В других случаях, когда 1 < с < (d - 1), например, в обмотках с q = или q = и т. д., наиболее благоприятное с точки зрения симметрии обмотки чередование катушечных групп находят раз­личными способами. Наиболее удобный из них заключается в следующем.

По значениям q = b + (c/ d} составляют таблицу, имеющую с строк и d столбцов (рис. 3.31).

Рис. 3.31. К составлению таблиц чередования

катушечных групп в обмотке с дробным q

В клетки таблицы вписывают числа катушек в катушечных группах. За­полнение таблицы начинают с верхней новой клетки в последовательности, показанной на рис. 3.31 стрелками. Сначала в клетки вписывают числа катушек, содер­жащихся в больших катушечных группах. Этими цифрами заполняют столько клеток, сколько в периоде держится больших катушечных групп, т. е. с клеток — весь первый столбец. Продолжая заполнение табли­цы в указанном порядке, вписывают в следующие клетки числа катушек, содержащихся в малых катушечных группах, столько раз, сколько их есть в периоде чередования, т. е. d - с. Далее опять впи­сывают числа катушек в больших катушечных группах, потом в малых и т. д. Вписывание продолжают в той же последовательности, пока все клетки таблицы не будут заполнены. Нужное чередование катушечных групп в периоде читают по строкам заполненной таб­лицы.

Для пояснения этого метода приведем пример определения воз­можных чередований больших и малых групп для обмотки с q = . В этой обмотке b = 4, с = 3, d = 5.

Составим таблицу, имеющую с = 3 строки и d = 5 столбцов. Каждый период чередования катушечных групп обмотки будет содержать с = 3 большие катушечные группы, состоящие из b + 1 = 4 + 1 = 5 катушек, и d – c = 5 – 3 = 2 малые группы, состоящие из b = 4 катушек каждая. Впи­сываем в клетки первого столбца, начиная с верхней, три (по числу больших катушечных групп) цифры 5 — число катушек в больших катушечных группах, заполняя весь первый столбец. Далее, начиная с верхней клетки второго столбца, вписываем в две клетки (по числу малых катушечных групп в периоде) цифры 4 — число катушек в малых группах. Далее продолжаем запись, заполняя клетки таблицы в указан­ной последовательности:

5	4	5	4	5
5	4	5	5	4
5	5	4	5	4

По строкам таблицы читаем нужное чередование больших и малых катушечных групп. Все три строки таблицы показывают одно и то же чередование, изменяется только начало отсчета первой катушечной группы, следовательно, для построения обмотки можно взять любое из трех, например первую строку |54545|54545|... или вторую строку |54554|54554|...

Рис. 3.32. Элемент условной схемы обмотки с q =

Условные схемы обмоток с дробным q такие же, как и для обмоток с целым q. Меняя только числа, обозначающие количество катушек в катушечных группах, проставляемые под диагоналями в прямоугольниках. На рис. 3.32 приведена часть условной схемы об­мотки с q = . Цифры под диагоналями прямоугольников повто­ряют найденное в описанном примере чередование больших и ма­лых катушечных групп.

---

В практике построения трехфазных обмоток с дробным q избега­ют применять знаменатель дробности, равный или кратный трем, так как в этом случае симметрия обмотки трехфазных машин нару­шается. При необходимости применить обмотку со знаменателем дробности d, равным или кратным трем, следует провести более глу­бокий анализ возможных вариантов [13].

Начала фаз в обмотках с дробным q, так же как и в обмотках с целым q, должны быть выбраны через 120° k, т. е. через 120°k/az = 2qk пазовых делений, где k — целое, не кратное трем, число. Од­нако при дробном q произведение 2qk не при всяком k будет равно целому числу пазовых делений (за исключением обмотки, в которой d = 2). Поэтому в обмотках с дробным q при определении положе­ния начал фаз множитель k необходимо выбирать таким, чтобы произведение 2qk было равно целому числу, при этом k не должно быть кратным трем. Наименьшее возможное расстояние между на­чалами фаз, выраженное в пазовых делениях, будет:

при d четном (k = d/ 2)

2qk = = N; (3.23)

при d нечетном (k = d)

2qk = = 2N; (3.24)

Большую работу по расчету и внедрению в серию RA обмоток дробным q провел на ЯЭМЗ В.И. Попов [13]. Там же приведен целый ряд новых схем обмоток с дробным q.

3.10. СХЕМЫ ОБМОТОК ДЛЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ УКЛАДКИ

Современные обмоточные станки работают по принципу либо поочередной укладки каждого проводника обмотки в пазы статора по шагу обмотки, либо втягивания в пазы с торца статора одновре­менно пучка проводников, принадлежащих одной или нескольким катушечным группам. И тот, и другой способы применимы только для обмоток, не требующих при укладке подъема шага, т. е. времен­ного подъема из пазов сторон первых уложенных катушек. Кроме того, более прогрессивный способ укладки путем втягивания кату­шечных групп с торца статора применим только для обмоток из концентрических катушек. Этому требованию полностью удовлетворяют однослойные концентрические обмотки. Двухслойные об­мотки, схемы которых рассмотрены выше, требуют при укладке обязательного подъема шага. Поэтому в последние годы для меха­низированной укладки разработан ряд новых схем, при которых обмотки с сохранением их симметричности можно укладывать в пазы без подъема шага, как однослойные, и в то же время выполнять их с укорочением шага, как двухслойные. К наиболее распространенным видам таких обмоток относятся одно-двухслойные и двухслойные концентрические [2].

