Обмотки роторов асинхронных двигателей

 

Обмотки фазных роторов асинхронных двигателей. В зависимости от мощности машины обмотки фазных роторов асинхронных двигателей выполняют из круглого или прямоугольного изолированного обмоточного провода, из неизолированной прямоугольной медной проволоки или из медных шин.

Обмотки из круглого провода применяют в роторах двигателей небольшой мощности. Они имеют такую же конструкцию и изоляцию, как и аналогичные обмотки статора.

 

 

Таблица 3.9. Изоляция обмоток машин переменного тока с полуоткрытыми прямоугольными пазами на напряжение до 660 В

 

Часть обмотки	Позиция	Материал	Число слоев	Двусторонняя толщина изоляции, мм
Наименование, марка	Толщина, мм	по ширине	по высоте
Класс нагревостойкости
B	F	H
Пазовая	1	Обволакивающее покрытие	0,05		0,2	0,2
2	Бумага телефонная. Бумага фенилоновая лакированная бакелизированная	0,09	1,5 оборота	0,6	0,6
3	Лакотканеслюдопласт
	ГИТ-ЛСБ-ЛСЛ	ГИП-ЛСП-ЛСЛ	ГИК-ЛСК-ЛСЛ	0,55		1,1	1,1
	Стеклотекстолит
4	СТ	СТЭФ	СТК	1,0		—	1,0
5	СТ	СТЭФ	СТК	0,5		—	0,5
	СТ	СТЭФ	СТК	0,5		—	0,5
	Допуск на укладку	—	—	0,3	0,6
	Общая толщина изоляции в пазу (без витковой и без клина)	—	—	2,2	4,5
Продолжение табл. 3.9
Часть обмотки Позиция Материал Число слоев Двусторонняя толщина изоляции, мм Наименование, марка   Класс нагревостойкости B F H   Толщина, мм по ширине по высоте
Лобовая
Полукатушки группы:		Скрепляющий бандаж из ленты стеклянной ЛЭС шириной 20 мм в двух местах	0,1	2,5 оборота	0,5	0,5
крайние	1	Обволакивающее покрытие	0,05		0,1	0,1
7	Стеклолакоткань
		ЛСБ-105/120	ЛСП-130/155	ЛСК-155/180	0,15	1 вполнахлеста	0,6	0,6
8	Стеклянная лента ЛЭС	0,1	1 вполнахлеста	0,4	0,4
	Общая толщина изоляции полукатушки (без витковой)			1,6	1,6
	Скрепляющий бандаж из ленты стеклянной ЛЭС шириной 20 мм в трех местах	0,1	2,5 оборота	0,5	0,5
средние	1	Обволакивающее покрытие	0,05		0,1	0,1
	Общая толщина изоляции полукатушки (без витковой)	—	—	0,6	0,6

Обмотки роторов из прямоугольного обмоточного провода выполняют в двигателях мощностью до 100 кВт. Предварительно намотанные, растянутые и отрихтованные катушки укладывают в открытые прямоугольные пазы ротора. Конструкция пазовой изоляции (табл. 3.10) такая же, как и в статорах машин с номинальным напряжением до 660 В, т. е. представляет собой пазовый короб, состоящий из нескольких слоев изоляционного материала. Лобовые части изолируют ленточным материалом, причем на лобовые части крайних катушек в катушечных группах накладывают усиленную изоляцию по сравнению со средними катушками в группе, чем достигается надежность изоляции между фазами обмотки ротора.

 

Таблица 3.10. Изоляция катушечной обмотки фазных роторов асинхронных двигателей мощностью до 100 кВт класса нагревостойкости B

Часть обмотки	Позиция на рисунке	Материал	Количество слоев	Двусторонняя толщина изоляции, мм
Наименование	Марка	Толщина, мм	по ширине	по высоте	по ширине	по высоте
Пазовая		Разбухание изоляции от промазки лаком	—	—	—	—	0,1	0,1
1	Стеклянная лента	ЛЭС	0,1	1 слой вразбежку	0,2	0,2
	Всего на одну катушку	—	—	—	—	0,3	0,3
2	Стеклолакоткань	ЛСБ	0,2			0,4	0,6
3	Гибкий миканит	ГФС	0,2			0,4	0,6
4	Стеклолакоткань	ЛСБ	0,2			0,4	0,6
5	Стеклотекстолит	СТ	0,5	—		—	0,5
6	То же	СТ	0,5	—		—	0,5
7	«	СТ	0,5	—		—	0,5
	Допуск на укладку	—	—	—	—	0,5	0,8
	Всего на паз без клина	—	—	—	—		4,7

