Меню сайта

Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Обмотока машин постоянного и переменного тока

  Э. Д. С. Катушечной группы

В двухполюсной машине необходимое число витков можно было бы получить от одной катушки, в четырехполюсной — от двух катушек, расположенных друг от друга на расстоянии двух полюсных шагов. В машине с 2р полюсами необходимое число витков можно осуществить в виде р катушек. На практике наматывают 2р, Зр, 4р и Ър и т. д. катушек и тем самым уменьшают число витков в катушках в 2, 3, 4, 5 и т. д. раз. Это объясняется тем, что если бы мы намотали только р катушек, то число витков в них оказалось бы очень большим. Пазы статора получили бы такие размеры, что потребовалось бы увеличить габариты машины. Кроме того, объем тока в пазу (произведение тока на число активных проводников в пазу) стал бы настолько большим, что обмотка могла бы перегреться. Если же каждую из/? катушек разбить на несколько катушек с меньшим числом витков и поместить их рядом друг с другом в соседних пазах, то как в отношении габаритов машины, так и в отношении нагрева обмотки положение значительно улучшится.

На рис. 2-8 показано выполнение обмотки четырехполюсной машины в виде р групп катушек, причем на рис. 2-8, а группа состоит из одной катушки, а на рис. 2-8, б — из трех катушек.

В дальнейшем такие группы катушек будем называть катушечными группами.

С другой стороны, с увеличением числа катушек обмотки увеличивается стоимость обмоточных штамповочных работ и количество наиболее дорогого материала — изоляции, что приводит к удорожанию машины.

Таким образом, с одной стороны, желательно увеличивать число катушек, а с другой— уменьшать. Отсюда выбор числа катушек является сложным вопросом, требующим учета многочисленных обстоятельств, что и входит в непосредственную задачу проектирования машины. Для нас важно знать, что на каждую пару полюсов и на каждую фазу берут несколько катушек.

Здесь нужно отметить, что существуют обмотки (о них будет сказано ниже), в которых число катушек под различными парами полюсов берется неодинаковым, а также обмотки, в которых не все катушки катушечной группы располагаются в соседних пазах.

большую часть периода будут иметь одинаковое направление.

  Поэтому, если какую-либо сторону, например Я1? принять в электрическом отношении за начало, то стороны Я2 и Я3 также

концами. Вследствие этого при последовательном соединении катушек нужно конец первой катушки соединить с началом второй, конец второй с началом третьей и т. д.

Предположим, что мы сторону а одной катушки (рис. 2-10) заменили д сторонами д катушек, причем все эти стороны легли в пазы, заключенные на участке статора 1—2. Тогда для замены остальных сторон б, в и г мы должны взять по д сторон и расположить их в пазах, занимающих участки статора 3—4, 5—6 и 7—8. При этом расстояние 1—3, 1—7, а также 3—5 и 5—7 должно равняться полюсному делению т, а ширина каждого из участков 3—4, 5—6 и 7—8 должна быть равна ширине участка 1—2. При таком расположении сторон катушек они будут находиться в одинаковых магнитных условиях, и результирующая э. д. с. будет наибольшей.

При образовании катушечной группы можно любую сторону катушек на участке 1—2 соединить с любой стороной катушек участка 3—4 или 7—5. Часть сторон катушек участка 1—2 можно соединить с частью сторон катушек участка 3—4, а оставшуюся часть — со сторонами катушек 7—8.

Участки статора, на которых располагаются стороны катушечных групп одной фазы, носят название фазных зон или фазных участков.

, а правые через

  . Расстояние между сторонами этих катушек возьмем равным полюсному шагу т.

Число активных проводников в каждой стороне катушки будет

  максимальны. Тогда э. д. с. катушки

и

Тогда э. д. с. катушек 1, 2, 3 и 4 будут:

Э. д. с катушечной группы, очевидно, будет равна сумме э. д. с всех четырех катушек:

Отношение э. д. с. катушечной группы к э. д. с. одной катушки с тем же числом витков называется обмоточным коэффициентом распределения — он всегда меньше единицы.

и катушка 4 из сторон

  . В этом случае катушки имеют различную ширину, отличную от полюсного шага.