Одно-двухслойная обмотка представляет собой как бы сочетание катушек однослойной и двухслойной обмоток (рис. 3.33). В обыч­ной двухслойной обмотке с укорочением шага при β ≥ 2/3 в ряде пазов располагают стороны катушек, принадлежащие одной и той же фазе (см., например, рис. 3.24 — пазы 1, 7, 13 и др.), а в других пазах размещены стороны катушек разных фаз. В одно-двухслойных об­мотках в пазах, в которых расположены стороны катушек одной и той же фазы, помещают однослойную катушку (большую) с двой­ным числом витков. На схеме (рис. 3.33) такие катушки показаны пиниями двойной толщины. В остальных пазах размещены в два слоя стороны малых катушек разных фаз. Обмотка выполняется

---

Рис. 3.33. Схема одно- двухслойной обмотки, Z = 48, 2p = 4, a = 1, q = 4

концентрическими катушками. Число катушеч­ных групп равно числу полюсов. В трехфазных обмотках катушечную группу (рис. 3.34) обыч­но выполняют из одной большой и q - 2 малых катушек (всего q - 1 катушка в группе). Шаг большой катушки равен у_б = τ - 1. Такая обмотка

выполнима только при q ≥ 3. При q = 2 она превращается в концентрическую одно­слойную обмотку, выполненную вразвалку.

Рис. 3.34. Катушечные группы одно-двухслойной

обмотки при q = 4, y_б – шаг большой катушки

(катушки с большим числом витков)

Анализ векторных диаграмм пазовых ЭДС одно-двухслойной обмотки показывает, что ее обмоточный коэффициент, так же как и у двух­слойной можно представить в виде произведения k_об = k_р k_у. Коэффициенты распределения k_р и укорочения k_у, рассчитывают по обычным для двухслойных обмоток формулам (3.11) и (3.13).

Укорочение шага в одно-двухслойной обмотке определяют по расчетному шагу (3.8) и (3.9), и для трехфазных обмоток с одной бо­льшой катушкой в группе

Для обмоток с q = 4 и q = 5 укорочение β соответственно равно 0,83 и 0,8, т. е. близко к укорочению шага, выполняемому в двух­слойных обмотках.

Двухслойная концентрическая обмотка (рис. 3.35) строится на базе обычной двухслойной обмотки с тем же числом 2р и q и отли­чается от нее соединениями в лобовых частях и шагом катушек. Ка­тушечные группы в этой обмотке выполнены из концентрических катушек. Шаг наибольшей катушки равен числу пазовых делений между первой и последней сторонами катушек одной катушечной группы базовой двухслойной обмотки. Принцип построения обмот­ки ясен из сравнения схем, изображенных на рис. 3.35 и 3.24. Опре­деленная последовательность катушечных групп концентрической обмотки позволяет уложить на обмоточном станке за несколько пе­реходов всю обмотку без подъема шаговых сторон катушек.

Коэффициенты распределения и укорочения двухслойной кон­центрической обмотки рассчитывают по формулам (3.11) и (3.13). Следует отметить, что укорочение двухслойной концентрической обмотки, определенное по расчетному шагу (3.7), равно укорочению шага двухслойной обмотки, на базе которой она построена. Так, например, укорочение шагов обмоток, схемы которых приведены на рис. 3.24 и 3.35, одинаково и равно β = 5/6.

Рис. 3.35. Схема двухслойной концентрической обмотки,

Z = 24, 2p = 4, a = 1, q =2

Катушечные группы, уложенные на станке концентрической об­мотки, не полностью идентичны из-за различного положения сто­рон катушек в пазах. Это приводит к некоторому неравенству ин­дуктивных сопротивлений различных катушечных групп. Поэтому двухслойная концентрическая обмотка может быть соединена в не­сколько параллельных ветвей только при условии, если в каждой из них будет содержаться одинаковое число катушечных сторон, расположенных в нижних и верхних слоях пазов. Это дополнительное

---

условие несколько ограничивает возможность образования параллельных ветвей обмотки.

Концентрическая обмотка имеет несколько меньшие вылеты по сравнению с обычной двухслойной, что уменьшает среднюю длину витка, а следовательно, и массу обмоточной меди и осевую длину обмотанного статора.

3.11. ОСОБЕННОСТИ СХЕМ ОБМОТОК МНОГОСКОРОСТНЫХ

АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

В статорах многоскоростных асинхронных двигателей применя­ют обмотки, которые могут быть включены на различное число по­люсов. Частота вращения двигателя изменяется при этом ступенчато, обратно пропорционально числу полюсов обмотки. Изменения числа полюсов двигателя можно достичь двумя путями: установкой в пазы статора двух независимых друг от друга обмоток, выполнен­ных на различные числа полюсов, или переключением схемы соединения катушечных групп одной обмотки. Обмотки, рассчитанные для такого способа переключения, называют полюсно-переключаемыми.

