Zagryadtskiy_elektr_mashiny_2

Укладка проводников фазы А происходит следующим образом. Верхние стороны первой и второй катушек 1 и 2 укладываются в 1 и 2 пазы, а две другие стороны (5 + 1) = 6′ и (5 + 2) = 7′ помещаются на дно 6 и 7 пазов, образуя первую катушечную группу.

Пропустим 4 паза, относящиеся к фазам В и С. Верхние стороны катушек 7 и 8 размещаем в пазах 7 и 8, вторые стороны этих катушек (5 + 7) = 12′ и (5 + 8) = 13′ располагаем на дне 12 и 13 пазов. При этом образуется вторая катушечная группа.

Третья катушечная группа образуется катушками со сторонами 13 и 18′, 14 и 19′; четвертая – катушками 19 и 24′, 20 и 1′.

Все катушечные группы соединяются также, как и на рис. 1.13. Начала фаз В и С определяются как и в предыдущем примере.

Сравнивая схемы рис. 1.13 и рис. 1.15 видим, что в первом случае при диаметральной обмотке в каждом пазу машины лежат верхние и нижние стороны катушек, принадлежащих одной и той же фазе. Во втором случае при укороченной обмотке в ряде пазов размещены стороны катушек, принадлежащих разным фазам.

В приведенных примерах величина q = 2. При увеличении числа пазов, а, следовательно, и числа катушек в катушечной группе, форма кривой МДС улучшается.

Трехфазная однослойная концентрическая обмотка. В асин-

хронных машинах до 15 кВт применяются преимущественно однослойные концентрические обмотки. Они получили свое название бла-

единены между собой последовательно. Начало первой катушечной группы примем лежащей в первом пазу. Вторая катушечная группа располагается в пазах 13, 14 и 19, 20. Катушечные группы соединены между собою так, как показано на рис. 1.16, и они образуют фазу А обмотки. Число катушечных групп в каждой фазе равно числу пар полюсов.

Начало фазы В расположено в 5 пазу, а начало фазы С – в 9 пазу.

30

Применение однослойных трехфазных обмоток для двигателей массового производства выгоднее, чем использование двухслойных обмоток, как в отношении лучшего заполнения паза, так и технологии укладки в пазы.

Рис. 1.16. Схема трехфазной однослойной концентрической обмотки

Однофазные и двухфазные обмотки. Однофазная обмотка вы-

полняется аналогично одной фазе трехфазной обмотки. В трехфазной обмотке одна фаза занимает 1/3 окружности статора, а в однофазной обмотке – 2/3.

В однофазных конденсаторных двигателях применяют две однофазные обмотки, главная и вспомогательная, с одинаковым числом витков и катушек. Они укладываются в одинаковое число пазов.

Более полные сведения о различных видах трехфазных, однофазных и двухфазных обмотках приведены в [17].

1.5.2. Электродвижущие силы обмоток

При подведении к обмотке статора переменного напряжения, образуется магнитное вращающееся поле, которое наводит ЭДС в обмотках. ЭДС фазы состоит из суммы ЭДС всех катушек, образующих фазу. Как следует из векторной диаграммы (рис. 1.14) в случае распределенной обмотки векторы ЭДС в катушечной группе

31

Коэффициент укорочения двухслойной обмотки всегда меньше единицы.

Однослойная обмотка является диаметральной обмоткой. Для нее коэффициент укорочения равен единице.

Применяя распределенную и укороченную обмотки, можно, при

Они характеризуются величиной, частотой и формой кривой.

ЭДС фазы состоит из ЭДС отдельных катушек, объединенных в катушечные группы. Рассмотрим вначале ЭДС катушки.

ЭДС катушки. Рассмотрим сосредоточенную катушку А-Х с числом витков Wk . Пусть вращающаяся волна индукции, согласно

(1.14), перемещается относительно катушки с угловой скоростью ω, и занимает положение, как указано но рис. 1.21. При равномерном воздушном зазоре по такому же закону изменяется и магнитный поток. Если катушка имеет диаметральный шаг, то она сцепляется со всем магнитным потоком с амплитудой Фm . Потокосцепление вра-

щающегося магнитного поля с катушкой будет

где Ek −действующее значение ЭДС катушки. Ее значение равно

Принимая во внимание, что угловая частота ω = 2π f1, где f1–

где fν = ν f1, а Фmν – поток ν - ой гармоники.

ЭДС катушечной группы. Если катушечная группа состоит из q распределенных катушек с диаметральным шагом то, согласно вы-

где Wq = qWk – число последовательно соединенных витков кату-

ЭДС фазы. В нормальных обмотках переменного тока все катушечные группы состоят из одинакового числа катушек и находятся в одинаковых условиях под полюсами. Если машина имеет р число пар полюсов и катушечные группы соединены последовательно, то число витков фазы равно Wф = pWq .

В необходимых случаях при скосе пазов на одно зубцовое деление в обмоточный коэффициент дополнительным множителем вводится коэффициент скоса [3].

35

Для получения синусоидальной формы ЭДС необходимо:

-применять распределенные обмотки,

-использовать сокращение шага в двухслойных обмотках,

-применять скос пазов статора (ротора) на одно полюсное деление,

-устранять третьи и кратные им гармонические ЭДС фаз путем соединения фаз обмоток в звезду или треугольник (см. часть 1 учебника).

Определить снижение высших гармонических в кривой ЭДС. Решение:

Угол между соседними пазами

α = p 360o = 2 360o =30º. Z 24

Обмоточные коэффициенты распределения и укорочения по первой гармонике

kоб1= k р1 k р1=0,965·0,951=0,918.

Обмоточные коэффициенты распределения и укорочения по пятой гармонике

Обмоточные коэффициенты распределения и укорочения по седьмой гармонике

отношение индукций B7 B1 = 0,142, в то время как отношение ЭДС E7 E1 = 0,045. Седьмая гармоника индукции создает ослабленную, по сравнению с первой гармоникой ЭДС, ЭДС седьмой гармоники.

Вопросы для самоконтроля

1.Какие виды обмоток статоров и обмотанных роторов асинхронных машин Вы знаете?

2.Какими данными характеризуются обмотки?

3.Чем отличаются однослойные обмотки от двухслойных обмо-

ток?

Перечислите достоинства и недостатки однослойных и двухслойных обмоток.

4.Для чего нужна звезда ЭДС и как она строится?

5.Что такое коэффициент распределения? Коэффициент укорочения?

37

Применяя закон полного тока к каждой магнитной силовой линии, получим, что кривая МДС Fk распределена по пространствен-

ной угловой координате α вдоль воздушного зазора по прямоугольному закону, т.е. она постоянна на полюсном делении τ.

Магнитный поток два раза пересекает воздушный зазор, следовательно, МДС катушки, приходящийся на один воздушный зазор (ее можно считать на один полюс), равна

содержащий основную и высшие пространственные гармоники (рис. 1.22, б). На рисунке цифрами 1, 3, и 5 обозначены первая, третья и пятая гармонические МДС.

Амплитуда первой гармоники МДС

Амплитуда высшей ν гармоники МДС

Высшие гармоники отрицательно сказываются на работе электрической машины, поэтому прибегают к специальным мерам к их ослаблению или уничтожению.

После подстановки (1.38) в (1.37) получим

Если пренебречь высшими гармониками МДС, то МДС катушки вдоль воздушного зазора (рис. 1.22, б) распределяется во времени

39