Двухслойные петлевые обмотки статора АД с укороченным шагом

Двухслойные укороченные обмотки широко используются при изготовлении АД любой мощности и частоты вращения. Их преимущества заключаются в следующем:

1) экономия обмоточной меди за счет укорочения длины лобовых частей;

2) облегчение укладки секций в пазы, особенно у малополюсных машин (быстроходных АД);

3) получение близких к синусоиде кривых магнитного потока и э.д.с. обмотки.

В дополнение к основным параметрам исполнения однослойных обмоток статора, для двухслойных катушек добавляют величину укорочения секции в пазах ε и ширину у катушки в пазах, причем τ=у+ε. Оптимальное значение ширины у катушки принимают равным у_опт=(0,8...0,86)τ.

На рис. 2.9, а приведена схема укладки с паза 1 по паз 21 двухслойной обмотки фазы А с укороченным на ε=3 паза шагом. На один полюс, в соответствии с (2.10) при общем количестве пазов z=72 и числе пар полюсов р_П=2 приходится τ=18 пазов. На одну сторону фазной катушки в соответствии с (2.11) приходится 6 пазов. Ширина у катушки в пазах (расстояние между сторонами секции) составляет

y = τ – ε = 18 – 3 = 15.

В соответствии с величиной у=15 левая сторона 1-й секции катушки фазы А располагается в 1-ом пазу, а правая сторона — в 1+15=16-ом пазу. Левая сторона последней 6-й секции располагается в 6-ом пазу, а правая сторона — в 6+15=21-ом пазу.

Катушка фазы В сдвинута в пазах относительно катушки фазы А на пазов, и первая секция катушки фазы В укладывается в 1+12=13-й паз. Аналогичным расчетом устанавливаем, что катушка фазы С начинается с 25-го паза.

На рис. 2.9, б приведены графики идеальных по форме полей Ф_А(х), Ф_В(х) и Ф_С(х) фазных обмоток. На линейной развертке внутреннего круга статора помещается две волны синусоиды.

На рис. 2.9, а приведена схема укладки с паза 37 по паз 60 однослойной обмотки фазы А. Видна разница в исполнении одно- и двухслойных обмоток статора.

На рис. 2.10, в приведена схема укладки по пазам обмотки фазы А в два слоя. Эта обмотка при показанных направлениях тока в ней создаст направленное вверх поле, которое является северным полюсом. Левые стороны секций катушек уложены на дно паза (в первый слой), начиная с 1-го, а правые стороны – во второй, верхний слой паза, начиная с 16-го. Между проводниками двух слоев располагается изоляционная прокладка. Также проложены прокладки по всему периметру паза. Паз, заполненных в два слоя, закрывается клинообразной распоркой. Катушка фазы А, создающая южный полюс, укладывается с 1+τ=1+18=19-го паза в первый слой. Далее следуют еще пять секций катушки до 24-го паза. Катушки северного и южного полюсов фаза А перекрываются в тех пазах (ε=3), располагаясь в двух слоях.

По всем секциям катушки фазы А, соединенных между собой последовательно, протекает один и тот же ток. Строим графики магнитных полей контуров, обращенных как к северному, так и к южному полюсу. Контур, образованный сторонами, уложенными в пазы 6 и 16, с единичным током в нем, создает поле интенсивностью +1 (рис. 2.10, б). С той же интенсивностью +1 создают поле контура, уложенные в пары пазов 5-17 и 4-18. В пару пазов 3-19 уложены две стороны секций, поэтому ими создается поле интенсивностью +2. Аналогично строится картина полей для южного полюса (рис. 2.10, г).

Результаты суммирования полей контуров, обращенных вверх (рис.2.10,а) и вниз (рис.2.10,г) дают суммарное поле (рис.2.10,д) катушки фазы А вдоль развертки круга статора. По числовым значениям (рис.2.10,д) построен график магнитного поля катушки фазы А статора (рис.2.10,е). Видно, что этот график по форме близок к синусоиде и, в частности, в нем присутствуют особенности синусоидального графика:

- при переходе синусоиды через ноль ее наклон максимальный (скачки графика поля составляют две единицы);

- в районе максимума синусоиды ее значение практически не меняется (отсутствуют скачки графика поля).

Таким образом, двухслойной обмоткой с укороченным шагом можно создавать поле обмоток практически идеальной формы.

На рис.2.11 приведен вид сверху на схемы укладки по пазам всей катушки обмотки фазы А, содержащей 4 полюса (р_П=2, а число полюсов 2р_П=4). Стороны секций, расположенные в верхнем ряду, показаны сплошными линиями, а в нижнем – пунктирными. Полюсные секции катушек могут соединяться как последовательно (рис.2.11,а), так и последовательно-параллельно (смешанно) (рис.2.11,б), где а – число параллельных ветвей, Н и К – начала и концы секций. Отдельные полюсные катушки соединяются между собой так, чтобы у смежных (соседних) катушек обходы их по направлению протекания тока были бы встречными (по часовой и против часовой стрелки). Такое соединение гарантирует то, что соседние полюса катушек будут противоположными с чередованием N – S – N – S - . Именно по этой причине конец К1 первой полюсной катушки соединен с концом К2 второй полюсной катушки.

Вопросы и задания

1. Какие преимущества имеет двухслойная обмотка статора с укороченным шагом?

2. Приведите расчет-обоснование размеров секций, полюсной катушки и правила укладки ее в пазы статора.

3. Поясните схему укладки в пазы секций полюсной катушки в два слоя.

4. Поясните вычисления интенсивности полей контуров полюсных катушек и вычисления полного поля катушки.

5. Как соединяются между собой полюсные катушки статора?

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: