Якорные обмотки и обмотки возбуждения

Дополнительно по теме

СХЕМЫ ЯКОРНЫХ ОБМОТОК МАШИН ПЕРЕМЕННОГО ТОКА И ОБМОТОК ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННЫХ МАШИН

Якорные обмотки машин переменного тока

1. Общая характеристика якорных обмоток.

Якорной обмоткой переменного тока называется состоящая из отдельных катушек обмотка, в которой индуктируется э. д. с. и которая имеет одну или несколько фаз. К якорным обмоткам относятся обмотки статоров (якорей) асинхронных и синхронных машин и обмотки фазных роторов асинхронных машин. Многофазные симметричные обмотки с числом фаз m состоят из m идентичных обмоток фаз, или фазных обмоток, которые сопрягаются либо в многоугольник (при m = 3 - треугольник), либо в звезду. Обмотки фаз взаимно смещены на угол 360/m эл. град, Обмотка фазы образуется из отдельных катушек и катушечных групп, которые соединяются либо последовательно, либо параллельно, либо последовательно-параллельно, но так, что протекающий по обмотке ток создает магнитное поле с заданным числом p периодов, т. е. основная гармоническая магнитного поля обмотки (см. раздел) имеет 2р полупериодов (полюсов).

Катушки обмотки укладываются в пазы, выштампованные в сердечнике (магнитопроводе) якоря.

Витком обмотки называются два активных проводника, в которых индуктируется э. д. с, уложенных в два паза и последовательно соединенных друг с другом. Проводники, соединяющие активные проводники друг с другом, называют лобовыми частями обмотки.

Катушка представляет собой несколько последовательно соединенных витков, расположенных в одних и тех же пазах и имеющих общую изоляцию от стенок паза. Катушка может состоять из одного витка,

Прямолинейные части катушек, которые укладываются в пазы, называются пазовыми частями или катушечными сторонами.

Шаг катушки - расстояние между ее сторонами. Измеряется либо в долях полюсного деления, либо в зубцовых делениях (зубцовое деление - расстояние между двумя соседними зубцами сердечника, измеренное по поверхности сердечника якоря, обращенной к воздушному зазору). Шаг, равный полюсному делению, называют полным. Шаг, больший или меньший полюсного деления, именуют неполным.

Катушечной группой называют катушки одной фазы обмотки, расположенные в соседних пазах (и, как правило, последовательно соединенные друг с другом).

Катушки или катушечные группы соединяют в параллельную ветвь, под которой понимается цепь последовательно включенных катушек обмотки фазы, присоединяемых к ее внешним зажимам. Параллельная ветвь может состоять из нескольких или одной катушечной группы (или даже из одной катушки). Параллельные ветви образуются таким образом, чтобы как активные, так и индуктивные сопротивления всех ветвей были одинаковыми, а их э. д. с. в каждый момент времени совпадали по величине и направлению.

Часть окружности сердечника, приходящаяся на пазы, занятые катушечными сторонами одной катушечной группы, называется фазной зоной обмотки. Ширину фазной зоны выражают в электрических градусах основной гармонической по углу, соответствующему указанной части окружности.

Полюсным делением называют дугу окружности сердечника якоря, приходящуюся на один полюс основной гармонической поля.

Симметричная обмотка характеризуется тем, что э. д. с, наведенные во всех фазах обмотки, равны по величине, а э. д. с, наведенные в каждой паре соседних фаз, смещены во времени на один и тот же угол.

Обмотка переменного тока характеризуется:

а) числом пар полюсов p, на которое она выполнена;

б) числом фаз m;

в) числом пазов на полюс и фазу

где Z -число пазов сердечника;

г) шагом катушки (обмотки) у;

д) числом а параллельных ветвей фазы;

е) числом последовательно включенных витков w в параллельной ветви;

ж) сопряжением фаз.

Рис. 16-10. Однослойная (а) и двухслойная (б) обмотки.

2. Классификация обмоток.

