Существуют схемы обмоток двухскоростных двигателей, по­зволяющие путем переключения катушечных групп изменять чис­ла полюсов и в отношении, отличном от 1 : 2, с сохранением достаточно высокого обмоточного коэффициента для обеих частот вращения и числа выводных концов обмоток — не более шести. Особенность этих схем заключается в специфической компоновке катушечных групп из разновитковых катушек, при которой изменение точек подсоединения обмотки к питающей сети приводит не только к изменению полярности отдельных катушечных групп, но и переключению групп между фазами или к отключению отдельных катушек при работе с одним из возможных чисел полюсов. При переключениях изменяется также и амплитуда МДС обмотки, поэтому такой метод построения схем называют методом «полюсно-амплитудной модуляции» (ПАМ). Прин­цип переключений, характерный для данного метода, иллюстрируется схемой, приведенной на рис. 3.38.

Рис. 3.38. Принципиальная схема двухскоростной обмотки,

выполненной по принципу ПАМ: 1 – 9 - элементы обмотки

Двухскоростные асинхронные двигатели серии 4А и АИ с высотами осей вращения 160…200 мм при соотношении чисел полюсов 6 : 4 имеют две обмотки: основную – двухслойную и дополнительную – однослойную, катушечные группы которых условно показа­ны на рис. 3.39, а соответственно кружками и прямоугольниками. Основная обмотка — полюсно – переключаемая. При работе на 2р = 4 включается только основная обмотка, соединенная треуголь­ником при а = 1 (рис. 3.39, б). При работе двигателя на 2р = 6 ос­новная обмотка соединяется в звезду с двумя параллельными ветвями и последовательно с ней включается дополнительная обмотка (рис. 3.39, в).

Для трехскоростных и четырехскоростных асинхронных двигателей используют оба принципа изменения чисел полюсов: устанавливают две независимые обмотки, каждая из которых (в четырех­скоростных) или одна из них (в трехскоростных двигателях) выполняется полюсно-переключаемой. В обмотках в большинстве случаев используют более простые схемы переключения числа по­люсов в отношении 1 : 2. Так, например, трехскоростные двигатели 4А112М6/4/2 имеют две независимые обмотки, одна из которых рас­считана на 6 полюсов, а вторая (полюсно-переключаемая) — на 2 и 4 полюса; в четырехскоростных двигателях 4А180М12/8/6/4 обе обмотки полюсно – переключаемые: одна на 12 и 6 полюсов, другая на 8 и 4 полюса.

Рис. 3.39 Полюсно – переключаемые обмотки:

а – выводы обмотки; б – включение основной обмотки на 2р = 4 при а = 1;

в – включение основной и дополнительной обмоток на 2р = 6 при а = 2;

- элементы основной обмотки, - элементы дополнительной обмотки

3.12. ОБМОТКИ ФАЗНЫХ РОТОРОВ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

По своей конструкции и схемам соединения обмотки фазных роторов машин переменного тока. В роторах машин мощностью до 80...100 кВт обычно применяют катушечные обмотки. Конструктив­но катушечные обмотки фазных роторов отличаются от статорных только расположением лобовых частей и наличием на них бандажей. В схемах отличие состоит в выборе начал фаз обмотки. Если расстояние между началами фаз обмотки статора выбирается минимально возможным для обеспечения большей компактности расположения выводных концов, то в обмотке ротора их стремятся расположить равномерно по окружности, чтобы облегчить баланси­ровку обмотанного ротора.

---

С увеличением размеров машины уменьшается число витков в обмотке статора. Соответственно должно уменьшиться и число вит­ков обмотки ротора, так как иначе напряжение на контактных коль­цах возрастает, что может послужить причиной пробоя изоляции во время пуска машины. Поэтому в машинах больших габаритов об­мотку ротора выполняют стержневой, имеющей всегда два эффек­тивных проводника в пазу. Число витков в обмотке ротора при этом уменьшается, а ток ротора возрастает. Поэтому обмотку вы­полняют из прямоугольной меди или медных шин с площадью попе­речного сечения, много большей, чем сечение проводников обмотки статора.

Стержневую обмотку ротора, как правило, делают волновой, так как в волновой обмотке меньше межгрупповых соединений, ко­торые технологически трудновыполнимы при большом сечении проводников.