 

Продолжение таблицы 3.10

Часть обмотки	Пози ция на рисунке	Материал	Количество слоев	Двусторонняя толщина изоляции, мм
Наименование	Марка	Толщина, мм	по ширине	по высоте	по ширине	по высоте
Лобовая	Средние катушки в катушечной группе	8	Стеклянная лента	ЛЭС	0,2	1 слой вполнахлеста	0,8	0,8
Крайние катушки в катушечной группе	9	Стеклолакоткань	ЛСБ	0,2	1 слой вполнахлеста	0,8	0,8
10	Стеклянная лента	ЛЭС	0,2	1 слой вполнахлеста	0,8	0,8
	Толщина изоляции крайних катушек	—	—	—	—	1,6	1,6

 

Стержневые обмотки фазных роторов асинхронных двигателей применяют в машинах мощностью более 100 кВт, а в некото­рых исполнениях — начиная с мощности 40...50 кВт. Обмотки выполняют из прямоугольной шинной меди. Механическая жест­кость стержней дает возможность выполнить пазы ротора полузакрытыми с узкой прорезью, что способствует улучшению рабо­чих характеристик двигателей. Стержни вставляют в пазы с торца ротора, поэтому до укладки изгибают только одну лобовую часть стержня. Вторую лобовую часть изгибают после уста­новки стержня на место в паз [2].

Конструкция изоляции стержневых обмоток роторов приведе­на в табл. 3.11. В этой таблице даны два значения числа слоев и толщины изоляции в зависимости от напряжения на контактных кольцах ротора, которое определяется обмоточными данными машины.

Гильзы для роторных стержней изготовляют из микафолия, стекломикафолия или из листовых материалов на основе слюдинитов: слюдинитофолия, стеклослюдинитофолия. В качестве свя­зующих для изготовления гильз применяют термореактивные лаки. Лобовые части стержней изолируют ленточными материалами. Слабым в электрическом отношении местом изоляции ро­торных стержней, так же как и в катушечных обмотках статоров с гильзовой изоляцией, является место стыка двух видов изоляции — гильзовой на пазовой части и непрерывной на лобовой.

 

 

Таблица 3.11. Изоляция стержневых обмоток фазных роторов асинхронных двигателей с высотой оси вращения ≥ 280 мм

Часть обмотки	Позиция на рисунке	Материал		Напряжение до 750 В	Напряжение до 1200 В
Наименование, марка	Толщина, мм	Число слоев	Двусторонняя толщина изоляции, мм	Число слоев	Двусторонняя толщина изоляции, мм
Класс нагревостойкости	Класс нагревостойкости	Класс нагревостойкости	по ширине	по высоте	Класс нагревостойкости	по ширине	по высоте
B	F	H	B	F и H	B	F и H	B	F и H
Пазовая	1	Стеклослюдо пластифолий ИФГ-Б	Синтофолий — F	Синтофолий — H	0,15	0,16	4,5* оборота	3,5 оборота	1,1	2,2	9,5* оборота	7,5 оборота	2,4	4,5
	Стеклолакоткань
2	ЛСБ-105/120	ЛСП-130/155	ЛСК-155/180	0,15		0,3	0,3			0,3	0,3
	Стеклотекстолит
3	СТ	СТЭФ-1	СТК	0,5		—	0,5			—	0,5
4	СТ	СТЭФ-1	СТК	0,5		—	0,5			—	0,5
5	СТ	СТЭФ-1	СТК	0,5		—	0,5			—	0,5
	Допуск на укладку обмотки	—	—	0,3	0,5	—	—	0,3	0,5
	Общая толщина изоляции в пазу (без клина)		—	1,7	4,5	—	—		6,6
Лобовая	6	Стеклослюдинитовая лента ЛС-ПЭ-934-ТП	Пленка полиимидная 0,05 3 = 0,15		0,15	1 слой вполнахлеста	0,6	0,6	2 слоя вполнахлеста	1,2	1,2
7	Стеклянная лента ЛЭС			0,1	1 слой вполнахлеста	0,4	0,4	2 слоя вполнахлеста	0,8	0,8
	Общая толщина изоляции стержня в лобовой части			1,0	1,0		2,0	2,0

