Обмотки статора и ротора электрических машин переменного тока
Обмотка электротехнического изделия (устройства) — совокупность определенным образом расположенных и соединенных витков или катушек, предназначенная для создания или использования магнитного поля, или для получения заданного значения сопротивления электротехнического изделия (устройства). Катушка обмотки электротехнического изделия (устройства) — обмотка электротехнического изделия (устройства) или ее часть, выполненные в виде отдельной конструктивной единицы (ГОСТ 18311-80).
В статье рассказано про устройство обмоток статора и ротора электрических машин переменного тока.
Пространственное расположение обмоток статора:
Статор с двенадцатью пазами, в каждый из которых уложено по одному проводнику, схематично показан на рис. 1, а. Соединения между проводниками, уложенными в пазах, указаны только для одной из трех фаз; начала фаз А, В, С обмотки обозначены С1, С2, С3; концы — С4, С5, С6. Части обмотки, уложенные в пазах (активная часть обмотки), условно показаны в виде стержней, а соединения между проводниками, находящимися в пазах (лобовые соединения),— сплошной линией.
Сердечник статора имеет вид полого цилиндра, представляющего собой пакет или ряд пакетов (разделенных вентиляционными каналами) из листов электротехнической стали. Для машин малой и средней мощности каждый лист штампуется в виде кольца с пазами вдоль внутренней окружности. На рис. 1,б дан лист статора с пазами одной из применяемых форм.
Рис. 1. Расположение обмотки в пазах статора и распределение токов в проводниках
Пусть мгновенное значение тока iA первой фазы в некоторый момент времени максимально и ток направлен от начала С1 фазы к ее концу С4. Будем считать такой ток положительным.
Определяя мгновенные токи в фазах как проекции вращающихся векторов на неподвижную ось ON (рис. 1, в), получим, что токи фаз В и С в данный момент времени отрицательны, т. е. направлены от концов фаз к началам.
Проследим по рис. 1, г образование вращающегося магнитного поля. В рассматриваемый момент времени ток фазы А направлен от ее начала к концу, т. е. если в проводниках 1 и 7 он идет от нас за плоскость чертежа, то в проводниках 4 и 10 он идет из-за плоскости чертежа к нам (см. рис. 1, а и г).
В фазе В ток в этот момент времени идет от конца фазы к ее началу. Соединив проводники второй фазы по образцу первой, можно получить, что ток фазы В проходит по проводникам 12, 9, 6, 3; при этом по проводникам 12 и 6 ток идет от нас за плоскость чертежа, а по проводникам 9 и 3 — к нам. Картину распределения токов в фазе С получим по образцу фазы В.
Направления токов даны на рис. 1,г; штриховыми линиями показаны магнитные линии поля, создаваемого токами статора; направления линий определены по правилу правого винта. Из рисунка видно, что проводники образуют четыре группы с одинаковыми направлениями тока и число полюсов 2р магнитной системы получается равным четырем. Участки статора, где магнитные линии выходят из него, представляют собой северные полюсы, а участки, где магнитные линии входят в статор, — южные полюсы. Дуга окружности статора, занятая одним полюсом, называется полюсным делением.
Магнитное поле в различных точках окружности статора различно. Картина распределения магнитного поля вдоль окружности статора повторяется периодически через каждое двойное полюсное деление. Угол дуги 2 принимается за 360 электрических градусов. Так как вдоль окружности статора размещается р двойных полюсных делений, то 360 геометрических градусов равны 360р электрическим градусам, а один геометрический градус равен р электрическим градусам.
На рис. 1, г показаны магнитные линии для некоторого фиксированного момента времени. Если же рассмотреть картину магнитного поля для ряда последовательных моментов времени, можно убедиться в том, что поле вращается с постоянной скоростью.
Найдем скорость вращения поля. По истечении времени, равного половине периода переменного тока, направления всех токов изменяются на обратные, поэтому магнитные полюсы меняются местами, т. е. за половину периода магнитное поле поворачивается на часть оборота. Скорость вращения магнитного поля статора, т. е. синхронная скорость, равна (в оборотах в минуту)
Число р пар полюсов может быть только целым, поэтому при частоте, например, 50 Гц синхронная скорость может равняться 3000; 1500; 1000 об/мин и т. д.