Основные закономерности соединений схем волновых обмоток фазных роторов рассмотрим на следующем примере. Составим схе­му стержневой волновой обмотки ротора, имеющего число пазов Z₂= 24 и число полюсов 2р₂ = 4. На рис. 3.40, а показаны 24 линии пазов, в которых расположены проводники верхнего слоя обмотки. Разметим эти пазы по фазам, предварительно определив полюсное деление τ₂ = Z₂ / 2p₂ = 24/ 4 = 6 пазовым делениям и число пазов на полюс и фазу q₂ = Z₂/ (2p₂m₂) = 24/ (4 3) = 2. Стрелками на линиях ука­жем для первой фазы направления мгновенных значений токов в стержнях (одинаковые

Рис. 3.40. К построению схемы стержневой волновой обмотки фазного ротора

асинхронного двигателя, Z = 24, 2р = 4:

а – схема соединений одной фазы; б – последовательность соединения стержней

в пределах каждого полюсного деления и изменяющиеся на обратные при переходе на соседние полюсные деле­ния) и начнем построение схемы обмотки, приняв за начало первой фазы (К1) верхний стержень, лежащий в первом пазу.

Обмотку выполняют с диаметральным шагом. В данной схеме шаг обмотки по пазам у = τ₂ = 6 зубцовых делений. Обмотка двух­слойная, поэтому верхний стержень из паза 1 должен быть соединен с нижним стержнем паза 1 + у = 1 + 6 = 7. Далее нижний стержень паза 7 соединяется с верхним стержнем паза 7 + у = 7 + 6= 13 и т. д. Одновременно с вычерчиванием схемы целесообразно записывать последовательность шагов обмотки (рис. 3.40, б).

Проделав таким образом 2р₂ — 1 = 4 — 1 = 3 шага, убеждаемся, что при следующем — четвертом (по числу полюсов) шаге обмотка замкнется сама на себя, так как 2р₂τ₂ = Z₂. При построении схемы этот шаг укорачивают или удлиняют на одно зубцовое деление, т. е. делают его равным у - 1 или у + 1. Чаще встречаются схемы с укоро­ченными переходными шагами, так как они приводят к некоторой экономии меди обмотки. При удлиненном шаге возникают допол­нительные перекрещивания лобовых частей верхнего и нижнего сло­ев у выхода стержней из паза.

Укороченным (или удлиненным) шагом завершается первый об­ход обмотки по окружности ротора. После q₂ таких обходов (в рас­сматриваемом примере — после двух обходов) изменение последне­го шага производить нельзя, так как это приведет обмотку данной фазы к стрежням соседней. Для соединения оставшихся после пер­вых q₂ обходов стержней фазы последний стержень, на котором занимающим такое же положение в пазу на расстоянии шага от него в направле­нии обхода, т. е. нижний стержень паза 18 соединяют с нижним стержнем паза 18 + 6 = 24. Далее продолжают обход в том же порядке, но изменив его направление. Построение обмотки заканчивается после q₂ обходов в обратном направлении.

---

Начала других фаз обмотки располагают симметрично через 2р₂q₂ пазовых делений, т. е. через 1/3 окружности ротора (см. § 3.5).

Полная схема обмотки, построение которой начато в примере на рис. 3.40, приведена на рис. 3.41. За начала фаз приняты верхние стержни, расположенные в пазах 1, 9 и 17. Рассмотренная обмотка является типичной для стержневых волновых обмоток фазных рото­ров асинхронных двигателей.

Отметим некоторые особенности обмоток данного типа. В стерж­невой волновой обмотке имеется только по одной перемычке на фазу независимо от числа полюсов, в то время как в катушечных двух­слойных обмотках таких перемычек — межгрупповых соединений — необходимо установить 2р - 1 на каждую фазу. Это обстоятельство существенно облегчает соединение схемы, особенно в многополюс­ных машинах. При симметричном расположении начал фаз также симметрично располагают перемычки и концы фаз. Если за начала фаз приняты верхние стержни пазов, то концами фаз также будут верхние стержни, а перемычки соединяют с нижними стержнями.

