Наименование и схема соединения обмотки	Число выводов	Наименование фазы или вывода	Обозначение выводов
			начало	конец
Обмотка статора:
открытая схема	6	Первая фаза	UI	U2
		Вторая фаза	V1	V2
		Третья фаза	Wl	W2
соединение в звезду	З или 4	Первая фаза	U
		Вторая фаза	V
		Третья фаза	W
		Точка звезды	N
соединение в треугольник	3	Первый вывод	U
		Второй вывод	V
		Третий вывод	W
секционированная обмотка	12	Первая фаза	U1	U2
		Выводы от первой фазы	U3	U4
		Вторая фаза	VI	V2
		Выводы от второй фазы	V3	V4
		Третья фаза	WI	W2
		Выводы от третьей фазы	W3	W4
расщепленные обмотки, предназначенные для последовательного или параллельного включения	-	Первая фаза	U1	U2
			U5	U6
		Вторая фаза	VI	V2
			V5	V6
		Третья фаза	W1	W2
			W5	W6
раздельные обмотки, предназначенные для последовательного или параллельного включения	_	Первая фаза	1U1	1U2
			2U1	2U2
		Вторая фаза	1V1	1V2
			2VI	2V2
		Третья фаза	IW1	IW2
			2WI	2W2
Обмотка фазного ротора асинхронного двигателя:
открытая схема	6	Первая фаза	KI	K2
		Вторая фаза	L1	L2
		Третья фаза	Ml	M2
соединение в звезду	З или 4	Первая фаза	К
		Вторая фаза	L
		Третья фаза	М
		Точка звезды	Q
соединение в треугольник	3	Первый вывод	K
		Второй вывод	L
		Третий вывод	М
Обмотка возбуждения синхронных машин	2	-	F1	F2

---

Цветовые обозначения выводов обмоток для машин, в которых буквенно-цифровые обозначения затруднены, сохраняют такими же, как и при прежней системе обозначений (см. табл. 3.14).

Обозначения должны наноситься на начала и концы обмоток или на колодку зажимов рядом с выводами. Если соединения фаз произведены внутри корпуса машины, например, обмотка статора постоянно соединена в треугольник, то начала и концы фаз не обозначают, а на выведенные концы обмотки наносят буквенные обозначения без цифр. Также опускают цифры в обозначении выводов фаз обмоток, соединенных внутри машины в звезду. Если в обмотке имеется вывод от нулевой точки (точка звезды), он обозначается в обмотке статора буквой N, в обмотке ротора буквой Q.

На схемах обмоток обычно обозначают все начала и концы фаз, причем на свободном поле схемы допускается применение двойных или тройных обозначений точек соединения разных фаз. Например, точки соединений фаз обмотки в треугольник могут быть обозначе­ны U1W2. V1U2, W1V2, а выводы от этих точек — соответственно U, V и W. При соединении обмоток в звезду на схемах допускается обозначение начал фаз UI, VI, W1 и точек соединения фаз внутри машины U2, V2, W2.

Расположение выводов фаз. Стороны катушек, с которыми соединяют начала фаз обмоток, должны располагаться в пазах, между которыми заключается такой же электрический угол, как и между фазами питающей сети, т. е. 2/πm радиан или 2πk/m радиан, где k — любое целое число, не кратное m. В трехфазных машинах это 120° • k, где k — не кратное трем. При k, кратном трем, в таких пазах располагают стороны катушек, принадлежащих одной и той же фазе. Учитывая, что пазовый угол az ⁼ 2πp/Z, получаем, что началь­ные стороны первых катушек разных фаз должны быть расположены через

пазов

В обмотках статоров для уменьшения длины выводных концов выводы стремятся расположить как можно ближе один к друго­му. Для этого принимают k = 1 и начала фаз располагают через 2q пазов друг от друга.

В обмотках фазных роторов асинхронных двигателей, чтобы избежать дисбаланса, который появится при неравномерном рас­положении начал фаз, начала фаз стремятся расположить симмет­рично по окружности ротора, т. е. через Z/m пазов (при этом k = р). Симметричное расположение выводов обмоток возможно лишь при числе полюсов машины, не кратном трем. При р, крат­ном трем, например в машинах с 2р= 6, 12 и т. д., симметрично расположить выводы обмотки фазного ротора не удается, и схе­мы обмоток усложняются.

3.6. ОБМОТОЧНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ

Обмоточный коэффициент k_об учитывает уменьшение ЭДС pacпределенной обмотки по сравнению с ЭДС обмотки с тем же числом витков, но имеющих диаметральный шаг и сосредоточенных в одной катушке на каждом полюсе. Для любой обмотки k_об может быть найден по векторной диаграмме ЭДС проводников (звезде пазовых ЭДС) как отношение геометрической суммы векторов ЭДС провод­ников, последовательно соединенных в фазу обмотки (ЭДС фазы), к алгебраической сумме ЭДС этих же проводников [5]:

---

(3.3)

где е_пр — ЭДС эффективного проводника; n — число последовательных эффективных проводников обмотки.