Рис. 2. Развернутая схема трехфазной однослойной обмотки
Обмотки машин переменного тока можно разделить на три группы:
К специальным обмоткам относятся:
а) короткозамкнутая обмотка в виде беличьей клетки;
б) обмотка асинхронного двигателя с переключением на разные числа полюсов;
в) обмотка асинхронного двигателя с противосоединеннями и т. д.
Кроме вышеуказанного деления, обмотки отличаются по ряду других признаков, а именно:
1) по характеру исполнения — ручные, шаблонные и полушаблонные;
2) по расположению в пазу — однослойные и двухслойные;
3) по числу пазов на полюс и фазу — обмотки с целым числом q пазов на полюс и фазу и обмотки с дробным числом q .
Витком называется контур, образованный двумя последовательно соединенными проводниками. Секция, или катушка, представляет собой ряд последовательно соединенных витков, лежащих в двух пазах и имеющих общую изоляцию от корпуса.
Секция имеет две активные стороны. Левую активную сторону называют началом секции (катушки), а правую — концом секции. Расстояние между активными сторонами секции называют шагом секции. Его можно измерять или числом зубцовых делений или в долях полюсного деления.
Шаг секции называют диаметральным, если он равен полюсному делению и сокращенным, если он меньше полюсного деления, так как шаг секции больше полюсного деления не делают.
Характерной величиной, определяющей выполнение обмотки, является число пазов на полюс и фазу, т. е. число пазов, занимаемых обмоткой каждой фазы в пределах одного полюсного деления:
где z— число пазов статора.
Обмотка, приведенная на рис. 1, а, имеет следующие данные:
Даже для этой простейшей обмотки пространственный чертеж проводников и их соединений получается сложным, поэтому он обычно заменяется развернутой схемой, где проводники обмотки изображаются расположенными не на цилиндрической поверхности, а на плоскости (цилиндрическая поверхность с пазами и обмоткой «развертывается» в плоскость). На рис. 2, а дана развернутая схема рассмотренной обмотки статора.
На предыдущем рисунке было для простоты показано, что часть фазы А обмотки, уложенная в пазах 1 и 4, состоит всего из двух проводников, т. е. из одного витка. В действительности же каждая такая часть обмотки, приходящаяся на один полюс, состоит из w витков, т. е. в каждой паре пазов помещается по w проводников, объединенных в одну катушку. Поэтому при обходе по развернутой схеме, например, фазы А от паза 1 нужно w раз обойти пазы 1 и 4, прежде чем перейти к пазу 7. Расстояние между сторонами витка одной катушки, или шаг обмотки, у показан на рис. 1, г; он обычно выражается в числах пазов.
Рис. 3. Щиток асинхронной машины
Приведенная на рис. 1 и 2 обмотка статора называется однослойной, так как она укладывается в каждом пазу в один слой. Для того чтобы разместить лобовые части, пересекающиеся на плоскости, их изгибают по разным поверхностям (рис. 2, б). Однослойные обмотки выполняются с шагом, равным полюсному делению (рис. 2, а), или этот шаг равен в среднем полюсному делению для разных катушек одной фазы, если y > 1 , y . В настоящее время более распространены двухслойные обмотки.
Начало и конец каждой из трех фаз обмотки выводятся на щиток машины, где имеется шесть зажимов (рис. 3). К верхним зажимам C1, С2, СЗ (начала фаз) подводятся три линейных провода от трехфазной сети. Нижние зажимы С4, С5, С6 (концы фаз) либо соединяются в одну точку двумя горизонтальными перемычками, либо каждый из этих зажимов соединяется вертикальной перемычкой с лежащим над ним верхним зажимом.
В первом случае три фазы статора образуют соединение звездой, во втором — треугольником. Если, например, одна фаза статора рассчитана на напряжение 220 В, то линейное напряжение сети, в которую включается двигатель, должно быть 220 В в случае включения статора треугольником; при включении его звездой линейное напряжение сети должно быть
При соединении статора звездой нейтральный провод не подводится, так как двигатель является для сети симметричной нагрузкой.
Ротор асинхронной машины набирается из штампованных листов изолированной электротехнической стали на валу или на специальной несущей конструкции. Радиальный зазор между статором и ротором делается возможно меньшим для обеспечения малого магнитного сопротивления на пути магнитного потока, пронизывающего обе части машины.