 

* С учетом усадки на 15…20%

 

Для того чтобы увеличить электрическую прочность изоляции этого участка, его изолируют с постепенным переходом от гильзовой к непрерывной изоляции по типу конуса или обратного конуса.

Изоляцию стержней фазных роторов для двигателей некоторых типоразмеров выполняют непрерывной из ленточного материала по всей длине стержня с последующей опрессовкой и запечкой изоляции в горячих прессах.

Короткозамкнутые обмотки. В роторах асинхронных двигателей широко распространены короткозамкнутые обмотки. Они также применяются как демпферные и пусковые в роторах синхронных машин.

Основное их отличие от всех остальных обмоток электрических машин заключается в отсутствии изоляции между пазовой частью обмотки и стенками паза. Встречающиеся иногда - фазные изолированные и замкнутые накоротко обмотки роторов асинхронных машин специального исполнения здесь не рассматриваются.

Короткозамкнутые обмотки роторов асинхронных двигателей делятся по конструкции и технологии изготовления на два типа: сварные и литые (рис. 3.10).

Демпферные и пусковые обмотки синхронных машин выполняют только сварной конструкцией. Стержни обмоток в подавляющем большинстве случаев круглого сечения располагают в пазах полюсных наконечников.

Демпферные обмотки синхронных двигателей более мощные, чем синхронных генераторов, так как их используют так же, как и пусковые. У генераторов демпферные обмотки выполняют из меди. В двигателях для улучшения пусковых характеристик часто применяют латунь.

 

Рис. 3.10. Короткозамкнутые роторы асинхронных двигателей:

— со вставными стержнями; — с литой обмоткой;

1 — стержни обмотки; 2 —замыкающие кольца;

3 — вентиляционные лопатки

 

КОЭФФИЦИЕНТ ЗАПОЛНЕНИЯ ПАЗА

 

Зубцовая зона — наиболее напряженный в магнитном отноше­нии участок магнитопровода, поэтому при проектировании машин стремятся выбрать наименьшие размеры пазов, обеспечивающие размещение в них необходимого числа проводников и изоляции. Степень использования объема паза для размещения меди обмотки оценивается коэффициентом заполнения паза медью ,представляющим собой отношение суммарной площади поперечного сечении всех проводников в пазу к площади поперечного сечения паза «в свету» :

 

, (3.1)

где q _эл — площадь поперечного сечения элементарного проводника; n _эл— число элементарных проводников в одном эффективном; u _п — число эффективных проводников в пазу.

Коэффициент k _м зависит от общего количества изоляции в пазу, т. е. от толщины корпусной, витковой и проводниковой изоляции и наличия различных изоляционных прокладок. При возрастании толщины изоляции, например, в машинах с более высоким номинальным напряжением или при использовании худших изоляционных материалов, коэффициент заполнения паза медью уменьшается. Это приводит к ухудшению использования пазового пространства, а следовательно, и всей зубцовой зоны машины.

Средние значения для современных электрических машин в зависимости от номинального напряжения и типа обмоток приведены в табл. 3.12.

 

Таблица 3.12. Средние значения коэффициента заполнения паза медью

 

Тип обмотки	Коэффициент
Обмотки из круглого провода с эмалевой изоляцией на напряжение до 660 В	0,3
Обмотки из прямоугольного провода на напряжение 3000 В (провод марки ПСД)	0,22…0,37
Обмотки из прямоугольного провода на напряжение 6000 В	0,14…0,25

 

Для машины с обмотками из прямоугольных проводов можно рассчитать достаточно точно, так как при проектировании заранее определяют местоположение каждого проводника в пазу.