Общим аналитическим выражением для расчета k_об большинства современных симметричных обмоток с фазной зоной, равной электрическому углу π/m радиан, и с целым числом пазов на полюс и фазу (кроме некоторых видов специальных обмоток, например с несплошной фазной зоной и ряда других) является

(3.4)

где v — номер гармоники ЭДС (для основной гармоники v = 1); q — число пазов на полюс и фазу; р — относительный шаг обмотки (укорочение или удлинение шага по сравнению с полюсным делением).

Для расчета и анализа обмоток k_об удобно представлять в виде произведения коэффициента укорочения k_y на коэффициент распределения k_Р.:

k_об = k_y k_p. (3.5)

Коэффициент укорочения. Этот коэффициент учитывает умень­шение ЭДС каждого витка по сравнению с алгебраической суммой ЭДС двух проводников, являющихся его сторонами, т. е. по сравне­нию с ЭДС витка при диаметральном шаге,

k_у = sin ( ) (3.6)

т.е он зависит от основного шага витка – его укорочения (или удлинения) по сравнению с полюсным делением машины: β = y/τ.

В равнокатушечной обмотке, в которой все катушки имеют одинаковый шаг и одинаковое число витков, коэффициент укорочения обмотки будет равен коэффициенту укорочения витка, постоянному для всех витков обмотки. В обмотках с разными шагами катушек или с разным числом витков в катушках, например, в концентрических или одно-двухслойных, укорочение витков разных катушек, уже не будет одинаковым. Поэтому для расчета коэффициента укорочения фазы обмотки пользуются не действительным шагом кату­шек у, а расчетным y_расч, который для различных типов обмоток определяется следующим образом.

Для двухслойных обмоток, в которых шаги всех катушек по пазам одинаковы, т. е. для всех двухслойных обмоток, за исключением двухслойных концентрических, расчетный шаг равен реальному шагу катушек по пазам:

у_расч = у.

Для двухслойных концентрических обмоток расчетный шаг равен среднему шагу катушек в катушечной группе:

у_расч = (у_б + у_м)/ 2 (3.7)

где у_б и у_а — шаги по пазам наибольшей и наименьшей катушек в катушечной группе.

Для одно-двухслойных обмоток, в которых часть катушек имеет удвоенное число витков по сравнению с остальными, расчетный шаг определяется в зависимости от числа таких катушек и от числа пазов на полюс и фазу:

у_расч = q(m-1) + 2N_б (3.8)

где N_б — число катушек с удвоенным числом витков в каждой кату­шечной группе.

В трехфазных машинах (т = 3) наибольшее распространение среди одно-двухслойных обмоток получили обмотки с одной боль­шой катушкой (катушкой с удвоенным числом витков — N₆ = 1). Для таких обмоток выражение для определения расчетного шага упрощается:

у_расч = 2(q + 1) (3.9)

Для всех однослойных обмоток со сплошной фазной зоной, кото­рые наиболее часто применяют в трехфазных машинах, расчетный шаг постоянен и равен полюсному делению:

---

у_расч = τ (3.10)

Из этого следует, что коэффициент укорочения однослойных обмоток со сплошной фазной зоной всегда равен единице (k_y = 1), несмотря на то, что отдельные катушки обмотки при q > 1 выпол­няют с шагами большими, меньшими или равными полюсному де­лению.

В общем случае коэффициент укорочения для всех перечисленных выше типов обмоток для любой гармоники [5]

k_yv = sin() (3.11)

Укорочение шага рассчитывают по шагу обмотки у_расч.

β = у_расч / τ (3.12)

Расчетный шаг для различных типов обмоток определяют по (3.6)—(3.11).

Рис. 3.12. Изменение коэффициента укорочения

для различных гармоник в зависимости от β

На рис. 3.12 приведены кривые изменения k_y и показана область наиболее распространенных в практике значений укорочения (β = 0,79—0,83), при которых достигают значительного уменьшения ЭДС пятой и седьмой гармоник (v = 5 и v = 7) при относительно ма­лом уменьшении ЭДС первой гармоники. В практике почти все ма­шины, кроме машин малой мощности, выполняют с обмоткой, име­ющей укороченный шаг в показанных на рисунке пределах.

Следует отметить, что в отдельных случаях возникает необходи­мость применения обмоток с укорочением шага до 0,5τ ,например, в мощных двухполюсных машинах с обмоткой из жестких катушек. При укорочении β ≈ 0,8 ширина катушек такой обмотки больше, чем внутренний диаметр статора, почти на двойную глубину паза и укладка их в пазы чрезвычайно затруднена, а в некоторых случаях просто невозможна. Чтобы избежать такого положения, обмотку выполняют с укорочением, близким к β = 0,58 — 0,63, при этом ширина катушек уменьшается и обмотка может быть уложена в пазы.