Наименьший зазор, допустимый по технологическим требованиям, составляет от десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров в зависимости от мощности и габаритов машины. Проводники обмотки ротора располагают в пазах вдоль образующих ротора непосредственно у его поверхности с тем, чтобы обеспечить наибольшую связь обмотки ротора с вращающимся полем.
Асинхронные машины выпускаются как с фазным, так и с короткозамкнутым ротором.
Рис. 4. Фазный ротор
Фазный ротор имеет, как правило, трехфазную обмотку, выполняемую, подобно статорной, с тем же числом полюсов. Обмотка соединяется звездой или треугольником; три конца обмотки выводятся на три изолированных контактных кольца, вращающихся вместе с валом машины. Через щетки, укрепленные на неподвижной части машины и скользящие по контактным кольцам, в ротор включается трехфазный пусковой или регулировочный реостат, т. е. в каждую фазу ротора вводится активное сопротивление. Внешний вид фазного ротора представлен на рис. 4, на левом конце вала видны три контактных кольца. Асинхронные двигатели с фазным ротором применяются там, где требуется плавное регулирование скорости приводимого в движение механизма, а также при частых пусках двигателя под нагрузкой.
Конструкция короткозамкнутого ротора значительно проще, чем фазного. Для одной из конструкций на рис. 5, а показана форма листов, из которых набирается сердечник ротора. При этом отверстия вблизи наружной окружности каждого листа составляют в сердечнике продольные пазы. В эти пазы заливается алюминий, после его затвердения в роторе образуются продольные токопроводящие стержни. По обоим торцам ротора заодно отливаются алюминиевые кольца, замыкающие накоротко алюминиевые стержни. Полученная при этом токопроводящая система обычно называется беличьей клеткой.
Рис. 5. Короткозамкнутый ротор
Короткозамкнутый ротор с беличьей клеткой представлен на рис. 5,б. На торцах ротора видны вентиляционные лопатки, отливаемые заодно с короткозамыкающими кольцами. В данном случае пазы скошены на одно пазовое деление вдоль ротора. Беличья клетка проста, не имеет скользящих контактов, поэтому трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором наиболее дешевы, просты и надежны; они наиболее распространены.
Источник статьи: http://electricalschool.info/spravochnik/maschiny/937-obmotki-statora-i-rotora.html
Схемы обмоток
машин переменного тока
| ФPAГMEHT КНИГИ (. ) СХЕМЫ НЕСИММЕТРИЧНЫХ ОБМОТОК С ДРОБНЫМ ЧИСЛОМ ПАЗОВ НА ПОЛЮС И ФАЗУ Выше рассматривались симметричные петлевые обмотки как с целым, так и с дробным числом пазов на полюс и фазу. В таких обмотках э. д. с. всех фаз равны по величине и углы между следующими одна за другой фазами одинаковы. Так, для рассматриваемых трехфазных обмоток звезда фазных э. д. с. графически изображена на рис. 40, где лучи (векторы) ОА, ОВ и ОС, представляющие собой суммарные э. д. с. фаз А, В и С, равны по величине и сдвинуты между собой на 120°. Эти условия не соблюдаются в несимметричных обмотках с дробным q. Так как несимметрия может вызвать вибрацию машины, шум или увеличение токов, создающих дополнительный нагрев этих обмоток, то их избегают применять при проектировании электрических машин, а используют только в специальных случаях, например для уменьшения числа дорогостоящих штампов на заводе, применяя один и тот же штамп для машин одинакового габарита на разные числа полюсов. Рис. 40. Звезда фазных э. д. с. трехфаз-нои симметричной обмотки. Более часто с несимметричными обмотками приходится иметь дело в практике ремонтных цехов при необходимости перемотки двигателей с изменением числа полюсов; например, перемотка четырехполюсного двигателя с Zt=48 на шестиполюсный приводит к несимметрии в трехфазной обмотке. Остановимся на этом примере и рассмотрим его сточки зрения существующих условий симметрии трехфазной обмотки. Согласно первому условию симметрии число полюсов должно быть кратным знаменателю дроби. В данном примере число полюсов равно шести, следовательно, первое условие выполняется. Согласно второму условию симметрии знаменатель дроби не должен быть кратным числу фаз. В данном примере второе условие не выполняется. Эта обмотка будет несимметричной, несмотря на то, что в каждую фазу можно включить одинаковое число катушек (по 16). К такому же выводу придем при рассмотрении любой трехфазной обмотки с дробным qi при знаменателе дробности, кратном трем (при d, равном 3; 6; 9 и т. д.), т. е. все эти обмотки несимметричны. Рассмотрим принцип составления схем несимметричных трехфазных обмоток с дробным числом пазов на полюс и фазу, т. е. способ сведения величины несимметрии к минимуму, при котором явления, свойственные несимметричной обмотке (вибрация машины, шум, увеличенные токи), были бы практически незначительными. Существуют практические критерии оценки степени несимметрии обмотки для двигателей различной мощности и применения. Так, обмотки, имеющие отклонение 68 суммарных векторов э. д. с. фаз от идеального направления до 0,5° и разницу в величине этих векторов до 1,5%, практически считаются симметричными. Несимме-трия в 2 — 3° ло углу или 2 — 3% по величине между суммарными э. д. с. фаз обмотки считается допустимой для большинства установок, а для небольших двигателей (до 100 кВт) разница величины фазных э. д. с. может достигать 5% и работа двигателя при этом не будет вызывать опасений. Тем не менее, при составлении схемы несимметричной обмотки всегда необходимо добиваться минимальных отклонений от идеальной звезды фазных э. д. с. Принцип составления несимметричных схем проследим на нашем примере с Zi = 48 и 2р — 6. Перед тем, как непосредственно перейти к изложению последовательности составления этой схемы, уясним некоторые элементарные положения теории обмоток электрических машин переменного тока. Электродвижущая сила, наводимая в каждой катушке обмотки в данный момент времени, имеет не только определенную величину, но и направление и изображается в системе прямоугольных координат единичным лучом (вектором), причем величина вектора (длина луча) для всех катушек (имеется в виду обмотка с равно-витковыми катушками) одинакова, а направление зависит от их взаимного расположения в магнитном поле обмотки. Таким образом, в обмотке с Z4 пазами (и, следовательно, с Zi катушками) существует Zt единичных векторов, каждый из которых характеризует э. д. с. одной катушки. Вертикальное направление на чертеже вектора катушки 1 (рис. 41,а) условимся считать начальным направлением, от которого вправо по часовой стрелке расПолагаются катушечные векторы всех остальных катушек. Угол а между соседними векторами, изображающими э. д. с. соседних катушек, называется пазовым углом и определяется по формуле (. ) В дальнейшем изложении все углы будем считать в электрических градусах. Далее, из единичных катушечных векторов образуется суммарный вектор катушечной группы. Сложение катушечных векторов в нашем примере (при qi=22l3 катушечные группы могут состоять из двух и трех катушек) показано на рис. 41,б,в. Затем, складывая катушечные векторы, получаем суммарные векторы фаз, образующие звезду фазных э. д. с. примерно такого же вида, как это представлено на рис. 40. При сложении векторов катушечных групп или сложении векторов отдельных катушек, находящихся в разных катушечных группах, так же как и в практике соединения катушечных групп в схеме обмотки, могут иметь место случаи соединения конца с началом — тогда сложение векторов производит-70 ся так же, как показано на рис. 41,6, в для катушечных векторов, а также случаи соединения конца с концом или начала с началом — тогда сложение векторов производится так, как показано на рис. 41,г. Здесь, как мы видим, направление вектора изменено на обратное, что соответствует действительному направлению э. д. с. при соединении катушечных групп одноименными выводами (конец с концом или начало с началом). Составление схемы для нашего примера (. ) начнем с построения звезды пазовых (катушечных) э. д. с., которая состоит из катушечных векторов всех катушек обмотки, последовательно сдвинутых на пазовый угол, равный 22°30 (рис. 42). Производя построение, замечаем, что вектор э. д. с. катушки 9, будучи согласно вышеприведенному правилу изменен на обратный, полностью совпадает с вектором катушки вектор катушки 10 также совпадает с вектором катушки 2 И т. д. В результате для изображения полной звезды катушечных э. д. с. оказалось достаточным построить всего восемь векторов, а номера векторов остальных катушек обмотки приписать около соответствующих, совпадающих с ними векторов, как это сделано на рис. 42. Эти восемь векторов иногда называют векторами-представителями, поскольку каждый из них представляет несколько катушек, а все они вместе представляют все катушки данной обмотки. Число векторов-предста-вителей для