Обмотки могут быть классифицированы по ряду важных признаков, определяющих их электромагнитные, конструктивные и технологические свойства:

по числу фаз - на однофазные и многофазные;

по числу слоев в пазу - на однослойные и двухслойные (рис. 16-10). Наиболее широко применяются двухслойные обмотки. Практически все электрические машины переменного тока средней и большой мощности выполняются с двухслойными обмотками. Главные преимущества двухслойной обмотки перед однослойной заключаются в возможности оказания существенного влияния на форму поля обмотки укорочением шага и в большей технологичности (все катушки имеют одинаковые размеры). Форма кривой магнитного поля почти всех типов однослойных обмоток от шага катушек не зависит;

по числу пазов на полюс и фазу q - на целые (q - целое число) и дробные (q - дробное число). Наибольшее распространение получили целые обмотки, в особенности в асинхронных машинах (для статоров и роторов) и в турбогенераторах. Дробные обмотки, форма э. д. с. которых лучше (ближе к синусоидальной), чем в целых обмотках, применяются преимущественно в многополюсных синхронных генераторах (гидрогенераторах) и двигателях. Однослойные обмотки выполняются, как правило, с целым числом q, двухслойные обмотки выполняются и с целым, и с дробным числом q;

по форме катушек (двухслойные обмотки) - на петлевые и волновые. При обходе фазы петлевой обмотки совершается движение петлеобразной формы, при обходе фазы волновой обмотки - движение волнообразной формы (см. п. 6, 7), Наибольшее распространение имеют петлевые обмотки;

по конструкции катушки (двухслойные обмотки) - на катушечные и стержневые. Катушечные обмотки имеют многовитковые катушки, стержневые - одновитковые. Катушка стержневой обмотки изготовляется из двух полукатушек, или стержней, которые закладываются в пазы и после этого с одной стороны соединяются между собой. Катушечные обмотки выполняются петлевыми, стержневые - в основном волновыми. Стержневые обмотки применяются для якорей крупных синхронных машин, а также для роторов средних и крупных асинхронных машин с контактными кольцами;

по технологии изготовления катушек (петлевые обмотки) - на мягкие и жесткие. Мягкие, или "всыпные", обмотки выполняются из провода круглого сечения и вкладываются ("всыпаются") в полузакрытые пазы по одному проводнику; применяются в электрических машинах малой и средней мощности (примерно до 100 кВт). Жесткие обмотки выполняются из провода прямоугольного сечения, полностью формуются до укладки в пазы (открытые или полуоткрытые); применяются в электрических машинах средней и большой мощности низкого и высокого напряжения;

по шагу обмотки - с полным и неполным шагом. Двухслойные обмотки обычно выполняются с укороченным шагом . Наиболее распространенные однослойные обмотки хотя и имеют катушки с шагом, отличным от полного, в электромагнитном отношении являются обмотками с полным шагом (см. п. 5). Однослойные обмотки с укороченным шагом практического применения не находят.

3. Форма пазов сердечников.

В сердечниках для укладки обмотки применяются полузакрытые, полуоткрытые и открытые пазы (рис. 16-18).

У полузакрытых пазов ширина шлица несколько больше диаметра изолированного провода, из которого намотана мягкая катушка обмотки. Полузакрытые пазы применяются в электрических машинах мощностью примерно до 100 кВт.

У полуоткрытых пазов ширина шлица несколько больше половины ширины паза. Такие пазы применяются для машин мощностью 100-400 кВт и напряжением до 550 В, имеющих жесткую обмотку, каждая катушка которой подразделяется на две конструктивно самостоятельные части.

Открытые пазы применяются обычно в высоковольтных машинах (3300 В и выше), обмотки которых состоят из жестких катушек, полностью изолированных до укладки в пазы.

Ширина шлица паза влияет на свойства машины и определяется как из расчетных соображений, так и в зависимости от конструкции катушки.

4. Принцип составления схемы обмютки.

Схема обмотки составляется таким образом, чтобы при заданном числе пазов (а в двухслойных обмотках - и при предварительно выбранном шаге обмотки) основная гармоническая магнитного поля наводила в фазе обмотки максимальную э. д. с. В этом случае коэффициент распределения обмотки (см. раздел) для основной гармонической поля или н. с. получается максимальным.

