Трехфазные двухслойные обмотки с целым числом пазов на полюс и фазу

Обмотки статора машин переменного тока по своей конструкции разделяются на двух- и одно­слойные. В двухслойной обмотке пазовая сторона катушки занимает половину паза по его высоте, а другую половину этого паза занимает пазовая сто­рона другой катушки (рис. 8.1, а). В однослойной обмотке статора пазовая сторона любой катушки занимает весь паз (рис. 8.1, б).

Рассмотрим принцип выполнения трехфазной двухслойной обмотки с целым числом пазов на по­люс и фазу q₁ равным 2; 3; 4 и т. д. В этом случае обмотка каждой фазы занимает q₁ пазов в пределах каждого полюсного деления. Таким образом, для образования трехфазной обмотки зубцовый слой сердечника статора в пределах каждого полюсного деления следует разделить на три зоны по q₁ пазов в каждой зоне.

Рассмотрим порядок построения развернутой схемы трехфазной двухслойной обмотки статора на примере обмотки, имеющей следующие данные: число фаз m₁ = 3, число полюсов 2р = 2, число пазов в сердечнике статора Z₁ = 12, шаг обмотки по пазам диаметральный, т. е. y₁ = τ.

Шаг обмотки y₁ = Z₁ / (2p) = 12/2 = 6 пазов; число пазов на полюс и фазу q₁ = Z₁/ (m₁ 2p) = =12/ (3 2) = 2 паза; пазовый угол γ =360p/ Z_l =360 1/12 = 30 эл. град. Угол сдвига между осями фазных обмоток составляет 120 эл. град, поэтому сдвиг между на­чалами фазных обмоток А, В и С, выраженный в пазах, λ = 120/γ = 120/30 = 4 паза.

На развернутой поверхности статора размечаем пазы (Z₁ = 12) и полюсные деления    (2р = 2), а затем размечаем зоны по q₁ = 2 паза для всех фаз (рис. 8.2, а); при этом расстояние

Рис. 8.1. Расположение пазовых сторон двухслойной (а)

и однослойной (б) об­моток статора

между зоной какой-либо фазы в одном полюсном делении и зоной этой же фазы в другом полюсном делении должно быть рав­но шагу обмотки у₁= 6 пазов.

Далее отмечаем расстояние между началами фазных обмоток λ = 4 паза. Изображаем на схеме (рис. 8.2, 5) верхние (сплошные линии) и нижние (пунктирные линии) пазовые стороны катушек фазы А (катушки 1,2, 7 и 8). Верхнюю сторону катушки 1 (паз 1) лобовой частью соединяем с нижней стороной этой же катушки (паз 7), которую, в свою очередь, присоединяем к верхней стороне катушки 2 (паз 2). Верхнюю сторону катушки 2 (рис. 8.2, б) также лобовой частью соединяем с нижней стороной этой же катушки (паз 8) и получаем первую катушечную груп­пу обмотки фазы А (H1А— K1А).

Аналогично получаем вторую катушечную груп­пу фазы А, состоящую из последовательно соеди­ненных катушек 7 и 8 (Н2А— К2А). Катушечные группы соединяем последовательно

встречно, для чего К1А присоединяем к К2А. Присоединив начало первой катушечной группы H1А к выводу обмотки С1, а начало второй катушечной группы Н2А — к выводу С4, получаем фазную обмотку А.

Приступаем к соединению пазовых сторон катушек фазы В: к .пушек 5 я 6 (первая катушеч- ная группа) и катушек 11 и 12 (вто­рая катушечная группа). Проделав то же самое с катушками фаз­ной обмотки С и соединив катушечные группы этих фазных обмоток, так же как это было сделано в фазной обмотке А, получим фазные обмотки фазы В (С2—С5) и фазы С (СЗ—С6). В окончательном виде развернутая схема трехфазной обмотки представле­на на рис. 8.2, в.

Двухслойные обмотки в электрических машинах переменного тока получили наибольшее

распространение. Это объясняется рядом их достоинств, из которых главным является возможность любого укорочения шага обмотки, что дает, в свою очередь, возжность максимально приблизить форму кривой ЭДС к синусоиде(см. § 7.3). Однако двухслойные обмотки не

лишены недостатков— это затруднения в применении станочной укладки обмотки, а также

трудность ремонта обмотки при повреждении изоляции пазовых проводников нижнего слоя.

