Построение обмотки с диаметральным шагом

Для наглядности рассмотрим принцип выполнения статорной обмотки на примере схемы распределенной, двухслойной обмотки с одинаковыми катушками, полным шагом при целом числе пазов на полюс и фазу, трехфазного односкоростного асинхронного двигателя.

Статор имеет пазов электродвигателя Z= 24;

Число полюсов машины 2р = 4.

Расчетный шаг обмотки будет равен:

(2.1.1)

По условию принимаем шаг равным расчетному (без укорочения).

Чисто пазов на полюс и фазу находим по выражению:

(2.1.2)

т.е. каждая катушечная группа будет выполнена из двух секций. Число катушечных групп на одну фазу (для двухслойной обмотки):

(2.1.3)

Число катушечных групп в обмотке на три фазы:

(2.1.4)

Число электрических градусов, приходящихся на один паз:

, (2.1.5)

Принимаем число параллельных ветвей в схеме обмотки равным (а = 1)

По найденным обмоточным данным, приступаем к построению схемы обмотки. Начнем с раскладки катушечных групп по пазам. Для большей наглядности обмотку будем выполнять одинаковой (т.е. число витков в секции W_СЕK = 1).

Уложим обе секции (катушки) первой катушечной группы фазы А (рис. 2.1.1, а). Для этого одну активную сторону первой секции данной катушечной группы уложим в первый паз, тогда другую активную сторону этой секции следует уложить в 7' паз (т.е. через шаг 1 + 6), вторая секция соответственно займет пазы 2 и 8' (т.е. 2 + 6) (рис. 2.1.1, б). При это активные стороны секций в пазах 1 и 2 укладываются сверху, а в пазах 7' и 8' вниз. Вот почему они должны (по правилам черчения) быть показаны пунктирной линией. Обозначим начало первой катушечной группы фазы А – H_А1, а конец K_А1, вторая соответственно будет H_А2 – K_А2 и т.д.

а)

б)

Рисунок 2.1.1 – Промежуточное построение обмотки с диаметральным (полным) шагом

Секции второй, а также последующей третьей и четвертой катушечных групп фазы А

( ) сдвигаются относительно друг друга на 180 эл. градусов , т.е. в пазах этот сдвиг будет равен:

, (2.1.6)

Следовательно, вторая катушечная группа займет пазы: первая ее секция 7 и 13' (т.к. 7 + 6 =13, для сдвига на 180 эл. градусов) (рис. 2.1.2, а), вторая секция, соответственно 8 и 14' (рис. 2.1.2, б). Третья ка­тушечная группа займет пазы: 13 и 14 — 19' и 20', а четвертая: 19 и 20 – 1' и 2' (т.к. обмотки укладываются по кругу в расточке статора: 19 + 6 (шаг) = 25, число Z = 24, тогда 25 – 24 = 1 и т.д.) (рис. 2.1.2, в).

а)

б)

в)

Рисунок 2.1.2 – Промежуточное построение обмотки с диаметральным (полным) шагом

Исходя из требуемого чередования полюсов видно, что для получе­ния нужного направления токов в обмотке фазы А, катушечные группы должны быть со­единены К_А1 с К_А2, Н_А2 с Н_А3 и т.д., катушечные группы одной и той же фазы в двухслой­ных обмотках соединяются: конец предыдущей с концом последующей катушки, а начало - с началом, пока не будут соединены все катушечные группы обмотки данной фазы (рис. 2.1.3)

Рисунок 2.1.3 – Соединение катушечных групп фазы А при, а = 1 обмотки с диаметральным (полным) шагом

Катушечные группы фазы В, соответственно с условием, сдвигаем на 120 эл. гра­дуса относительно обмотки фазы А или в пазах:

, (2.1.7)

Следовательно, уложим первую катушечную группу фазы В в 5 и 6 паз (верхние ак­тивные стороны секций), 11' и 12' пазы (нижние), т.к. 5 + 6 (шаг) = 11, а 6 + 6 = 12 (рис. 2.1.4, а). Вторая катушечная группа лежит в 11 и 12 пазы (верхние стороны), в 17' и 18' (нижние). Третья катушечная группа – 17 и1 8 (верхние), в 23' и 24' (нижние стороны) и наконец, чет­вертая катушечная группа ляжет 23 и24 (верхние стороны секций), 5' и 6' ( нижние актив­ные стороны). Обозначим по порядку начала (Hв₁, Нв₂, Нв₃ и т.д.) и концы (Кв₁ Кв₂, Кв₃ и т.д.) катушечных групп и проведем соединение их в схему трехфазной обмотки, аналогич­но как в фазе А. (рис. 2.1.4, б).

а)

б)

Рисунок 2.1.4 – Промежуточное построение обмотки с диаметральным (полным) шагом

Катушечные группы фазы С относительно катушечных групп фазы В сдвинутся в пространстве расточки статора на 120 эл. градуса, а относительно катушечных групп фазы А на 240 эл. градуса, тогда по пазам первая катушечная группа фазы С относительно фазы А будет сдвинута по пазам:

(2.1.8)

т..е. четыре катушечные группы фазы С лягут в пазы 9 и 10 (верхние) - 15' и 16' (низ) (рис. 2.1.4, б), 15 и 16, (верх) - 21' и 22' (низ), 21 и 22 (верх) - 3' и 4' (низ), 3 и 4 (верх) - 9' и 10' (низ).

Уложив катушечные группы всех трех фаз ( ), получим вид схемы при­веденной на (рис. 2.1.5). Обозначим по порядку начала (Hс₁, Нс₂, Нс₃ и т.д.) и концы (Кс₁ Кс₂, Кс₃ и т.д.) катушечных групп и проведем соединение их в схему трехфазной обмотки, аналогич­но как в фазе А и В.

На (рис. 2.1.5) приведена схема соединения рассчитанной обмотки при а=1.

Покажем направление токов в активных сторонах секций обмоток всех трех фаз и по­кажем положение полюсов в момент времени t₁.

Для этого строится векторная диаграмма фазных токов двигателя в произвольно вы­бранный момент времени, например, t = t₁ (рис. 2.1.7).

Как видно из диаграммы, в принятый момент времени (t₁) в фаза A и В токи имеют одно направление, а ток фазы С направлен противоположно им, при этом I_a + I_b + I_c = 0 (закон Кирхгофа). Указанная закономерность сохраняется постоянно в любой момент времени. В соответствии с векторной диаграммой указываем направление токов в секциях обмотки электрической машины, что определяет положение полюсов (рис. 2.1.6).

Рисунок 2.1.5 – Промежуточное построение обмотки с диаметральным (полным) шагом

N

N

S

S

Рисунок 2.1.6 – Развернутая схема двухслойной статорной обмотки с полным шагом, при 2р=2, Z=24, а=1, у=6, q=2, α=30 эл. град.,

Рисунок 2.1.7 – Векторная диаграмма фазных токов