Составление схемы обмотки или распределение пазов по фазам удобно производить с помощью звезды векторов пазовых э. д. с. обмотки. Пусть, например, нужно распределить пазы по фазам трехфазной обмотки (m=3), имеющей число полюсов 2p=8 и уложенной в сердечник с числом пазор Z = 48. Сдвиг по фазе э. д. с. проводников, расположенных в соседних пазах, равен:

На рис. 16-11, а построена звезда векторов э. д. с, которые наводятся основной гармонической поля в проводниках обмотки. Рядом с каждым вектором указан номер паза, которому он соответствует. Начало нумерации пазов выбирается произвольно. После обхода пазов, расположенных на двух полюсных делениях, т. е. в пределах полного электрического угла 360 эл. град, звезда векторов пазовых э.д.с. при целом числе q повторяется (векторы 13, 14,.... 48 накладываются последовательно на векторы 1, 2, ..., 12). Чтобы э. д. с. обмотки фазы была наибольшей, в нее следует включить проводники, геометрическая сумма э. д. с. которых максимальна. В соответствии с этим для распределения проводников по фазам надо разделить звезду векторов пазовых э. д. с. на шесть равновеликих секторов по 60 эл. град и отнести к каждой фазе проводники, векторы э. д. с. которых расположены в противоположных секторах звезды. При этом проводники, векторы э. д. с. которых находятся в противоположных секторах звезды, должны быть включены встречно. Такое включение соответствует повороту векторов э. д. с. проводников на 180 эл. град. При встречном включении проводников, соответствующих векторам, например нечетных секторов звезды, диаграмма приобретает вид, показанный на рис. 16-11, б. В каждой фазе э. д. с. равна сумме векторов э. д. с, наведенных в проводниках этой фазы, а взаимный сдвиг во времени э. д. с. обмоток фаз равен взаимному сдвигу суммарных векторов э. д. с. проводников фаз. При составлении схемы обмотки указанным способом взаимный сдвиг между э. д. с. обмоток фаз получается равным 120 эл. град. На рис. 16-12 показана схема однослойной обмотки, соответствующая звезде векторов пазовых э. д. с. на рис. 16-11, б.

В каждом секторе звезды рис. 16-11, а имеется q лучей, на которых располагаются векторы пазовых э. д. с. Двум полюсным делениям, или 360 эл. град, соответствуют 6q пазов, а значит, и 6q векторов звезды. Следовательно, в пределах одного полюсного деления каждой фазе соответствуют q пазов, расположенных в пределах угла 60 эл. град. Такие обмотки называют обмотками с 60-градусной фазной зоной. Помимо обмоток с 60-градусной фазной зоной встречаются трехфазные обмотки со 120-градусной фазной зоной, а также обмотки с неравновеликими фазными зонами. Однако наиболее употребительными являются обмотки с 60-градусной фазной зоной, имеющие максимальный коэффициент распределения для основной гармонической магнитного поля или н. с.

Рис. 16-11. Звезда векторов пазовых э. д. с. обмотки: Z=48, 2р=8.

Рис. 16-12. Схема однослойной концентрической трехплоскостной обмотки: Z=48, 2р=8, m=3, q=2.

5. Однослойные обмотки.

Из множества типов однослойных трехфазных обмоток наибольшее распространение получили трехплоскостные концентрические обмотки (рис. 16-12). Обмотка каждой фазы образуется из p катушечных групп; в группу входят q концентрически расположенных катушек различного шага. Лобовые части катушек одной фазы располагаются в одной плоскости; в трехфазной обмотке лобовые части фаз располагаются в трех плоскостях. Полное число катушек обмотки равно 1/2Z = pqm. При нечетном числе q шаг средней катушки катушечной группы равен t, шаги внутренних катушек меньше t, а шаги внешних катушек больше t. При четном числе q одна половина катушек имеет шаги, меньшие t, а вторая половина катушек - большие t.

Катушки одной катушечной группы включаются согласно, так что ток протекает в них в одном направлении. Соседние катушечные группы фазы включаются в схему обмотки согласно, т. е. ток протекает во всех катушечных группах в одном направлении (например, от начала катушечной группы к ее концу). При последовательном соединении катушечных групп фазы начало катушечной группы, расположенной внутри фазы, соединяется с концом предыдущей группы, а конец - с началом последующей группы. При параллельном соединении катушечных групп отдельно соединяются их начала и концы.