любой трехфазной обмотки с дробным qi при знаменателе дробности d, кратном трем, всегда равно dqi. Так, в нашем примере, число век-торов-представителей dqi = 3- 22 3=8. Введем еще одно понятие — ряд векторов. Ряд векторов включает все катушечные векторы, соответствующие какому-либо вектору-представителю, и имеет номер этого представителя. Так, например, ряд 3 (рис- 42) состоит из катушечных векторов 3, 11, 19, 27, 35, 43. Для распределения катушек по фазам на построенную звезду катушечных векторов наложим идеальную трехфазную звезду ABC (рис. 42), имеющую сдвиг между’лучами фаз в 120°, совместив при этом луч фазы А с начальным направлением звезды катушечных э. д. с., совпадающим с вектором катушки 1. Производим предварительное распределение рядов векторов по фазам, руководствуясь следующим правилом: к данной фазе относить те ряды, векторы-представители которых имеют отклонение от этой фазы не более чем на 30°. (Разумеется, учитывается как прямое, так и обратное направление вектора.) В соответствии с этим правилом предварительно отнесем к фазе А ряды , 2 и 8 (обратное направление ряда 8 совпадает с направлением вектора 16, который сдвинут от луча фазы А на 22,5°); к фазе В — ряды 3, 4 к фазе С — ряды 6 и 7. Оставшийся ряд 5 одинаково отклонен на 30° от фа- эы С (прямое направление ряда) и от фазы В (обратное направление ряда). Для соблюдения симметрии фаз В и С по отношению к фазе А (катушечные векторы ряда 5 поделим пополам между фазами В и С. К каждой из этих фаз можно отнести три катушечные вектора этого ряда, например к фазе В — векторы 13, 29 и 45, а к фазе С — векторы 5, 21 и 37. В итоге после предварительного распределения имеем: (. ) Описываемый способ составления схем несимметричных обмоток является графическим, т. е. все интересующие нас величины определяют непосредственным измерением на чертеже. Поэтому все графические построения следует производить с особой тщательностью и лучше всего на миллиметровой бумаге. Масштаб чертежа необходимо выбрать по возможности более крупным (так, для построений в разбираемом нами примере длину единичного катушечного вектора на чертеже следует взять равной не менее 1 см). При соблюдении этих требований графический способ дает возможность решить задачу с достаточной точностью для практических целей. Произведя соответствующие измерения длин суммарных фазных векторов и углов между ними в предварительной звезде фазных э. д. с. (рис. 43), получим следующие данные: (. ) Из сравнения полученной предварительной звезды фазных э. д. с. с идеальной системой делаем выводы: а) предварительная звезда фазных э. Д. с. симметрична относительно вектора фазы Л; б) вектор фазы А следует укоротить, а фаз В а С соответственно удлинить; в) ZBOC следует сузить, повернув векторы В и С по направлению соответствующих лучей идеальной звезды на определенный угол. Но так как при предварительном распределении рядов векторов по фазам в фазу А вошло 18 катушечных векторов, а в фазы В и С по 15, то, естественно, следует из фазы А исключить две катушки и включить их по одной в фазы В и С; этим мы выполним требование п. «б» вышеприведенных выводов. Этим же действием мы выполняем и требование п. «в», так как любой катушечный вектор рядов 1, 2 и 8, составляющих фазу Л, будучи включен в фазу В или С (учитывается как прямое, так и обратное направления этого вектора), т. е. будучи сложен известным нам способом с фазным вектором В или С, произведет поворот этих векторов в требуемом п. «в» направлении. Какие же два вектор следует исключить из фазы Л? Не нарушая положения п. «а» вышеприведенных выводов (желательно сохранить симметрию системы относительно вектора фазы Л), возможны два варианта подбора векторов, подлежащих исключению из фазы Л. Первый вариант. Оба вектора взять из ряда 1. При этом безразлично, какой из них включить в фазу В, а какой — в фазу С, так как относительное расположение векторов ряда 1 к векторам фаз В и С одинаково. Второй вариант. Один вектор взять из ряда 2, а второй — из ряда 8. При этом возможны два случая; первый случай — в фазу В включить вектор из ряда 2, а в фазу С вектор из ряда 8, второй случай — наоборот, в фазу С включить вектор из ряда 2, а в фазу В вектор из ряда 8. Проделав несложные графические построения по первому варианту и произведя измерения, получаем (. ) Несмотря на вполне благоприятное соотношение длин фазных векторов (разница всего