нагревостойкости

ставляющим

собой

отношение

сум­

приведены в табл. 3-10.

марной

площади

сечения

всех

про­

б-3 2 6

65

Т а б л и ц а

3-12

Средине

знамения

коэффициентов

заполнения

паза

Значения коэффициентов

Тип обмотки

V

Всыпиыс обмотки ип напряжение до G60 В из круглого про­

0,72

0,30

вода с эмалевой изоляцией

0,70—0,80

0 ,2 2 -0 ,3 7

Обмотки из прямоугольного провода на напряжение 3000 В

(провод марки ПСД)

0 ,6 0 -0 ,7 0

0,14—0,25

Обмотки из прямоугольного провода па напряжение 6000 Ь

водников в пазу

к

площади

паза

нии проводников по мере укладки их

«в свету» Sn:

в

пазы.

Опытом

установлено,

что

Ам =

при чрезмерно

большой

плотности

t

(3-1)

укладки

круглых

проводов

в

пазы

трудоемкость обмоточных работ не­

где nэл — число

элементарных

про­

оправданно возрастает,

а

надеж­

ность обмотки резко ухудшается нз-

водников в одном эффективном;

за возникающих при этом механиче­

йол— сечение элементарного про­

ских

повреждений

проводниковой

водника;

изоляции.

ип— число

эффективных

про­

Плотность укладки

проводников

водников в пазу

в

пазы

оценивается

технологиче­

Коэффициент Ам зависит от об­

ским

коэффициентом

заполнения

щего количества

изоляции

в

пазу,

проводниками

свободной

от

изоля­

т. е. от толщины корпусной, витко-

ции площади паза:

вой и проводниковой изоляции и на­

личия

разных

изоляционных про­

К

(3-2)

кладок. При возрастании

толщины

изоляции, например

в

машинах

с

более высоким номинальным напря­

Числителем

этого

выражения

жением

или

при

использовании

является

произведение

площади

худших

изоляционных

материалов,

квадрата, описанного вокруг изоли­

коэффициент заполнения

паза

ме­

рованного элементарного

проводни­

дью уменьшается. Это

приводит

к

ка с диаметром dn3, на число всех

ухудшению использования

пазового

элементарных

проводников

в

пазу

пространства,

а следовательно, и

п 5Л «п,

а

знаменателем — площадь

всей зубцовой

зоны

машины.

паза,

свободная

от

изоляции

S',

Средние значения А», для совре­

т. е. та площадь, в которой распола­

менных электрических машин в за­

гаются

проводники

обмотки.

Коэф­

висимости от

номинального напря­

фициент А3 обычно называют коэф­

жения и типа обмоток приведены в

фициентом заполнения паза, он ха­

табл. 3-12.

рактеризует

только

технологич­

Б машинах с обмотками из пря­

ность укладки

всыпной

обмотки, а

моугольных проводов Ам может быть

не степень использования всего про­

рассчитан достаточно точно, так как

странства

• паза

при

размещении

при проектировании заранее опреде­

проводников обмотки.

Так, при од­

ляют местоположение

каждого

из

ной и той

же

плотности

укладки

проводников в пазу.

обмотки А3 будет одинаков для об­

Во

всыпных

обмотках

положе­

моток

машин

с разной

толщиной

ние каждого из проводников в па­

пазовой или проводниковой

изоля­

зу заранее не может быть определе­

ции при двухслойной и однослойной

но. Кроме того, плотность размеще­

обмотках.

ния проводников в пазу не постоян­

В

современном

электромашино­

на. Она зависит от усилий, прикла­

строении

плотность укладки обмот­

дываемых обмотчиком при уплотне­

ки стремятся выполнить такой, что­

6*

67

на обмотанный

сердечник

(рис.

3-

обмоток с 60-градусиой фазной зо­

10). На ней удобно

проследить по­

ной.

выводов

фаз.

ложение

лобовых

частей

катушек,

Расположение

но имеется мало места для изобра­

Стороны катушек, с которыми сое­

жения

межкатушечных

и межгруп­

диняются начала фаз обмотки, дол­

повых

соединений,

что

неудобно

в

жны располагаться в пазах, между

сложных схемах, имеющих несколь­

которыми

заключается

такой

же

ко параллельных ветвей.