Рис. 3.41. Схема стержневой волновой обмотки фазного ротора, Z = 24, 2p = 4, a = 1

Находят применение также некоторые модификации рассмот­ренных схем обмоток роторов. Иногда в схемах выполняют укоро­ченные переходные шаги по обходу ротора в одну сторону и удли­ненные — в другую. В таких схемах перемычки смещаются на несколько пазовых делений, поэтому конструктивно выводные кон­цы фаз не пересекаются с перемычками, что облегчает крепление ло­бовых частей.

Распространены также схемы обмоток фазных роторов, выпол­няемых без перемычек. В таких обмотках в каждой из фаз на месте последнего при прямом обходе стержня, который в обычных схемах соединяют с перемычкой (см., например, на рис. 3.41 нижние стерж­ни в пазах 2, 10, 18), устанавливают изогнутый переходной стер­жень. На схеме одной фазы обмотки без перемычек (рис. 3.42) пере­ходной стержень размещен в 26-м пазу (отмечен кружком на схеме). Переходной стержень изгибается так, что одна половина его по дли­не находится в нижнем слое паза, а другая — в верхнем. Обе лобовые части стержня отгибают в одну и ту же сторону. После установ­ки переходного стержня направление обхода меняется на обратное так же, как после установки перемычек в рассмотренных ранее схе­мах. В такой обмотке концы фаз располагают на противоположной от начал фаз стороне ротора.

Отсутствие перемычек упрощает конструкцию обмоток и тех­нологию соединения схемы. Расположение начал и концов фаз на разных торцах ротора облегчает установку выводных концов и соединительной шины на конечных выводах обмотки для соеди­нения ее в звезду. В то же время наличие переходных, изогнутых по длине стержней требует их дополнительного

крепления в пазах (рис. 3.43).

Рис. 3.42. Схема (а) и последовательность соединения (б) одной фазы

---

стержневой волновой обмотки фазного ротора с

переходным стержнем, Z = 36, 2p = 4

Волновую стержневую обмотку выполняют с одной и, реже, с двумя параллельными ветвями. Образование большего числа парал­лельных ветвей технологически сложно. Для получения двух парал­лельных ветвей перемычку между половинами фаз убирают и каж­дую часть обмотки соединяют с начальным и конечным выводами фаз сохраняя в них направление тока.

Рис. 3.43. Положение переходного стержня в пазу ротора:

1 – переходный стержень; 1 – уплотняющие клинья;

3 – сердечник ротора

В большинстве случаев стержневые волновые обмотки роторов выполняют с целым число пазов на полюс и фазу. Однако на прак­тике встречаются обмотки и с дробным q₂. При q₂ = b + с/d по­люсное деление τ₂ = m₂q₂ содер­жит дробное число пазовых деле­ний (обмотки с d, кратным трем, в трехфазных машинах не применяют) и шаг обмотки выполняют с различны­ми шагами: большими, равными у' = τ₂ + ε₁ пазовых делений, и малыми, равными

Рис. 3.44. Схема и последовательность соединения одной фазы

стержневой волновой обмотки фазного ротора, Z = 30, 2p = 4, q =

у'' = τ₂ – ε₂ пазовых делений, где ε₁ и ε₂ — наименьшие дробные числа, при которых y' и у" выражаются целыми числами. Количество больших и малых шагов, а также последовательность соединений стержней в схеме зависят от числа q₂ и находятся аналогично числу и чередованию бо­льших и малых катушечных групп в двухслойных катушечных об­мотках с дробным q. Наиболее часто дробные обмотки фазных роторов выполняют при знаменателях дробности d = 2, т. е. с q₂ = , и т. п. В таких обмотках большие шаги равны у' = τ₂ + 1/2, а малые у" = τ₂ - 1/2 пазовых делений. Схему обмотки строят так же, как и при целом q₂, но большие шаги чередуют с малыми. Последовательность чередования шагов до перемычки и после изме­няется на обратную.

На примере схемы обмотки с q₂ = , приведенной на рис. 3.44, видно, что две (прямая и обратная) ветви обмотки располагают та­ким образом, что в каждой фазной зоне занято стержнями фазы q₂ = 2 + 1/2 паза (три верхние половины паза и две нижние либо наоборот). В оставшейся свободной половине паза размещают стержень, принадлежащий соседней фазе.