в 2%), этот вариант не приемлем, так как разница между углами в 9° дает степень несимметрии системы, превышающую допустимую. Очевидно, что графических построений для второго случая второго варианта можно и не производить, так как, например, вектор ряда 2 отклонит фазный вектор С на еще больший угол, чем это имело место в первом варианте, когда в фазу С включался вектор из ряда. То же самое можно сказать и о фазе В, если в нее включить вектор из ряда 8. В результате получим систему, в которой ВОС будет еще меньше, чем в первом варианте, а степень несимметрии больше. Рис. 44. Построение результирующей звезды фазных э. д. с. несимметричной обмотки. 2р=6; 2,=48; ?,-22 г; С,=1. На рис. 44 приведено графическое построение для первого случая второго варианта. При выполнении этого построения на миллиметровой бумаге с масштабом единичного вектора, равным 1 см, измерение длин фазных векторов и углов между ними дает следующие результаты: (. ) Схема обмотки, характеризующаяся такой системой векторов, может считаться практически симметричной, так как фазные векторы почти равны по длине (разница около 0,5%), а разница в углах всего 1,5° (при этом наибольшее отклонение фазного вектора от направления луча идеальной трехфазной звезды составляет 0,5°). Проверка этого решения более точным аналитическим методом, исключающим ошибки построения и измерения, дает еще более благоприятные результаты, которые указаны в скобках на рис. 44. Таким образом, мы установили, какие катушечные векторы (или номера катушек по окружности статора) должны быть включены в соответствующие фазы, а именно: (. ) В соответствии с этим распределением на рис. 42 произведены условные обозначения: Номера катушек фазы А оставлены необведенными „ В обведены квадратиками „ С обведены кружками Как видно из этого рисунка, в фазу В включена из ряда 2 катушка 10. Понятно, что вместо нее могла быть взята любая другая катушка ряда 2 и от этого симмет рия схемы нисколько бы не нарушилась. При выборе этой катушки преследовалась цель более равномерного распределения катушек в катушечных группах. Так, например, если бы вместо катушки 10 мы взяли катушку 18 из этого же ряда, то, как видно из рис. 42, рядом лежащие катушки 18, 19, 20 и 21, входящие все в фазу В, должны были бы оказаться в одной катушечной группе, т. е. катушечная группа состояла бы из четырех катушек. Это нежелательно, так как при данном qi = 22 3 лучше, если катушечные группы будут только двух и трехкатушечными. Руководствуясь этими соображениями, вместо катушки 10 можно взять катушку 25 или 42 и не следует брать катушки 2, 18 и 34. То же самое можно сказать о выборе катушки 24 из ряда 8 для включения в фазу С. Теперь осталось записать чередование катушечных групп по окружности статора и составить схему обмотки одним из известных нам упрощенных способов. Для 76 этого выпишем все Zt номеров катушек обмотки (рис. 45,а) и распределим их по фазам в соответствии с диаграммой рис. 42, пользуясь теми же условными обозначениями. В результате получаем следующее чередование катушечных групп по окружности статора: (. ) Способ построения схемы несимметричной обмотки для разобранного конкретного примера с успехом может быть применен для любой несимметричной схемы петлевой обмотки статора. Следует только оговорить, что в отдельных случаях в процессе построения звезды фазных э. д. с. возможны некоторые отступления от тех основных положений, которыми мы пользовались в данном примере. Так, при корректировке первоначальной звезды фазных э. д. с. в нашем примере удобно было сохранить направление вектора фазы А совпадающим с начальным направлением звезды катушечных э. д. с. Корректировка звезды фазных э. д. с. производилась за счет разворота фазных векторов двух других фаз В и С; при этом мы не нарушали симметрии системы относительно луча фазы А. Вполне возможны случаи, когда от этого принципа целесообразно отступить, т. е. производить корректировку звезды фазных э. д. с. за счет поворота на некоторый угол всех трех фазных векторов, если после выполнения графических проб не удалось (в случае сохранения симметрии системы относительно луча фазы А) добиться желаемых результатов. Также не является совершенно обязательным включение в каждую фазу одинакового числа катушек. Вполне допустимы случаи, когда одна из фаз будет содержать на две-три катушки больше или меньше, чем две другие фазы, а звезда