В обмотках из круглого провода положение каждого проводника в пазу заранее определить нельзя. Кроме того, плотность размещения проводников в пазу непостоянна. Она зависит от усилий, прикладываемых обмотчиком при уплотнении проводников по мере укладки их в пазы. Опытом установлено, что при чрезмерно большой плотности укладки круглых проводов трудоемкость обмоточных работ неоправданно возрастает, а надежность обмотки резко ухудшается из-за возникающих при этом механических повреждений проводниковой изоляции.

Плотность укладки проводников в пазы оценивается технологи­ческим коэффициентом заполнения проводниками свободной от изоляции площади поперечного сечения паза:

. (3.2)

Числителем этого выражения является произведение площади квадрата, описанного вокруг изолированного элементарного проводника с диаметром на число всех элементарных проводников в пазу , а знаменателем — площадь поперечного сечения паза, свободная от изоляции т. е. та площадь, в которой располагают­ся проводники обмотки. Коэффициент обычно называют коэффи­циентом заполнения паза. Он характеризует только технологичность укладки обмотки из круглого провода, а не степень использования объема паза для размещения проводников обмотки. Так, при одной и той же плотности укладки обмотки будет одинаков для обмоток машин с разной толщиной пазовой или проводниковой изоляции, при двухслойной или однослойной обмотках и т. п.

В современном электромашиностроении плотность укладки обмотки стремятся выполнить такой, чтобы был в пределах 0,7…0,75, причем меньшие значения — в машинах с числом полюсов, равным двум.

Следует отметить, что увеличение числа элементарных проводников в одном эффективном, т. е. применение обмоточного провода меньшего диаметра при прежней площади эффективного проводника, приводит к некоторому возрастанию коэффициента заполнения, и наоборот. Это объясняется тем, что толщина изоляции обмоточного провода остается постоянной при сравнительно больших изменениях диаметра круглых обмоточных проводов (см. приложение П3).

 

ЭЛЕМЕНТЫ СХЕМ И ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВЫВОДОВ ТРЕХФАЗНЫХ ОБМОТОК

 

Основным элементом обмотки электрической машины является виток. Несколько последовательно соединенных витков, находящихся в одних и тех же пазах, объединяют между собой общей корпусной изоляцией, в результате чего образуется катушка обмотки. Каждую из сторон катушки располагают в одном пазу. Если весь паз занят стороной только одной катушки (стороны катушек располагают в один слой), то обмотку называют однослойной. Если в каждом пазу размещены стороны двух катушек, одна над другой, то обмотку называют двухслойной.

Несколько последовательно соединенных в соседних пазах, образуют катушечную группу, представляющую собой обмотку полюса или пары полюсов одной из фаз маши­ны. Число катушек в катушечной группе обозначают q. Так как q катушек располагают в соседних пазах, то одноименные стороны этих катушек занимают q пазов, образующих обмотку полюса одной фазы машины.

В одной катушечной группе все катушки могут быть соединены только последовательно, так как векторы ЭДС катушек, находящихся в различных пазах, сдвинуты относительно друг друга на пазовый угол и при параллельном соединении возникают большие уравнительные токи. Параллельное соединение катушек в одной группе применяют в некоторых обмотках крупных двухполюсных турбогенераторов.

Несколько соединенных между собой катушечных групп обра­зуют фазу обмотки. Катушечные группы в фазе соединяются по­следовательно, параллельно или смешанно, последовательно-па­раллельно. Количество катушечных групп в каждой из фаз зависит от числа полюсов и типа обмотки. Число параллельных ветвей при соединении катушечных групп определяют при расче­те обмоток.

Концы фаз в большинстве случаев внутри машины не соединяют, а подводят к зажимам коробки выводов все начала и все концы фаз, что позволяет включать машины на два напряжения сети, сое­диняя фазы в звезду или в треугольник. Напряжение, приходящееся на фазу обмотки статора, при этом не изменяется.

