Приклади виконання трифазних обмоток змінного струму

Обмотки якорів ЕМП змінного струму можуть бути петльовими і хвильовими, одношаровими і двошаровими. Для побудови схеми обмотки спочатку обов’язково розраховують її крок y = ±ε та кількість пазів на полюс і фазу q = .

На рис.2.11 показано схему-розгортку однієї фази одношарової трифазної обмотки.

Рис. 2.11. Схема-розгортка одношарової петльової діаметральної обмотки фази А при Z=24, 2p =4 і q=2

Схему-розгортку побудовано за такою методикою. Початкові активні провідники котушки укладають у паз 1 статора, а кінцеві – у паз 7 (Y = 6), поки не буде укладено необхідну кількість витків котушки , після чого переходять у паз 2 статора і виконують другу котушку, початкові активні сторони якої лежать у пазі 2, а кінцеві – у пазі 8. Уклавши необхідну кількість витків другої котушки, виходять з пазу 8 і переходять у паз 13 і аналогічно розглянутому виконують другу котушкову групу фази.

Напрямки обходу пазів якоря на рис.2.11 вказані стрілками.

Отримані котушкові групи одношарової обмотки можуть бути з’єднані як послідовно, так і паралельно, тому що вони розташовані під різними парами полюсів і знаходяться в однакових магнітних умовах (пази 1 і 13 груп зсунені у просторі на відстань 2).

Оскільки на кожну пару полюсів одношарової обмотки припадає по одній котушковій групі, кількість витків у фазі такої обмотки при послідовному з’єднанні груп дорівнює

w = q· w_к ·p.

Вільні пази статора будуть заповнені котушками фаз В і С, причому у пазах 3, 4 і 15, 16 будуть укладені кінцеві Z активні сто-рони котушок фази С обмотки.

Методика укладання котушок останніх двох фаз нічим не від-різняється від розглянутої для фази А.

Рис. 2.12. Схема-розгортка двошарової петльової діаметральної обмотки фази А при Z=24, 2p=4 і q=2

Недоліком одношарової обмотки є те, що виникають складнощі розташування лобових частин котушок, тому що вони нерівномірно розподілені уздовж окружності якоря.

Цього недоліку не мають двошарові обмотки (рис. 2.12). Методика виконання двошарової обмотки відрізняється від розглянутої вище тим, що після виконання першої котушкової групи з пазу 8 переходять у паз 14 статора і продовжують укладання провідників котушки у протилежному напрямі, тобто з пазу 14 – у паз 8. Після укладання потрібної кількості витків w_к паз 8 є заповненим обмоткою у два шари. Далі з пазу 8 переходять у паз 13, а з нього у протилежному напрямку – у паз 7 і заповнюють його другим шаром обмотки. Далі з пазу 7 переходять на виконання обмотки під другою парою полюсів.

Кількість витків у фазі двохшарової обмотки при послідовному з’єднанні груп

w = .

Хвильові обмотки у машинах змінного струму розповсюджені значно менше за петльові і, головним чином, у дуже потужних машинах.

На рис.2.13 показано схему-розгортку однієї фази хвильової обмотки.

Рис. 2.13. Схема-розгортка одношарової хвильової діаметральної обмотки фази А при Z = 24, 2p = 4 і q =2

Порядок виконання обмотки очевидний з рис. 2.13 і не вимагає додаткових пояснень.

Вище було визначено, що поліпшенню форми кривої ЕРС сприяє скорочення кроку обмотки. Методика виконання обмоток зі скороченим кроком не відрізняється від методики для обмоток з діаметральним кроком, але у цьому випадку в деяких пазах статора будуть лежати сторони котушок, що належать іншим фазам.

З формули (2.4) випливає, що збільшення “q” сприяє ослабленню вищих гармонік ЕРС. Проте із збільшенням “q” збільшується кількість пазів статора і зменшується ширина зубців, що небажано, тому що збільшується насиченість і зменшується їхня механічна міцність. Особливо це стосується авіаційних електричних машин, геометричні розміри яких обмежені.

У цих випадках доцільно використовувати обмотки, в яких q = = a + виходить дробовим числом – дробові обмотки.

Число “d” (показник дробності) показує, скільки котушкових груп припадає на кожну пару полюсів обмотки.

З цих “d” груп (d – b) груп містять по “a” котушок (малі котушкові групи) і “b”груп містять по (а+1) котушок (великі котушкові групи).

Дробову обмотку можна виконати за умови дорівнює ці-лому числу, а для трифазних обмоток також ще d/3 не дорівнює цілому числу.

Мінімальна кількість пазів, за якої можливе виконання трифазної симетричної обмотки для непарного числа “d” становить і для парного “d” – , де (ad+b) – загальна кількість котушок у “d” котушкових групах.

Таким чином, на відміну від обмотки з цілим “q” котушкові групи дробової обмотки неоднакові і тому вектори ЕРС груп, що складають фазу, будуть зсунені на різні кути.

Н а рис.2.14 показано схему однієї фази дробової обмотки.

Рис. 2.14. Схема-розгортка дробової скороченої трифазної обмотки фази А при Z =15, 2p =2

Схему розраховано у такій послідовності. Кількість пазів на полюс і фазу q = = = = 2 . Отже обмотка має дві котушкові групи (d = 2). Мала котушкова група містить дві котушки (а = 2; d – b = 1). Велика котушкова група містить 1(2+1) = 3 котушки (b = 1; a = 2).

Крок обмотки .

Спочатку укладена велика котушкова група з початковими сторонами котушок, розташованими у пазах 1, 2, 3, і кінцевими сторонами – відповідно у пазах 8, 9, 10. (Y = 7).

Для того, щоб виявити, як повинні бути розподілені фазні зони у пазах статора побудуємо зірку пазових ЕРС. Кут зсуву за фазою векторів ЕРС провідників, що розташовані у сусідніх пазах :

α = = = = 24 град. ел.

З ірку пазових ЕРС показано на рис.2.15. Як можна бачити кінцеві сторони котушок малої котушкової групи треба розташувати у пазах 10 і 9. Тоді вектор ЕРС фази А, що дорівнює геометричній сумі векторів ЕРС пазів 1, 2, 3 і 9, 10, буде спрямований по осі вектора паза 2.

Зони початків фаз В і С будуть розташовані відповідно у пазах 6, 7, 8 і 11, 12, 13, тому що тоді ми отримаємо симетричну зірку фазних ЕРС обмотки (кути зсуву за фазою векторів, що лежать у пазах 2 і 7 та 7 і 12 дорівнюють 524 = 120). Існують також інші способи виявлення розташування малих і великих котушкових груп дробових обмоток. Коефіцієнт розподілення дробової обмотки визначають формулою (2.4), куди підставляють значення еквівалентного . Для обмотки, зображеної на рис. 2.14, ек-вівалентне q_е дорівнює п’яти.