§3. Обмотки машин переменного тока.
3.1. Общие сведения.
К обмоткам машин переменного тока следует отнести обмотки статора и ротора. Обмотки ротора в синхронных и асинхронных машинах совершенно различны, а обмотки статоров одинаковы. Их мы и будем рассматривать.
К обмоткам статоров предъявляются следующие требования:
1) э.д.с. в фазах должны быть равны и
сдвинуты на
электрических градусов, гдеm– число фаз обмотки;
2) активные и реактивные сопротивления отдельных фаз должны быть соответственно одинаковы;
3) схема обмотки должна быть рассчитана на получение максимальной э.д.с. при минимальном расходе проводникового материала;
4) обмотка должна быть удобна (технологична) в производстве и по возможности в ремонте.
Виток представляет собой простейший элемент обмотки. Он состоит из двух проводников, размещенных в пазах в активной части машины на некотором расстоянии друг от друга, и лобовых соединений, расположенных в неактивной, торцевой части машины.
Секция – следующий элемент обмотки. Она представляет собой ряд последовательных витков, лежащих в двух пазах и имеющих общую изоляцию от стенок паза.
В схеме обмотки секцию (часто это катушка) изображают одной контурной линией, отмечают начало и конец секции, которыми она соединяется с предшествующей и последующей секциями по ходу выполнения схемы обмотки.
Катушкой называют также несколько секций при наличии общей изоляции.
Обмотки подразделяются:
1) по числу фаз:
2хфазные;
3хфазные.
2) по характеру исполнения:
катушечные;
стержневые;
специальные.
3) по приему исполнения катушек:
шаблонные;
полушаблонные;
ручные.
4) по расположению в пазу:
однослойные;
двухслойные.
5) по виду соединения элементов обмотки:
петлевые;
волновые.
Каждая обмотка характеризуется числом пазов на полюс – фазу
,
где z– число пазов;
2p– число полюсов;
m– фаза.
Число пазов на полюс-фазу qнаряду с числом полюсов 2p– это основные величины, определяющие свойства обмотки.
Секции укладываются в пазы, которые бывают следующих форм:
а) открытые, допускающие укладку обмотки из заранее заготовленных
секций (шаблонная обмотка). Применяется в статорах машин большой мощности.
б) полуоткрытые. Применяется в статорах машин до 250…300 кВт. Сторону
секции закладывают через открытие паза. Обмотка насыпная.
в) полузакрытые. Применяется в статорах машин малой и средней мощности.
Обмотка всыпная или протягивают через отверстие паза.
3.2.Принципы образования трехфазной обмотки.
Основное требование к выполнению нормальной симметричной обмотки – это одинаковое число пазов в каждой из фаз. Отсюда следует, что каждая фаза трехфазного статора (ротора) должна занимать в целом 1/3 всей окружности и, соответственно, 1/3 каждого полюсного деления. Мы будем рассматривать обмотки, у которых число пазов на полюс-фазу (q) – целое число, т.к. обмотки с дробнымqприменяются редко.
Так как каждая фаза занимает 1/3 полюсного деления, а фазы отстоят друг от друга на угол 120° эл., то начала каждой фазы пространственно сдвинуты друг относительно друга на 2/3 полюсного деления. Таким образом, между началами двух фаз лежит конец третьей фазы. Порядок чередования фаз может быть охарактеризован шести лучевой звездой.
Обозначение выводов обмоток переменного тока согласно ГОСТ 183 – 66 таково: для обмоток статора синхронных и асинхронных машин буква С (С1; С2; С3соответствуют А, В, С), для обмоток ротора синхронных машин – буква Р.
Трехфазная обмотка с другим числом пазов qна полюс-фазу может отличаться конструкцией выполнения лобовых частей, но принцип распределения катушек фаз на двойном полюсном делении будет оставаться тем же.