электрический угол, как и между фа­

Развернутые

схемы

(см. рис.

3-

зами

питающей

сети, т. е.

2 я /т

ра­

17)

представляют

собой

развертку

диан

или

кратное

этому

числу

статора

или ротора

с обмоткой

и

2nk/m, где k — любое

целое

число,

позволяют показать все соединения

не кратное т. В трехфазных маши­

между элементами обмотки.

нах это 1 2 0 ° /«(при k,

кратном числу

Фазная зона. Стороны

катушек

фаз,

в

таких

пазах

расположены

одной

катушечной

группы

распре­

стороны

катушек,

принадлежащие

делены в q лежащих

рядом пазах.

одной

и той же

фазе).

Учитывая,

В симметричной m-фазной обмотке

что

пазовый

угол

аг = 2яpjZ,

полу­

на каждом

полюсном

делении

та­

чаем, что начальные стороны первых

ких

групп

будет

т по q пазов в

катушек

разных

фаз

должны

быть

каждой.

Следовательно,

стороны

расположены

2я k/m

7.

через-------------

•— X

катушек,

принадлежащих

одной

2лр/7

/т

фазе, расположены на каждом по­

X k =

2qk

пазов.

люсном делении т в пазах, занима­

ющих

1 /т-ю

его

часть

или

nD/

В обмотках статоров для умень­

/2 р т = т /т -ю

часть

окружности

се­

шения длины выводных концов вы­

чения зазора,

называемую

фазной

воды фаз

стремятся

расположить

зоной. В обмотках трехфазных ма­

как можно ближе

одни

к другому.

шин, построенных по такому прин­

В этих случаях принимают /«=1

к

ципу, фазная

зона

занимает дугу

начала фаз располагают на рассто­

окружности,

содержащую

электри­

янии 2 q пазов друг от друга.

ческий

угол

т /т = 1 8 0 /3 = 6 0 °,

по­

В

обмотках

фазных

роторов

этому

их называют

обмотками

с

асинхронных

двигателей

начала

60-градусной фазной зоной.

фаз

стремятся

расположить

сим­

Это не единственное

возможное

метрично по окружности, т. е. через

распределение

катушечных

групп

Z/m пазов. Для

этого

берут

/г=р .

разных

фаз

на

полюсном

делении.

Такое

симметричное

расположение

Иногда применяют обмотки, в кото­

выводов возможно лишь при числе

рых mq пазов располагаются не на

пар

полюсов,

не

кратном

трем.

одном, а на двух полюсных делени­

ях.

Фазная

зона

в этих

случаях

3-5. ОБМОТОЧНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ

будет

занимать

2 т/т-ю

часть ок­

ружности. В

трехфазных

машинах

Обмоточный

коэффициент

учи­

это

соответствует

электрическому

тывает уменьшение ЭДС

фазы, уло­

углу 1 2 0 °, такие

обмотки называют

женной в пазы обмотки электриче­

обмотками с

1 2 0 -градусной

фазной

ской

машины,

по

сравнению

с ра­

зоной.

счетной ЭДС обмотки с тем ж е чис­

В

большинстве трехфазных

ма­

лом

витков,

но имеющей

диамет­

шин

применяют

обмотки

с 60-гра­

ральный

шаг и сосредоточенной в

дусной фазной зоной. В некоторых

одной

катушке.

Обмоточный

коэф­

типах машин, например в многоско­

фициент

представляют в виде про­

ростных

асинхронных

двигателях

с

изведения

переключением числа

полюсов, для

k0(j =

ky ftp,

(3-3 1

работы с большим числом пар по­

люсов

применяют

обмотку

со

где

ky — коэффициент

укорочения,

1 2 0 -градусной

фазной

зоной.

учитывающий

уменьшение

ЭДС

Ниже

рассмотрены

некоторые

витка, вызванное укорочением шага

наиболее

распространенные схемы

обмотки;

kp — коэффициент

распре-