фазных э. д. с. при этом получится практически симметричной. Для достижения малой (допустимой) степени не-симметрии иногда целесообразно вовсе исключить из схемы некоторое число катушек. К этому приему следует относиться весьма осторожно. Исключение большого числа катушек их схемы, если это и приведет к определенным результатам с точки зрения получения практически симметричной системы, все же может резко уменьшить длины фазных векторов, что равносильно снижению мощности машины. Однако существуют заводские исполнения несимметричных обмоток крупных двигателей. в которых исключено из схемы до 5 — 6% катушек. Иллюстрацией к последним двум положениям может служить рис. 46, на котором изображена результирующая звезда фазных э. д. с- несимметричной обмотки Статора синхронного двигателя типа ДСК-213 39-36 мощностью 625 кВт, напряжением 6 кВ и частотой вра-J щения 167,5 об мин. Приведенная схема с достаточно малой степенью несимметрии получена путем исключения из схемы 10 катушек: двух из фазы А и по четыре из фаз В и С. Таким образом, фаза А имеет на две катушки больше, чем фазы В и С; число удаленных из схемы обмотки катушек составляет 5,5%. Обычно при дробном числе пазов на полюс и фазу (qi=b + c d) катушечные группы состоят: малые — из Ь катушек, большие — из (Ь + 1) катушек. При составлении схем несимметричных обмоток возможны случаи, когда катушечные группы получаются трех видов и состоят из Ь, (Ь + 1) и (Ь+2) катушек. В разобранном выше примере построения несимметричной обмотки на определенном этапе мы сталкивались с такой возможностью получения катушечных групп, состоящих из четырех катушек (при q =22lz). Мы указывали, что такое формирование катушечных групп не является желательным, и в нашем примере имелась возможность избежать этого без ухудшения конечных результатов. Но в некоторых случаях бывает целесообразно ввести в обмотку несколько катушечных групп, состоящих из (Ь+2) катушек, если обычный способ формирования катушечных групп не приводит к желаемым результатам. ¦ Далее обратимся к полученному нами при составле- нии схемы несимметричной обмотки двигателя с 2р=6, I Zi=48 и 71=22 з чередованию катушечных групп по ок-I ружности статора: Общее число катушек этого ряда составляет 48, т. е. включает все катушки данной обмотки. Легко заметить, что это чередование не имеет периода, что весьма характерно для большинства несимметричных схем машин со сравнительно небольшим числом пазов. Отсутствие периодичности в чередовании катушечных групп указывает на невозможность в данной обмотке образования параллельных ветвей. В случае необходимости образования в несимметричной обмотке параллельных ветвей поступают следующим образом. Если в обмотке должны быть две параллельные ветви, то схема составляется для половинного числа полюсов с участием половинного числа пазов (и катушек) статора при сохранении числа пазов па полюс и фазу. От введения этого условия нисколько не изменяется вид звезды пазовых э. д. с., только число векторов в каждом ряду уменьшится в 2 раза по сравнению с действительным. Вторая половина катушек образует в точности повторяющуюся звезду фазных э. д. с., т. е. вторую параллельную ветвь. И вообще если обмотка должна иметь щ параллельных ветвей, то составлению схемы несимметричной обмотки (построение звезды фазных э. д. с.) производится только для. 2p Gi полюсов этой обмотки и соответственно для Zi cti пазов статора. Остальные части обмотки полностью повторяют звезду фазных э. д. с., построенг ную для первой части об-, мотки. Разумеется, в данной; эбмотке возможно образовать параллельных ветвей только в случае, если числа 2p ai и ZJa 1 будут целыми. Этим приемом деления всей обмотки на несколько частей можно пользоваться и в том случае, когда не требуется образования параллельных ветвей, т. е. для: составления полностью последовательной схемы. Разница в результирующих (суммарных) звездах фазных, э. д. с. всей обмотки будет только та, что при пир аллельной схеме длины фазных векторов после суммирова-. ния фазных векторов всех частей обмотки не увеличитваются, т. е. остаются такими же, какими они были получены при построении первой части обмотки, а при последовательной схеме результирующие фазные векторы получаются длиннее фазных векторов первой обмотки во столько раз, на сколько частей была разбита вся обмотка. Приемом деления обмотки на части для образования последовательной