2.1 Обоснование схемы обмотки

Общие сведения о трехфазных обмотках

Два проводника, расположенных в пазах, отстоящих друг от друга на шаг у и соединенные между собой, образуют простейший контур-виток. Каждый виток может состоять из нескольких параллельных (элементарных) проводников. Совокупность последовательно соединенных витков, уложенных в одну и ту же пару пазов, образует катушку (или секцию). Проводники катушки, лежащие в одном и том же пазу, называются стороной катушки. Расстояние между сторонами катушки называется шагом обмотки у и выражается в долях полюсного деления или в зубцовых делениях.

Шаг у, равный полюсному делению ф, называется диаметральным или полюсным (у = ф). Если у < ф, шаг укороченный, если у > ф, шаг удлиненный; разность ф - у называется укорочением. Совокупность катушек одной и той же фазы, расположенных в соседних пазах и соединенных последовательно, образует катушечную группу. Соединенные последовательно, параллельно или последовательно-параллельно катушечные группы образуют обмотку фазы. В трехфазной обмотке обмотки фаз соединяются в треугольник (Д) или звезду (Y).

Расположенные в соседних пазах стороны катушек одной катушечной группы занимают q зубцовых делений и образуют фазную зону с углом б. Трехфазные обмотки выполняются с фазными зонами б = р / 3 (шестизонные обмотки) и б = 2р / 3 (трехзонные обмотки). Если число пазов на полюс и фазу q дробное, то обмотка называется дробной.

Обмотки переменного тока подразделяются на однослойные и двухслойные.

В современных машинах переменного тока применяются преимущественно двухслойные обмотки.

В двухслойных обмотках стороны катушек лежат в пазах в два слоя, и каждая катушка одной стороной лежит в верхнем, а другой стороной - в нижнем слое. При этом все катушки имеют одинаковые размеры и форму.

Применение двухслойной обмотки объясняется следующими ее преимуществами:

1) возможностью укорочения шага на любое число зубцовых делений, что выгодно с точки зрения подавления высших гармоник ЭДС и НС обмоток и уменьшения расхода обмоточного провода;

2) одинаковыми размерами и формами всех катушек, что упрощает и облегчает изготовление обмоток;

3) относительно простой формой лобовых частей катушек, что также упрощает изготовление обмотки.

Двухслойные обмотки переменного тока делятся на петлевые и волновые, которые в электромагнитном отношении равноценны.

Статорные же обмотки асинхронных двигателей выполняются только петлевыми.

По виду обмотки подразделяются на всыпные обмотки с мягкими катушками и обмотками с жесткими катушками или полукатушками. Мягкие катушки изготавливаются из круглого медного или алюминиевого провода. Такие катушки наматываются на шаблоны, где им придается предварительная форма, и затем укладываются в предварительно изолированные трапецеидальные пазы. После укладки катушки и закрепления их в пазах с помощью клиньев или крышек производится формовка лобовых частей и бандажирование. Междуфазовые изоляционные прокладки устанавливаются в процессе укладки обмоток. Обмотанный таким образом статор подвергается пропитке. Весь процесс изготовления всыпных обмоток может быть полностью механизирован.

Жесткие катушки (или полукатушки) изготавливаются из прямоугольного изолированного провода. Окончательная форма придается катушкам до укладки. Корпусная и междуфазовая изоляции частично наносятся непосредственно на катушки, которые затем либо пропитываются или компаундируются, либо склеиваются до укладки в пазы. После этого катушки укладываются в полуоткрытые или открытые предварительно изолированные пазы статора, закрепляются и подвергаются окончательной пропитке.

Всыпные обмотки имеют следующие преимущества перед обмотками с жесткими катушками:

1) возможность полной механизации всего процесса изготовления;

2) меньшая длина и вылет лобовых частей, а следовательно, и меньшие потери, более высокий КПД, меньшая длина активной части машины;

3) более благоприятная с точки зрения использования зубцовой зоны трапецеидальная форма паза;

4) меньшее открытие паза, обеспечивающее меньшие пульсации потока в воздушном зазоре, то есть меньшие добавочные потери и намагничивающий ток;

5) большая производственная технологичность: намотка катушечных групп, в ряде случаев и обмоток фаз, производится без разрыва, то есть меньшее число паек, возможность укладки обмотки в пазы сердечника без корпуса облегчают и удешевляют обмотку и пропитку.

В силу этих достоинств мягкие всыпные обмотки дешевле и менее трудоемки.

Достоинствами жестких обмоток являются больший коэффициент заполнения за счет применения прямоугольных проводов и большая надежность, связанная с меньшей технологической дефектностью, так как в пазы укладываются готовые изолированные и проверенные катушки, которые подвергаются меньшим деформациям.

В силу указанных преимуществ всыпные обмотки являются предпочтительными для асинхронных двигателей на напряжение до 1000 В, мощностью до 100 кВт [6, стр. 402 - 403; 7, стр. 109 - 111, 118 - 120].