При последовательном включении всех катушечных групп фазы она имеет одну параллельную ветвь (а=1). Максимально возможное число параллельных ветвей равно числу катушечных групп фазы (амакс=р). При числе (и не являющемся простым числом) возможно последовательно-параллельное включение катушечных групп, при котором 1<а<р.

Схема обмотки может быть составлена по звезде векторов пазовых э. д. с. Для трехфазной обмотки на рис. 16-12 звезда векторов пазовых э. д. с. построена на рис. 16-11. Распределение пазов по фазам производится в соответствии с п. 4. На рис. 16-12, a показана схема обмотки при а = 2, на рис. 16-12, б - схема фазы В при а=1, на рис. 16-12, в - схема фазы В при амакс=р=4.

Катушечные группы в концентрических обмотках образуются из катушек, шаги которых не равны друг другу и в общем случае не равны t. Однако результирующие кривые н. с. обмотки имеют точно такой же вид, как и кривые н. с. обмотки с полным шагом у=t всех катушек. Поэтому концентрические обмотки в электромагнитном отношении являются обмотками с полным шагом (для всех гармонических н. с. и поля коэффициент укорочения шага ).

Трехплоскостные концентрические обмотки типа обмотки рис. 16-12 применены в асинхронных электродвигателях единых серий А и А2 (и их модификациях) 1-го - 4-го габаритов.

Особенность концентрических обмоток заключается в том, что вследствие различия размеров катушек отдельных фаз сопротивления фаз получаются различными. В этом смысле концентрические обмотки являются несимметричными. Имеются различные типы однослойных обмоток с равными сопротивлениями фаз, которые, однако, по ряду причин распространения не получили.

6. Двухслойные петлевые обмотки с целым числом q.

Применяются для статоров многофазных асинхронных и синхронных машин средней и большой мощности (примерно выше 4 кВт), а также для роторов асинхронных двигателей с контактными кольцами средней мощности (3-100 кВт). Каждая фаза обмотки образуется из 2р одинаковых катушечных групп; в группу входят q катушек (рис. 16-13). Катушки всех фаз имеют одинаковые формы и размеры. Полное число катушек обмотки равно Z=2pqm. Статорные обмотки имеют укороченный шаг; обычно выбирают , чтобы существенно ослабить 5-ю и 7-ю гармонические магнитного поля обмотки. Роторные обмотки чаще выполняются с полным шагом у=t.

Катушки катушечной группы включаются согласно. Соседние катушечные группы фазы включаются в схему обмотки встречно, т. е. так, что ток в соседних катушечных группах протекает в противоположных направлениях (если смотреть по схеме обмотки, то направление тока в соседних катушечных группах фазы чередуется: по часовой стрелке - против часовой стрелки - по часовой стрелке и т. д.).

На полюсном делении стержни одной фазы занимают в каждом пазовом слое (верхнем или нижнем) по q соседних пазов, составляющих фазную зону обмотки. Соседние фазные зоны фазы обмотки в каждом слое взаимно смещены на t. Фазная зона одного пазового слоя обмотки смещена относительно ближайшей одноименной фазной зоны другого слоя на величину укорочения шага t-у.

Схема обмотки может быть составлена на основе звезды векторов пазовых э. д. с. или звезды векторов катушечных э. д. с. Будем нумеровать катушки трехфазной обмотки (рис. 16-13, а) номерами пазов, в которых расположены левые катушечные стороны. В соседних катушках э. д. с. взаимно сдвинуты по фазе на угол . На рис. 16-13,6 построена звезда векторов катушечных э. д. с. Для распределения катушек по фазам обмотки с 60-градусной фазной зоной надо поступить в соответствии с п. 4, помня, что теперь каждый вектор звезды изображает не пазовую, но катушечную э. д. с.

Соседние катушечные зоны фазы взаимно сдвинуты в магнитном поле основной гармонической на 180 эл. град и поэтому включаются встречно. Формирование параллельных ветвей двухслойной обмотки с целым числом q производят так же, как и у однослойной обмотки (см. п. 5). Разница заключается лишь в том, что в двухслойной обмотке всегда (независимо от числа, q) амакс = 2р. Последовательно-параллельное включение катушечных групп возможно при .

Все фазы обмотки имеют одинаковые схемы соединений и взаимно сдвинуты в пространстве на 120 эл. град или на 2t/3.