схемы обычно пользуются при составлении схем со сравнительно большим числом Zt (более 120), с тем чтобы часть обмотки, выделенная ЛлЯ построения звезды фазных Э. д. с., включала достаточное число катушек (векторов) для осуществления искусственных приемов симметрирования системы. Разумеется, чем больше катушек (катушечных векторов) участвует в построении, тем больше возможностей добиться минимальной несимметрии системы. Но, с другой стороны, при слишком большом числе катушек усложняются графические и вычислительные операции, в то время как и при меньшем числе катушечных векторов бывает возможным добиться вполне устраивающей, допустимой несимметрии обмотки. Приведенные соображения всегда следует учитывать, при составлении схем несимметричных обмоток с определенными требованиями в отношении степени допустимой несимметрии. На рис. 47 представлена звезда фазных э. д. с. несимметричной обмотки (. ) Число векторных рядов (равное числу векторов-представителей) данной обмотки по общему правилу равно: (. ) Для образования двух параллельных ветвей разделим эту обмотку на две равные части; тогда в графических построениях будут участвовать не все 198 катушек данной обмотки, а только 99, которые распределяются по векторным рядам следующим образом: (. ) Решив задачу для первой половины обмотки, получим результирующую звезду фазных э. д. с. и чередование катушечных групп первой половины обмотки по окружности статора. Очевидно, что из второй половины обмотки включающей катушки с номерами 100 по 198, может быть получена точно такая же звезда фазных э. д. с. и чередование катушечных групп по окружности статора, т. е. образована вторая параллельная ветвь. При выборе способа соединения фаз несимметричных обмоток следует избегать соединения их в треугольник, особенно в обмотках со сравнительно большой (хотя и допустимой) степенью несимметрин, так как при этом могут возникать значительные уравнительные токи, увеличивающие нагрев обмотки. Кроме разобранного графического способа построения схем несимметричных обмоток существуют также ¦способы табличный и аналитический. Аналитический ¦способ по сравнению с графическим более точен с точки зрения определения конечных величин — длин фазных векторов и углов между ними, так как расчеты дают более точные результаты, чем измерения. Но с точки зрения решения существа задачи, т. е. распределения катушек в катушечные группы и формирования самой обмотки, результаты, получаемые аналитическим способом, ¦практически не отличаются от таковых при графическом способе. С другой стороны, графический способ более прост, нагляден и требует от исполнителя самой элементарной математической подготовки, в то время как аналитический требует более глубоких знаний математики. Табличный способ основан на определении чередования катушечных групп по окружности статора по специальным таблицам, составленным для различных значений чисел 2р и дробной части числа Решение задачи этим способом, конечно, занимает меньше времени, чем аналитическим или графическим, «о, к сожалению, не всегда приводит к желаемым результатам. Это объясняется тем, что различные значения целой части числа qi все-таки требуют принципиально различного распределения катушек по катушечным группам, в то время как табличный способ основан на аналогичном распределении катушек по группам для обмоток с различными значениями целой части числа (. ) Так, произведенной проверкой установлено, что некоторые несимметричные схемы, составленные табличным способом, имеют степень несимметрии около 10%. Таким образом, пользоваться этим способом для составления ответственных схем с требованием минимально возможной для данной обмотки степени несимметрии не рекомендуется. Более подробно с табличным способом составления схем несимметричных обмоток можно познакомиться в <Л. 5]. В заключение приведем два примера определения степени несимметрии обмотки. Пример 1. Звезда фазных э. д. с. (.рис. 44): (. ) 5. СХЕМЫ ДВУХСЛОЙНЫХ ОБМОТОК С НЕРАВНОВИТКОВЫМИ КАТУШКАМИ 1. Бабенко Д. А., Тепленко С. И. и Чибишев JI. Д. В помощь электрику-обмотчику асинхронных электродвигателей. М., «Энергия», 1965. 250 с. Источник статьи: http://sheba.spb.ru/delo/shemy-obmotok-1974.htm  Рено лагуна 1 — блок предохранителей Автомобиль Renault  Схема автомобиля — Мерседес Спринтер Схемы электрооборудования  Схемы простых мощных зарядных устройств для аккумуляторов. |
