Принципы образования обмоток статора

ЛЕКЦИЯ № 14

Тема: Обмотки статора машин переменного тока.

Цель: Изучить принципы образования, расчета и построения обмоток статора машин переменного тока.

План: 1. Принципы образования обмоток статора.

2. Расчет и построение схемы обмотки статора.

3. Упрощенная схема обмотки статора.

Литература: 1. Бургардт К.А., Просужих Р.П.

«Корабельные электрические машины».

Часть 2. 1980., стр. 64-74, 86-93.

Лекция обсуждена и одобрена на заседании кафедры

Протокол № _____ от «_____» _____________200 г.

Преподаватель: Просужих Р.П.

Лекция № 14 Обмотки статора машин переменного тока.

Принципы образования обмоток статора.

Как было показано выше, простейшей трехфазной обмоткой статора являются три витка, сдвинутые относительно друг друга на 1/3 двойного полюсного шага или на 120° эл. Каждый виток представляет собой фазу обмотки.

В реальных машинах каждую фазу составляют из большего числа витков, которые делят на секции и катушечные группы.

Секция – это несколько витков, уложенных в одну пару пазов. Чтобы ЭДС сторон секции складывались, стороны секций располагают под полюсами противоположной полярности. Под каждым полюсом в трехфазной обмотке должны находится не менее трех секций разных фаз, как это показано на рисунке 1.

Расстояние между сторонами каждой из секций измеряется по окружности расточки статора числом зубцов (или пазов) и называется шагом секции

.

Здесь: Z – общее число пазов сердечника статора;

2р – число полюсов машин;

- полюсный шаг (полюсное деление).

Если секция состоит из нескольких витков, то все они соединяются последовательно.

Обычно каждая фаза обмотки состоит из нескольких секций. Это позволяет делать пазы не очень глубокими и широкими. Следовательно, под каждым полюсом должно быть несколько пазов каждой из трех фаз, которые составляют фазную зону. Порядок чередования фазных зон под всеми полюсами машины должен быть одинаков.

Каждая секция имеет следующие элементы:

- левая и правая активные части, которые расположены в пазах;

- передняя и задняя лобовые части, которые соединяют между собой активные части витков;

- выводные концы секции.

По внешнему виду и расположению выводных концов секции могут быть петлевыми и волновыми. На рисунке 2 показаны секции петлевой обмотки (слева) и волновой обмотки (справа).

По количеству витков в секции они делятся на катушечные, если в секции несколько витков, и стержневые, если в секции один виток.

Несколько последовательно соединенных секций, расположенных под одной парой полюсов, (q штук) составляют группу секций или катушечную группу. По этому признаку обмотки статора называют сосредоточенными, если q = 1, и распределенными, если q > 1.

Обмотки статора могут быть однослойными и двухслойными.

В однослойных обмотках проводники секции полностью заполняют два паза, предназначенные для этой секции. Поэтому общее число секций равно половине числа пазов статора.

В двухслойных обмотках одна сторона секции (левая) расположена в верхней половине паза (левого), а другая сторона секции – в нижней половине паза (правого). Таким образом, в каждой паре пазов статора помещается две секции, а общее число секций равно числу пазов статора Z.

Число пазов в одной фазной зоне называют «число пазов на полюс и фазу» и определяют по формуле , где m = 3 (число фаз).

Поскольку число электрических градусов по окружности расточки статора равно 2рp, то угол меежду соседними пазами равен .

Полюсный шаг по окружности расточки статора t выражают обычно числом пазов (или зубцов), приходящихся на один полюс (полюсное деление). Эта величина не обязательно равна целому числу пазов, тогда как шаг секции у всегда равен целому числу пазов.

Полюсный шаг (равен или не равен целому числу).

Шаг секции y (т.е. расстояние по окружности расточки статора между активными сторонами секции) всегда примерно равен полюсному шагу, но может быть диаметральным, когда соблюдается равенство , укороченным, если < t, или удлиненным при > t. Последнее означает, что в обмотках с укороченным или удлиненным шагом правые нижние стороны всех секций сдвинуты в сторону от положения диаметрального шага на e пазов. В этом случае в некоторых пазах могут находиться стороны секций, принадлежащих разным фазам.

Двухслойные обмотки дают некоторую экономию меди за счет укорочения длины лобовых частей, а главнoе, снижают влияние высших гармонических составляющих ЭДС и МДС. Удлинение шага также снижает влияние высших гармоник, но ведет к перерасαходу меди за счет лобовых частей.

Однослойные обмотки могут быть только диаметральными.

Из–за сильного влияния высших гармоник они не применяются в крупных машинах.

Катушечные группы, соединенные между собой последовательно или параллельно, образуют фазу обмотки. В свою очередь фазы соединяют между собой либо по схеме «звезда», либо по схеме

«треугольник». При этом выводы фаз обмотки статора обозначают:

Фаза А: начало С₁, конец С₄;

Фаза В: начало С₂, конец С₅;

Фаза С: начало С₃, конец С₆.

Чтобы трехфазная обмотка была симметричной, необходимо выполнить все три фазы обмотки совершенно одинаково и расположить их в пазах статора со сдвигом на 120° эл. Соответственно располагаются начало и конец фаз, которые затем выводят в коробку зажимов на панель зажимов.