Двухслойные петлевые обмотки типа обмотки рис. 16-13 применены на статорах асинхронных двигателей единых серий А и А2 (и их модификациях) 5-го и больших габаритов, асинхронных двигателей средней и большой мощности практически всех других отечественных серий, а также синхронных генераторов единых серий ЕСС и ЕССМ и в большинстве отечественных турбогенераторов.

Рис. 16-13. Схема двухслойной петлевой обмотки: Z=36, 2р=4, m=3, q=3.

7. Двухслойные волновые обмотки с целым числом q.

Применяются в основном для роторов асинхронных двигателей с контактными кольцами средней и большой мощности (примерно выше 40 кВт). В этом случае они выполняются в виде стержневых обмоток с двумя стержнями в пазу (один виток в катушке). Преимущественное применение обмоток для роторов асинхронных двигателей объясняется тем, что поскольку роторные обмотки не присоединяются к сети, их расчетные напряжения можно изменять в значительных пределах, так что нет необходимости строго подбирать определенное число витков фазы. Вместе с тем обмотки стержневого типа, изготовленные из массивных медных стержней, имеют более жесткие лобовые части и соединения, которые легче надежно защитить от действия центробежных сил, чем лобовые части катушечных обмоток. Кроме того, роторы с волновой обмоткой стержневого типа надежнее, так как имеют меньше соединительных перемычек между катушками и легче балансируются.

Два соединенных друг с другом в лобовых частях стержня, взаимно смещенных на полюсное деление, один из которых лежит в верхней части одного паза, а другой- в нижней, части второго паза, образуют катушку.

В волновых обмотках (рис. 16-14) различают первый (задний) частичный шаг у1 - расстояние между сторонами одной катушки и второй (передний) частичный шаг у2 - расстояние между следующими друг за другом сторонами двух катушек. Под шагом волновой обмотки понимается расстояние , т. е. расстояние между двумя следующими друг за другом катушками. Первый частичный шаг всегда , второй шаг также и только в конце обхода сердечника .

На полюсном делении стержни одной фазы занимают в каждом пазовом слое по q соседних пазов, составляющих фазную зону обмотки. Взаимный сдвиг фазных зон такой же, как и у петлевых обмоток с целым числом q (п. 6).

Схема обмотки может быть составлена на основе звезды векторов пазовых э. д. с. или катушечных э. д. с. При составлении схемы трехфазной обмотки (рис. 16-14, а) будем обозначать катушки номерами пазов, в которых расположены левые катушечные стороны.

На рис. 16-14, б построена звезда векторов катушечных э. д. с. для обмотки по рис. 16-14, а; э. д. с. соседних катушек взаимно сдвинуты по фазе на угол .

При формировании фазы А обмотки за начальную примем катушку 1. Конец катушки К1 следует соединить с началом Н19 катушки 19 (смещенной относительно катушки 1 на у= 2t), конец этой катушки с началом катушки 36 и т. д. Таким образом в фазу обмотки включаются согласно катушки, взаимно смещенные на 2t. Пройдя p катушек, совершим один полный обход сердечника. Далее нужно совершить второй и последующие обходы, всего q обходов в одном направлении. Чтобы обмотка не замкнулась сама на себя в конце обхода, расстояние между последней катушкой предыдущего обхода (например, катушкой 19) и первой катушкой второго обхода (катушкой 36) должно быть взято не 2t, а 2t-1 (укороченный переход - см. рис. 16-14, а) или 2t+1 (удлиненный переход). Совершив q обходов, получим первую часть обмотки AI-XI. Каждая фаза обмотки состоит из двух частей, соединенных между собой.

Вторая часть обмотки фазы составляется таким же образом, как и первая, но -за исходную нужно взять катушку 28, смещенную относительно исходной катушки 1 первой части обмотки на t. Началом АII второй части обмотки фазы является начало катушки 28, а концом КII - конец катушки 8.

Обе части обмотки AI-XI и АII-XII включаются встречно, так что обтекаются током в противоположных направлениях. При числе параллельных ветвей а=1 конец XI первой части обмотки соединяется с концом XII второй части обмотки перемычкой. Начало же AI первой части обмотки является началом А фазы, а начало АII второй части обмотки - концом X фазы. Если передвигаться по обмотке фазы от ее начала А к концу X, то первая часть обмотки (до перемычки) обходится в одном направлении, а вторая (после перемычки) - в противоположном направлении. Все три фазы обмотки имеют только три соединительные перемычки. При числе параллельных ветвей а = 2 конец AI соединяв ется с концом XII, а конец АII - с концом XI.