Укладка в статор двух независимых обмоток дает возможность получить любые соотношения между числами их полюсов и, следовательно, между частотами вращения двигателя. Недостатком такого способа является неполное использование объема паза статора, так как в пазы укладывают проводники двух обмоток, а двигатель работает на одной из них поочередно. Одна из обмоток во время ра­боты двигателя отключается от сети, и занятая ею часть объема паза не используется. Это приводит к увеличению размеров пазов и всего двигателя по сравнению с односкоростным той же мощности.

Способ изменения числа полюсов в полюсно-переключаемых обмотках основан на изменении направлений магнитных потоков в машине путем переключения схемы обмотки. На рис. 3.36, а схема­тично показано поперечное сечение статора и ротора двигателя и положение двух (7-й и 4-й) катушечных групп, принадлежащих пер­вой фазе двухполюсной обмотки. Стрелками отмечено направление магнитных силовых линий потока машины. На схеме соединения катушечных групп этой фазы также стрелками показано направле­ние обтекания их током, причем направление стрелки над катушеч­ной группой вправо соответствует направлению силовых линий по­тока от центра, а влево — к центру. На рис. 3.36, б такое же построение показано для четырех полюсной машины, одной фазе об­мотки которой принадлежат 1, 4, 7 и 10-я катушечные группы. При встречном включении катушечных групп, т. е. при принятой в обыч­ной двухслойной обмотке схеме, магнитное поле образует четыре полюса. Такую же картину поля можно получить и при двух катуш­ках в одной фазе, если их включить не встречно, а согласно рис. 3.36, в. Сравнивая направления силовых линий потоков и схе­мы обмоток, видим, что изменение направления тока в половине катушечных групп двухслойной обмотки приводит к изменению числа ее полюсов в 2 раза.

---

На этом принципе построены двухскоростные полюсно-переключаемые обмотки, в которых числа полюсов изменяются в 2 раза. Двухскоростные обмотки выполняют с шестью выводами. При работе на одном числе полюсов три вывода подключают к сети, а три оставшихся в зависимости от схемы обмотки либо замыкают накоротко, либо оставляют свободными. Обозначения выводов многоскоростных обмоток согласно ГОСТ 26772—85 приведены в табл. 3.17.

Рис. 3.36. Потоки в магнитопроводе и условные схемы обмоток:

а – с двумя катушечными группами при 2р = 2;

б – с четырьмя катушечными группами при 2р = 4;

в – с двумя катушечными группами при 2р = 4

Таблица 3.17 Обозначение выводов многоскоростных двигателей,

разработанных после 1987 г. (по ГОСТ 26772 – 85 )

Число выводов	Наименование вывода фазы	Обозначение выводов
		начало	конец
6	Первый	1U— 2N	2U
	Второй	1V—2N	2V
	Третий	1W—2N	2W
9	Первый Второй Третий	1U – 3N 1V – 3N 1W – 3 N	2U; 3U 2V; 3V 2W; 3W
12	Первый	1U — 2N	2U
		3U—4N	4U
	Второй	1V—2N	2V
		3V – 4N	4V
	Третий	1W – 2N	2W
		3W – 4N	4W

Примечания. 1. В обозначениях раздельных обмоток двигателей, переключаемых на разное число полюсов, меньшая (большая) цифра стоящая перед буквенным обозначением обмотки, соответствут меньшей (большей) частоте вращения.

2. Двойные обозначения (например, 1U – 2N; 1U – 3N и др.) применяют для выводов, которые при одной частоте вращения присоединяют к сети, а при другой частоте вращения замыкают накоротко между собой. Если на доске выводов нет достаточно места для двойного обозначения с обязательным приложением к машине схемы соединений.

3. В чертежах электрических схем соединения с шестью выводными концами на свободном поле схемы при соединении фаз в треугольник допускается применение двойных обозначений (U1W2; V1U2; W1V2), при соединении фаз в звезду – обозначение начал фаз U1, V1, W1 и тройного обозначения (U2; V2; W2) точки звезды.

Выбор схемы полюсно-переключаемых обмоток зависит от того, должен двигатель работать на разных частотах вращения с постоянным моментом или с постоянной мощностью [6].

Рис. 3.37. Схемы включения обмоток многоскоростного асинхронного двигателя на

2р = 4/8 при работе с постоянной мощностью:

а – схема соединений катушечных групп обмотки;

б – включения обмотки на 2р = 4 при а = 1;

в – включение обмотки на 2р = 8 при а =2.

На рис. 3.37 показаны условные схемы включения двухскоростного асинхронного двигателя на 2р = 4/8, рассчитанного на работу с одной и той же мощностью при 2р = 4 и 2р = 8. На высшей частоте вращения (2р = 4) его обмотку соединяют в треугольник при а = 1, а на низшей (2р = 8) — в звезду при а = 2. При том и при другом числе полюсов катушки обмотки остаются теми же самыми, поэтому их выполняют с шагом, равным или несколько большим полюсного де­ления при большем числе полюсов.

---

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