Рис. 3.13. Кривые МДС сосредоточенной и распределенной обмоток

Коэффициент распределения. Представим себе, что обмотка по­люса электрической машины образована q катушками, стороны которых помещены в одних и тех же больших пазах (рис. 3.13, а). Кривая МДС такой сосредоточенной обмотки близка к прямоугольной, и, помимо первой гармоники, в ней присутствует целый спектр гармоник высших порядков. Если эти катушки расположить по одной в q соседних пазах, то кривая их МДС (рис. 3.13, б) будет представлять собой сту­пенчатую трапецию. Гармони­ческий анализ показывает, что высшие гармоники в ней значительно менее выражены, чем в прямоугольной кривой.

Рис. 3.14. К расчету коэффициента распределения обмотки:

а – векторная диаграмма ЭДС катушек при q = 3;

б – ЭДС катушечной группы 1-й и 5-й гармоник

Однако суммарная ЭДС распределенной обмотки будет меньше, чем сосредоточенной. Оси распределенных в q соседних пазах катушек сдвинуты относительно друг друга на электрический угол αz = 2πp/ Z радиан. Векторы ЭДС сдвинуты между собой на этот же угол, поэтому суммарная ЭДС катушечной группы будет равна не алгебраической, а геометрической сумме ЭДС всех катушек, входящих в группу, т. е. _кг= | ∑_к | (рис. 3.14, а). Отношение _кг распределенной обмотки к расчетной ЭДС, рав­ной произведению числа катушек на ЭДС каждой из них q_к, назы­вают коэффициентом распределения k_p =_кг /(q_к).

---

Из рис. 3.14, а видно, что коэффициент распределения для пер­вой гармоники трехфазных машин равен:

(3.13)

Для высших гармоник пазовый угол α _Zv зависит от порядка гар­моники:

α _zv = (3.14)

поэтому коэффициент распределения в общем случае при целом чис­ле q для любой из гармоник [6]

(3.15)

Анализ этого выражения показывает, что при q = 1 для всех гар­моник k_p = 1. С увеличением числа q коэффициент распределения уменьшается до определенных пределов, соответствующих абсолют­ному равномерному распределению проводников обмотки по дуге полюсного деления (q = ∞). Уменьшение k_p происходит по-разному для различных гармоник. Как видно из табл. 3.16, для первой гар­моники он уменьшается до значения k_p = 0,955, а для высших гармо­ник уменьшается значительно быстрее.

Таблица 3.16 Коэффициент распределения k_р трехфазных обмоток с фазной зоной 60^˚.

Номер гармоники	Число пазов на полюс и фазу q
	2	3	4	5	6	∞
1	0,966	0,96	0,958	0,957	0,957	0.955
5	0,259	0,217	0,205	0,2	0,197	0,191
7	0,259	0,177	0,158	0,149	0,145	0,136
11	0.966	0,177	0,126	0,11	0,102	0,087
13	0,966	0,217	0,126	0,102	0,084	0,073
17	0,259	0,96	0,158	0,102	0,84	0,056
19	0,259	0,96	0,205	0,11	0,084	0,05
23	0,966	0,217	0,958	0,149	0,092	0,041
25	0,966	0,177	0,958	0,2	0,102	0,038
29	0,259	0,177	0,205	0,957	0,145	0,033
31	0,259	0,217	0,158	0,957	0.197	0,051
35	0,966	0,96	0,126	0,2	0.957	0,027
37	0,966	0,96	0,126	0,149	0,957	0,026
41	0,259	0,217	0,158	0,11	0,157	0,022
47	0,966	0,177	0,958	0,102	0,102	0,020

На рис. 3.14, б приведено графическое определение _кг для пер­вой и пятой гармоник при q = 3. Так как угол между векторами ЭДС пятой гармоники в 5 раз больше, чем для первой, сумма векторов ЭДС этой гармоники трех катушек, составляющих катушечную группу будет значительно меньше, чем ЭДС первой гармоники.

Коэффициент скоса пазов. Для гармоник v_z = K1 (для трехфаз­ных машин v_z = 6qK± 1, где k = 1, 2, 3 ..., при k = 1 их порядок бли­зок к цифре, выражающей число зубцов, приходящихся на пару по­люсов машины, v ≈ Z/ p.

Такие гармоники называют гармониками зубцового порядка. Анализ выражений (3.11) и (3.15) показывает, что значения коэффициентов укорочения и распределения этих гар­моник будут такими же, как и для первой гар­моники, при любых укорочениях и любом числе q (см. подчеркнутые значения в табл. 3.16). Это происходит потому, что электрические углы между векторами ЭДС зубцовых гармоник и первой гармоники отличаются на величину, кратную 2π.

---

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