3.13. КОНСТРУКЦИЯ И ИЗОЛЯЦИЯ ОБМОТОК ЯКОРЕЙ

МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА

Основным элементом якорных обмоток машин постоянного тока является секция, в которой может быть один или несколько витков. Выводные концы каждой секции соединены с пластинами коллектора. Несколько секций, пазовые стороны которых размещают в одном слое паза, имеют общую корпусную изоляцию и образуют катушку обмотки. Катушка обмотки якоря в отличие от катушки обмотки статора машины переменного тока имеет столько пар выводных кон­цов, сколько секций она имеет в своем составе (рис. 3.45).

В большинстве машин общего назначения мощностью до 30...40 кВт обмотки выполняют из круглого, а в машинах боль­шей мощности — из прямоугольного обмоточных проводов. Об­мотки из круглого провода укладывают в полузакрытые пазы (рис. 3.46, а). Плотность укладки проводников оценивается коэф­фициентом заполнения паза (см. § 3.4).

---

Пример исполнения изоляции обмоток из круглого провода приведен в табл. 3.18. Корпусная изоляция пазовой части катушек выполнена пазовым коробом из одного или двух слоев изоляцион­ного материала. Для повышения надежности короба в местах выхо­да его из пазов по торцам якоря он завернут в виде манжеты. Про­кладки между слоями обмотки в пазу выполнены из того же материала, что и короб. В лобовых частях секции и катушки допол­нительно не изолируют.

Рис. 3.45 Катушка обмотки якоря машины

постоянного тока, состоящая из трех секций

Рис. 3.46 Поперечный разрез пазов якоря

а – с обмоткой круглого провода; б – с обмоткой из прямоугольного провода;

1 – корпусная изоляция; 2 – проводники обмотки;

3 – прокладки между слоями обмотки; 4 – прокладки под клин;

5 – пазовый клин; 6 – проволочный бандаж;

7 – прокладка под бандаж; 8 – прокладка на дне паза

Таблица 3.18. Изоляция обмотки якоря двигателей постоянного тока (пазы овальные полузакрытые; обмотка двухслойная всыпная из круглого эмалированного провода; напряжение до 600 В)

Высота оси вращения h, мм	Позиция	Материал			Число слоев	Односторонняя Толщина изоляции, мм
		Класс нагревостойкости		Толщина, мм
		В	F и H
80-112	1	Изофлекс	Имидофлекс	0,35	1	0,35
	2	“	“	0,35	1	0,35
132-200	1	“	“	0,25	2	0,5
	2	“	“	0,25	2	0,5

Примечание. Прокладку между катушками в лобовых частях обмотки выполняют из

изофлекса.

В табл. 3.19 показано исполнение изоляции обмоток якоря дви­гателей 4П100 и 4ПФ132. Обмотки рассчитаны на механизирован­ную укладку. Проводники закреплены в пазах пазовыми крышками, выполненными из того же материала, что и короб.

Таблица 3.19. Изоляция обмотки якоря двигателей серии 4П

(пазы полузакрытые, обмоточный провод ПЭТ-155; двигатели 4П

с h = 80...160 мм — рис. а; двигатели 4ПФ с h = 112...200 мм — ряс. б)

Рисунок	Позиция	Материал	Число слоев	Односторонняя толщина изоляции, мм
	1	Пленкокартон ПСК – А – 175	1	0,3
	2	То же	1	0,3
	1	Плекокартон ПСК – ЛП – 125	1	0,35
	2	То же	1	0,35
	3	“	1	0,35

В обмотке из прямоугольного провода проводники располага­ют своей широкой стороной параллельно боковой грани паза (рис. 3.46, б), причем проводники одной секции укладывают друг над другом, а пазовые стороны секций, составляющих одну ка­тушку, — в одном по высоте слое паза — в верхнем или в ниж­нем. Подобное расположение принято для выравнивания индук­тивного сопротивления секций, принадлежащих одной катушке, так как оно существенно зависит от размещения проводников по высоте паза.

---

Смотрите также файлы

• ГЛАВА 4 Магнитная цепь.doc

• ГЛАВА 5 Параметры ЭМ.doc

• ГЛАВА 6 Потери и КПД.doc

• Глава 7 Тепловой и вентиляционный расчет электрических машин.doc

• Глава 8 Элементы конструкции и механические расчеты.doc