Катушечной группой называют ряд последовательно соединенных между собой катушек, которые лежат в соседних пазах и принадлежат одной фазной обмотке. Каждая катушечная

группа имеет q₁ последовательно соединенных катушек. Колиичество катушечных групп в

 фазной обмотке равно числу полюсов. Общее количество катушечных групп в двухслойной

обмотке равно 2рm₁.

 Катушечные группы каждой фазы обмотки статора могут, быть соединены последовательно

или параллельно, что влияет на число параллельных ветвей в обмотке.

На рис. 8.2, б показано последовательное соединение двух ка­тушечных групп фазной обмотки, для чего необходимо нижний конец первой катушечной группы (К1А) соединить с нижним кон­цом второй катушечной группы (К2А), а верхние концы вывести к зажимам

Рис. 8.2. Порядок построения развернутой схемы трехфазной

двухслойной обмотки статора: Z₁ = 12, 2р = 2, у₁ = 6, q₁ = 2

фазной обмотки (С1—С4). При таком соединении кату­шечных групп ЭДС фазной обмотки представляет собой сумму ЭДС всех катушечных групп.

На рис. 8.3, а показано последовательное соединение четырех катушечных групп. Первая и вторая группы соединены нижними концами, вторая и третья группы соединены верхними концами, третья и четвертая — нижними, а к выводам фазной обмотки при­соединены верхние концы первой и четвертой катушечных групп. При последовательном соединении катушечных групп каждая фазная обмотка независимо от числа полюсов машины содержит одну параллельную ветвь (a₁ = 1). Двухслойная обмотка в каждой фазе имеет 2р катушечных групп, поэтому, соединив все группы параллельно, получим обмотку, состоящую из 2р параллельных ветвей (а₁ = 2р).

На рис. 8.3, б показано параллельное соединение четырех катушечных групп: к одному выводу обмотки (С1) подключены верхние концы нечетных групп (I и III) и нижние концы четных групп (II и IV), оставшиеся концы катушечных групп присоедине­ны к другому выводу

Рис. 8.3 Способы соединения катушечных групп

фазной обмотки (С4). Такой порядок при­соединения групп объясняется следующим: ЭДС рядом лежащих катушечных групп одной фазной обмотки сдвинуты по фазе друг относительно друга на 180°, так как эти кату­шечные группы распо­ложены под разноимен­ными полюсами. Поэтому, чтобы ЭДС радом лежащих катушечных групп фазной обмотки совпали по фазе, приходится их присоединять меняя концы.

Если половину катушечных групп каждой фазной обмотки соединить последовательно в

одну ветвь, а затем две ветви соединить параллельно, то получим последовательно –

параллельное (смешанное) соеди­нение катушечных групп с двумя параллельными ветвями в  

фазной обмотке (а₁ = 2). Чтобы ЭДС параллельных ветвей были одинаковы, в каждую

параллельную ветвь включают катушечные группы через одну. Таким образом, в одной параллельной ветви оказываются все четные кату­шечные группы, а в другой — все нечетные (рис. 8.3, в).

Рис. 8.4. Развернутая схема трехфазной двухслойной обмотки

статора с укороченным шагом: Z₁ = 24; 2p = 4; y₁ = 5

Пример 8.1.Выполнить развернутую схему трехфазной двухслойной об­мотки с относительным укорочением шага р = 0,83 при следующих данных: 2р = 4, Z₁ = 24, соединение катушечных групп последовательное.

Решение. Число пазов на полюс и фазу по (7.10)

q₁ = Z₁/ (2pm) = 24/ (4 3) = 2

Пазовый угол по (7.13)

γ = З60р/ Z₁ = 360 • 2/24 = 30 эл. град.

Сдвиг между осями фаз (в пазах)

λ = 120/ γ =120/ 30 = 4.

Шаг обмотки по пазам

y₁ = βZ₁/ 2p = 0,83• 24/ 4 = 5

На рис. 8.4 изображена развернутая схема этой обмотки.