Тогда э. д. с. катушек будет:

оставалось неизменным, то не

и образовать из них катушку.

Развернем на плоскость статор (см. рис. 2-10). Будем считать магнитный поток распределенным синусоидально (рис. 2-13).

Так как расстояние между фазными участками обмотки 1—2, 3—4, 5—6 и 7—8 равно полюсному шагу, и магнитный поток полюсов распределяется по кривым одинакового вида, магнитные индукции в точках расположения 5, 6, 7, 8 и в точках 13, 14, 15, 16 будут соответственно равны.

Так как это равенство справедливо для любого момента времени, то будут равны в каждый момент времени э. д. с этих сторон. Тогда катушку а — б мы можем заменить четырьмя катушками; катушкой 1 со сторонами 1 и 16, катушкой 2 со сторонами 2 и 15, катушкой 3 со сторонами 3 и 6 и катушкой 4 со сторонами 4 и 5. Точно так же катушку в — г можно заменить катушками 5, 6, 7 -и. 8 со сторонами соответственно 8 и 9, 7 и 10, 11 и 14, 12 и 13.

Таким образом, пря образовании катушек мы можем их стороны брать на разных фазных зонах, следя лишь за тем, чтобы сумма магнитных индукций в точках расположения сторон была равна сумме индукций при расположении сторон на одном фазном участке. В нашем случае (рис. 2-13) должно иметь место равенство:

, а в нескольких катушках (д > 1), приводит к

уменьшению э. д. с, вследствие чего для компенсации этого уменьшения необходимо увеличивать число витков, а тем самым и расход меди на изготовление обмотки.

Рассмотрим теперь образование катушечных групп в случае симметричного, но не синусоидального распределения магнитной индукции (рис. 2-14).

Предположим, что магнитная индукция распределяется по кривой 2. Для упрощения заменим кривую магнитного поля 1 двумя синусоидальными кривыми 2, и 3. Кривая 2 представляет собой распределение индукции главного поля и является основной синусоидой, основание которой равно полюсному шагу т. Основание кривой 3 в пять раз меньше полюсного шага т. Синусоида 3 является кривой распределения высшей гармоники магнитного поля. Результирующее действие этих полей (2 и 3) в отношении индуктирования э. д. с. одинаково с действием поля 2. Влияние главного магнитного поля на э. д. с. катушечной группы мы рассмотрели выше, что же касается влияния высших гармоник поля, то из рис. 2-14 видно, что в зависимости от соотношения между шириной фазного участка и полюсным шагом высшей гармоники (кривая 3) стороны катушек одного фазного участка могут всегда попадать под различную полярность гармоники поля. Это приводит к тому, что в сторонах катушки высшая гармоника будет индуктировать э. д. с. различного направления и результирующая э. д. с. станет небольшой. Так, например, для рассматриваемого момента времени э. д. с. в крайних сторонах 2 и 4 катушечной группы имеет противоположное направление по сравнению с э. д. с. в средних ее сторонах 2 и <3.

При смещении поля, например вправо, стороны 1 и 2 могут попасть под магнитный поток одной полярности, а стороны 3 и 4 под поток другой полярности, вследствие чего э. д. с сторон 1 и 2, будут противоположны по направлению э. д. с. сторон 3 и 4. Таким образом, и в этом положении потока результирующая э. д. с. всех сторон катушечной группы от поля высшей гармоники будет небольшой. Поэтому во всех случаях, когда полюсный шаг высшей гармоники меньше ширины фазного участка, мы получаем

особенно сильное уменьшение э. д. с, индуктируемой этой гармоникой магнитного потока, что улучшает кривую э. д. с и является достоинством обмотки.

Обычно ширина фазной зоны составляет 1/3 полюсного шага основной гармоники т, поэтому влияние высших гармоник 5, 7 и т. д. на э. д. с. катушечной группы сильно ослабляется. Действие гармоники 3, шаг которой равен 1/3 т, т. е. ширине фазной зоны, также будет ослаблено.

Таким образом увеличение числа катушек в катушечной группе делает э. д. с. более синусоидальной и является одним из способов улучшения формы кривой э. д. с. машины.