Изображение схемы обмотки.Порядок соединения между собой отдельных катушек, катушечных групп и фаз обмотки задают в технической документации в виде чертежа, который называют схемой обмотки. При вычерчивании схем принят ряд условностей: чертеж с изображением схемы обмотки выполняется без соблюдения масштаба и не отражает никаких соотношений размеров машины и обмотки и ее частей; каждая катушка изображается одной ли­нией независимо от числа витков в ней и элементарных проводников в каждом эффективном проводнике; все катушки изображают в одной плоскости и т. п.

Рис. 3.11. Торцевая схема однослойной концентрической обмотки z =24, 2р = 4, а = 1

Известны несколько способов изображения схем, из которых наибольшее распространение получили так называемые развернутые и торцевые схемы. Торцевая схема представляет собой как бы вид с торца на обмотанный сердечник (рис. 3.11). На ней хорошо прослеживаются положения лобовых частей катушек, но недостаточно места для изображения межкатушечных и межгрупповых соединений, что неудобно в сложных схемах, имеющих несколько параллельных ветвей.

Развернутые схемы представляют собой развертку статора или ротора с обмоткой и позволяют показать все соединения между эле­ментами обмотки — катушками и катушечными группами.

Фазная зона. Стороны катушек одной катушечной группы распределены в q лежащих друг за другом пазах. В симметричной m-фазной обмотке на каждом полюсном делении таких групп будет m по q пазов в каждой. Следовательно, стороны катушек, принадлежащих одной фазе, расположены на каждом полюсном делении τ в пазах, занимаю­щих 1/m-ю его часть, или [π D /(2рm) = τ/m]-ю часть окружности зазора, называемую фазной зоной. В обмотках трехфазных машин, построен­ных по такому принципу, фазная зона занимает дугу окружности, содержащую электрический угол τ/m = 180°/3 = 60°, поэтому такие обмотки называют обмотками с 60-градусной фазной зоной.

Иногда применяют обмотки, в которых m q пазов располагают на двух полюсных делениях. Фазная зона таких обмоток занимает 2τ/m-ю часть окружности, что соответствует электрическому углу 120° в трехфазных машинах. Такие обмотки называют обмотками с 120-градусной фазной зоной.

В большинстве трехфазных машин общего назначения применя­ют обмотки с 60-градусной фазной зоной. Однако встречаются и машины с обмотками, имеющими 120-градусную фазную зону. На­пример, в многоскоростных асинхронных двигателях с полюсно-переключаемой обмоткой при включении на большее число полюсов обмотка имеет 60-градусную фазную зону, а при включении на работу с меньшим числом полюсов — 120-градусную фазную зону.

Ниже рассматриваются наиболее распространенные схемы обмоток с 60-градусной фазной зоной. Принципиально схемы обмоток со 120-градусной фазной зоной не отличаются от рассматриваемых ниже, однако при их составлении и расчете обмоточных коэффициентов необходимо учитывать особенности этого вида обмоток.

Обозначение выводов обмоток трехфазных машин. В настоящее время действуют две системы обозначений выводов обмоток электрических машин. Одна из них, установленная ГОСТ 183—74, сохраняется для разработанных до 1987 г. и модернизируемых машин. Выводы обмоток этих машин обозначают буквами русского алфавита: обмоток статора — С, обмоток ротора асинхронных двигате­лей — Р, обмоток возбуждения синхронных машин — И. Цифрами после букв обозначают начала и концы фаз: первой фазы соответственно 1 и 4, второй фазы 2 и 5, третьей фазы 3 и 6. В табл. 3.13 приведены установленные ГОСТ 183—74 обозначения в зависимости от числа выводов и схемы соединения обмоток. Обозначения должны быть нанесены непосредственно на концы выводов: на кабельные наконечники, шинные концы или специальные обжимы, плотно за­крепленные на выводах.