Две другие фазы обмотки (на рис. 16-14 не показаны) формируются так же, как и фаза А-X.

Если число p не делится на 3, то выводные концы обмоток фаз можно расположить симметрично, с взаимным сдвигом на 1/3 окружности сердечника (см. рис. 16-14), что важно в отношении балансировки ротора. Если же число p кратно 3, то начала фаз взаимно сдвигают на углы 120 и 240 эл. град или эквивалентные им углы.

Рис. 16-14. Схема двухслойной волновой обмотки: Z=36, 2р=4, m=3, q=3.

8. Двухслойные петлевые обмотки с дробным числом q.

Применяются в основном для статоров мощных многополюсных синхронных генераторов, так как позволяют в отличие от обмоток с целым числом q получить кривую э. д. с. практически синусоидальной формы. Очень редко применяются и для статоров асинхронных двигателей, когда один штамп используется для изготовления листов сердечников двигателей с двумя различными числами полюсов, при одном из которых число q оказывается дробным.

Полное число катушек обмотки равно Z=2pqm. Все катушки имеют одинаковые размеры.

Дробное число q можно представить в виде q=b+c/d, где b - целое число, c/d - правильная несократимая дробь. При (обычно применяются только такие обмотки) каждая фаза, как и в случае целого числа q, содержит 2р катушечных групп. Полное число катушек в фазе 2pq.

Число d, называемое "знаменателем дробности", равно числу полюсных делений, на протяжении которых располагается повторяющаяся по своей структуре часть обмотки. Вся обмотка состоит из 2p/d одинаковых по своей структуре частей. При четном числе d обмотка состоит из 2p/d, а при нечетном числе d - из p/d одинаковых частей, повторяющихся по своему расположению в магнитном поле основной гармонической. Такую повторяющуюся часть обмотки называют "первоначальной обмоткой". "Первоначальная обмотка" размещается в Z'=Z/t пазах и ей соответствуют р'=р/t пар полюсов, где t - общий наибольший делитель чисел Z и р.

Особенность обмоток с дробным числом q заключается в том, что они состоят из катушечных групп с различным числом катушек: в "малых" группах по b катушек, в "больших" - по b+1 катушек. Эти группы чередуются в определенном порядке в зависимости от дробной части числа q. Знаменатель дробности d равен числу катушечных групп всех фаз обмотки, через которое повторяется чередование "малых" и "больших" групп. В одном "чередовании" обмотки из d катушечныхгрупп имеется d - с "малых" и с "больших" групп. Каждому полюсному делению соответствует одна катушечная группа фазы (при q>1). Полное число катушечных групп трехфазной обмотки 6р. Число "чередований" всей обмотки 6р/d. (При b = 0 обмотка состоит только из "больших" групп по одной катушке в каждой).

Условия симметрии обмотки:

1. 2p/d равно целому числу;

2. d/m равно дробному числу (знаменатель дробности d не должен быть кратен числу фаз).

Максимальное число параллельных ветвей обмотки фазы амакс = 2р/d Любое возможное меньшее число параллельных ветвей а определяется из условия: 2p/ad равно целому числу.

Схема обмотки может быть составлена, как и схема обмотки с целым числом q (п. 6), при помощи звезды векторов катушечных э. д. с. На рис. 16-15,6 построена звезда векторов катушечных э. д. с. трехфазной обмотки по рис. 16-15га. Катушки, векторы э. д. с. которых располагаются в противоположных 60-градусных секторах звезды, образуют одну фазу. Катушки одного сектора включаются согласно друг с другом, а катушки противоположных секторов - встречно. За начальную катушку обмотки фазы может быть выбрана любая катушка, принадлежащая фазе.

Способ составления схемы дробной обмотки по звезде векторов катушечных э. д. с. при больших числах d оказывается громоздким. Предложены другие способы составления схемы обмотки. Один из простых способов заключается в следующем.

