Соединение катушечных групп

Образование параллельных ветвей статорных обмоток синхронных машин

. Естественно, что обмотку с таким числом проводников в пазу выполнить нельзя. Если взять по одному проводнику в пазу, то этим мы уменьшим общее число витков обмотки. В таком случае для получения оцределенной э. д. с необходимо повысить величину магнитного потока. Если же оставить величину потоке без изменения, то э. д. с. машины уменьшится. Этого можно избежать, взяв 3 параллельные ветви и по 4 проводника в пазу.

При образовании параллельных ветвей необходимо следить за тем, чтобы э. д. с. ветвей были равны по величине и направлению в каждый момент времени и чтобы активное и индуктивное сопротивления ветвей также были равны. Только при соблюдении этих условий напряжение параллельных ветвей будет одинаковым и по обмотке не будет проходить уравнительный ток. Вполне очевидно, что э. д. с. ветвей будут равны по величине и направлению только в том случае, если число витков будет одинаковым и стороны катушек ветвей будут находиться в магнитном поле в абсолютно одинаковых условиях. Для равенства сопротивления ветвей лобовые части катушек должны быть одинаковыми.

Кроме того, при выполнении параллельных ветвей необходимо иметь в виду, что при эксплуатации машины часто нарушается равенство магнитных сопротивлений потоков полюсов. Допустим, что вследствие износа вкладышей воздушный зазор между статором и ротором оказался не одинаковым — вверху зазор стал больше, чем внизу, тогда магнитный поток полюса, находящегося в верхнем положении, будет встречать большое сопротивление, и поэтому он будет меньше потока полюса, находящегося в этот момент в нижнем положении. Если мы одну параллельную ветвь образуем из катушечных групп, лежащих вверху, а другую — из лежащих внизу, то э. д. с. ветвей будет неодинаковой. Внутри обмотки под влиянием разности э. д. с ветвей начнут циркулировать уравнительные токи, которые выравняют потоки полюсов но будут нагревать обмотку и уменьшать коэффициент полезного действия машины. Исходя из этого, рекомендуется в синхронных машинах параллельные ветви образовывать из катушечных групп, равномерно распределенных по статору. В крупных машинах для уменьшения магнитного одностороннего притяжения параллельные ветви следует создавать из соседних катушечных групп.

Рассмотрим образование параллельных ветвей одной фазы обмотки четырехполюсной синхронной машины, считая магнитный поток полюсов ротора одинаковым по величине и характеру распределения магнитной индукции.

Так как на каждую пару полюсов приходится по одной катушечной группе, то рассматриваемая обмотка будет иметь две катушечные группы, которые отстоят друг от друга на 2т и по способу соединения сторон катушек одинаковы. Э. д. с. этих катушечных групп равны друг другу по величине и по фазе (см. рис. 2-8). При последовательном соединении их получим одну ветвь (а = 1), при параллельном — две ветви (а = 2).

Если лобовые части катушек одинаковы по своему выполнению и длине, то активное и индуктивное сопротивления катушечных групп будут равны, и в этих случаях катушечные группы можно соединить между собой параллельно и получить две параллельные ветви. В тех случаях, когда лобовые части катушек двух катушечных групп выполнены различно, при параллельном соединении катушечных групп в обмотке будет циркулировать уравнительный ток. Чем больше отличаются сопротивления катушечных групп, тем больше уравнительный ток.

Таким образом, в однослойной обмотке с р катушечными группами в каждой фазе (не учитывая уравнительных токов) всегда можно получить а = р параллельных ветвей, для чего все катушечные группы фазы надо соединить параллельно, а катушки в катушечной группе — последовательно.

  также соединены вместе и образуют конец фазы К. Но в некоторых случаях необходимо иметь число параллельных ветвей а больше числа пар полюсов р, например а = 2р. Тогда, очевидно, нужно катушки катушечных групп соединить между собой не последовательно, а в две параллельные ветви. Рассмотрим эту возможность увеличения числа параллельных ветвей, задаваясь различным числом катушек в группе.

Предположим, что катушечная группа имеет две катушки (рис.2-16, а).

так как рас-

  что отмечено знаком минус.

Результирующая э. д. с. катушек 1 и 2 при согласном соединении сторон соответственно равна:

Учитывая предыдущие равенства, получим

Аналогично этому

Таким образом, э. д. с. всех катушек оказываются равными, т. е.

Итак, мы можем получить а — 2, соединяя катушки в катушечной группе последовательно, и а = 4 (рис 2-16, б), соединяя

все катушки параллельно; при этом нужно иметь в виду, что при а = 4 сопротивления катушек 1 и 3 больше, чем катушек 2 и 4 (рис. 2-16, а), что является причиной возникновения уравнительных токов. Следовательно, соединения для получения а = 4 следует по возможности избегать.

  то обмотка позволяет получить а = 4 (рис. 2-17, б).

Предположим теперь, что катушечные группы имеют по три катушки (рис. 2-18, а). В этом случае катушка 2 имеет диаметральный шаг, и поэтому ее э. д. с. больше, чем э. д. с катушек 1 и 5, у которых шаг не диаметральный и использование магнитного потока полюса ротора хуже. Таким образом, эта обмотка позволяет получить только а = 2 (рис. 2-18, б).

Если катушечная группа имеет четыре катушки, то, согласно рис. 2-19, а, э. д. с катушки 1 равна э. д. с катушки 4, а э. д. с катушки 2

д.             д. с, катушки 3. Поэтому, соединяя катушки каждой группы в две параллельные ветви, на пример, соединяя последовательно в одну ветвь катушки 1,2, а в другую 3,4 (рис. 2-19,6), мы получим а = 2р = 4.

Так как

то можно сторону а соединить со стороной и вместо стороны з, сторону б соединить со

  стороной к вместо стороны ж, а стороны ж из соединить соответственно со сторонами м и л (рис. 2-20). Как и в предыдущем случае, обмотка позволяет получить а — 2р = 4.