 

 

Таблица 3.13. Обозначения выводов обмоток электрических машин переменного тока, разработанных до 1987 г. и модернизируемых (ГОСТ 183 – 74)

 

Наименование и схема соединения обмотки	Число выводов	Наименование фазы или вывода	Обозначение выводов
начало	конец
Обмотка статора: Открытая схема		Первая фаза	С1	С4
Вторая фаза	С2	С5
Третья фаза	С3	С6
Соединение звездой	3 или 4	Первая фаза	С1
Вторая фаза	С2
Третья фаза	С3
Нулевая точка
Соединение треугольником		Первый вывод	С1
Второй вывод	С2
Третий вывод	С3
Обмотка возбуждения (индукторов) синхронных машин			И1	И2
Обмотка фазного ротора асинхронных двигателей		Первая фаза	Р1
Вторая фаза	Р2
Третья фаза	Р3

 

 

Продолжение табл. 3.13

Наименование и схема соединения обмотки	Число выводов	Наименование фазы или вывода	Обозначение выводов
Схема звезда		Первая фаза	Р1
Вторая фаза	Р2
Третья фаза	Р3

 

Примечания: 1. В чертежах электрических схем соединения обмоток с 6 выводными концами (в рисунках на свободном поле схемы) допускается применение двойных обозначений (С1C6; C2C4; C3C5) при соединении фаз в треугольник и тройного обозначения (С4С5С6) точки звезды (нулевой точки) при соединении фаз в звезду.

2.Выводы составных и секционированных обмоток статором машин следует обозначать теми же буквами, что и простые обмотки, но с дополнительными цифрами впереди букв. Например, выводы первой обмотки (первой секции) первой фазы; начало 1С1, конец 1С4, выводы второй обмотки (секции) первой фазы: начало 2С1, конец 2С4.

3. Контактные кольца ротора асинхронных двигателей обозначают также, как присоединенные к ним выводы обмотки ротора, при этом расположение колец должно быть в порядке цифр, указанных в таблице, а кольцо 1, соединенное с выводом Р1, должно быть наиболее удаленным от обмотки ротора.

В машинах малых размеров, в которых буквенно-цифровые обозначения затруднены из-за недостатка места, ГОСТ разрешает использовать цветовые обозначения (табл. 3.14) проводами с разноцветной изоляцией, красками и т. п.

Таблица 3.14. Цветовое обозначение выводов обмоток статора трехфазных машин переменного тока

Схема соединения обмотки	Число выводов	Наименование фазы или вывода	Цветовой код выводов
начало	конец
Открытая схема		Первая фаза	Желтый	Желтый с черным
Вторая фаза	Зеленый	Зеленый с черным
Третья фаза	Красный	Красный с черным
Звезда	3 или 4	Первая фаза	Желтый	-
Вторая фаза	Зеленый	-
Третья фаза	Красный	-
Нулевая точка	Черный	-
Треугольник		Первый вывод	Желтый	-
Второй вывод	Зеленый	-
Третий вывод	Красный	-

 

Для машин, разработанных после 1 января 1987 г., установлена система обозначений выводов обмоток (ГОСТ 26772—85), соответствующая международным стандартам. По этой системе (табл. 3.15) выводы обозначают буквами латинского алфавита: первой фазы об­мотки статора — буквой U, второй фазы — буквой V, третьей фазы — буквой W; выводы обмотки ротора соответственно по фазам — буквами K, L и М; выводы обмотки возбуждения синхронных машин — буквой F. Начала и концы фаз обозначаются соответствен o цифрами 1 и 2, стоящими после букв. При наличии промежуточных выводов они обозначаются буквой, определяющей фазу, и последующими цифрами: 3, 4и т. д.

Таблица 3.15. Обозначение выводов обмоток электрических машин переменного тока, разработанных после 1.01.1987 г. (ГОСТ 26772—85)

 

Наименование и схема соединения обмотки	Число выводов	Наименование фазы или вывода	Обозначение выводов
начало	конец
Обмотка статора:
открытая схема		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		Первый вывод	U
Второй вывод	V
Третий вывод	W
секционированная обмотка		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		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		Первый вывод	K
Второй вывод	L
Третий вывод	М
Обмотка возбуждения синхронных машин		-	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, Vи W. При соединении обмоток в звезду на схемах допускается обозначение начал фаз UI, VI, W1и 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 a z ⁼ 2π p /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 2 q 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.

ОБМОТОЧНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ

 

Обмоточный коэффициент k_обучитывает уменьшение ЭДС pa cпределенной 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_обможет 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; β — 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 = s i n () (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 па