1. Определяются числа катушек в "малой" группе b и в "большей" группе b+1.

2. Записывается ряд из с чисел:

Каждое дробное число заменяется ближайшим большим целым числом и в результате получается ряд из с чисел:

Этот ряд чисел указывает номера "больших" групп в порядке следования катушечных групп всех фаз вдоль окружности сердечника для одного "чередования" обмотки.

3. Начиная с произвольной исходной катушки составляются "малых" катушечных групп по b катушек в каждой. Следующая катушечная группа - "большая" - состоит из b+1 катушек. Далее аналогичным образом формируются следующие катушечные группы; группы с номерами N2, N3, ..., d - "большие", остальные группы - "малые". В таком же порядке составляются еще 2 "чередования" обмотки (имеется в виду трехфазная обмотка).

4. Составляются схемы обмоток фаз. В одну фазу включается каждая третья катушечная группа. Соседние катушечные группы включаются встречно.

Пример. Z=57, 2р=8; m=3; (b=2; c=3; d=8).

Число катушечных групп в первоначальной обмотке

3d = 3Ч8 = 24.

Число катушек в "малых" группах

b = 2.

в "больших" группах

b + 1=3.

2±=5-L

Номера "больших" катушечных групп в одном чередовании определяются рядом чисел

после округления дробных чисел до ближайших больших целых чисел: 3; 6; 8.

Число "чередований" всей обмотки

Распределение катушечных групп вдоль окружности якоря (цифра указывает число катушек в катушечной группе; чертой разделены "чередования" ):

22322323 | 22322323 | 22322323.

9. Двухслойные волновые обмотки с дробным числом q.

Применяются в основном для статоров мощных синхронных гидрогенераторов в тех случаях, когда по некоторым соображениям, главным образом экономическим и технологическим, они более целесообразны, чем петлевые обмотки с дробным числом q. При знаменателе дробности d=2 они применяются также для роторов асинхронных двигателей с контактными кольцами, когда один штамп используется для изготовления листов сердечников двигателей с различными числами полюсов, при одном из которых число q оказывается дробным. Двухслойные волновые обмотки с дробным числом q выполняются стержневыми.

Условия симметрии и способы составления параллельных ветвей для волновой дробной обмотки такие же, как и для петлевой дробной обмотки (см. п. 8).

Схема обмотки может быть составлена при помощи звезды катушечных э. д. с. Первый частичный шаг у1 не может быть равен t. Его выбирают либо укороченным (у1<t), либо удлиненным (у1>t).

В обмотках гидрогенераторов обычно отношение у1/t при у1<t выбирают примерно равным 0,8.

Как и для петлевых дробных обмоток, разработаны различные способы составления схем волновых дробных обмоток без использования звезды векторов катушечных э.д.с.

Рис. 16-15. Схема двухслойной петлевой обмотки: Z=27, 2р=8, m=3, a=1 1/8.

Обмотки возбуждения синхронных машин

Явнополюсные машины. Обмотка возбуждения образуется из 2р последовательно соединенных одинаковых катушек (рис. 16-16). Все витки каждой катушки охватывают один полюс (сосредоточенная обмотка). Соседние катушки включаются в схему обмотки встречно, т. е. так, что обтекаются током в противоположных направлениях. Все катушки обычно наматываются в одном направлении, например по часовой стрелке. Изменение направления тока в них достигается соединением конца верхнего витка (В) катушки с концом верхнего витка одной соседней катушки, а конца нижнего витка (Н) - с концом нижнего витка другой соседней катушки.

Не явнополюсные машины. Обмотка возбуждения образуется из последовательно соединенных одинаковых групп концентрических катушек различной ширины и длины (рис.; 16-17). Магнитный поток возбуждения одной полярности создается катушками одной группы, распределенными в различных пазах (распределенная обмотка). Катушка состоит из нескольких витков. Катушки одной группы включаются согласно. Число - катушек в группе обычно 5-9. Соединения между катушками одной группы чаще выполняются из верхнего витка одной катушки к нижнему витку другой. Соединения между катушками двух групп (разных полюсов) выполняются по верхним виткам.

Рис. 16-16. Схема обмотки возбуждения явнополюсной синхронной машины.

Рис, 16-17. Схема обмотки возбуждения неявнополюсной синхронной машины.