Однослойные обмотки с не сплошной фазной зоной

Существуют обмотки, у которых не все стороны катушек одной фазной зоны размещаются в соседних пазах. Некоторые стороны катушек размещаются на фазных зонах соседних фаз. Такие обмотки называют обмотками с несплошными фазными зонами. Вполне очевидно, что эти обмотки можно выполнить только катушками с укороченным шагом. Поэтому часто эти обмотки называют обмотками с укороченным шагом.

На рис. 2-36, а показана четырехполюсная машина с четырьмя катушечными сторонами на фазную зону. Схема обмотки составлена таким образом, что две стороны оставлены на своей фазной зоне, а две другие помещены в соседние.

На рис. 2-36, в приведены те же синусоиды (только на одно полюсное деление т) и показано распределение сторон одной фазы обмотки со сплошной фазной зоной. Сравнивая рис. 2-36, б и в, можно для обмотки с несплошной фазной зоной сделать следующее заключение:

1.             Э. д. с от основной синусоиды уменьшается, так как сумма индукций 1 + 2 + 3 + 4 на рис. 2-36, б меньше суммы индукций

  на рис. 2-36, в.

уменьшается значительно сильнее. В нашем примере эта э. д. с. уменьшается в 2,5 раза. Все это говорит о том, что при несплошном заполнении фазной зоны кривая э. д. с. становится более близкой к синусоидальной. Но, как и следовало ожидать, использо вание основного магнитного потока при этом уменьшается.

На рис. 2-37 дано сопоставление тех же обмоток в отношении кривых м. д. с.

Схема расположения катушек одной фазы обмотки с несплошной фазной зоной показана на рис. 2-37, а; на рис. 2-37, б, в, г и д — кривые м. д. с. отдельных катушек, а на рис. 2-37, е — результирующая м. д. с. фазы.

На рис. 2-37, ж показано расположение сторон катушек той же фазы при сплошном заполнении фазной зоны, а на рис. 2-37, з — результирующая м. д. с. этой фазы для данного случая. Сопоставляя кривые рис. 2-37, е и з, можно заключить, что они симметричны.

Рассмотрим обмотки, в которых катушечные группы состоят из нечетного числа катушек. В виде примера на рис. 2-38, а изображена обмотка четырехполюсной машины, состоящая из трех катушечных сторон на фазную зону, и указано размещение сторон катушек на фазных зонах.

а также показано размещение сторон катушек рассматриваемой обмотки.

На рис. 2-38, в изображены те же синусоиды кривой поля только на один полюс и показано размещение сторон катушек обмотки со сплошной фазной зоной. Сравнивая рис. 2-38, б и в, можно для этой обмотки с несплошной фазной зоной сделать следующие заключения:

1) э. д. с. от основной синусоиды уменьшается, так как сумма индукций 1 + 2 + 3 + 4+5 + 6 меньше суммы индукций

уменьшается, так как

стороны катушек оказываются распределенными на более широком участке стаюра.

Поэтому в отношении влияния на кривую э. д. с получаем то же самое, что и при четном числе катушек, т. е. приближение кривой э. д. с. к синусоиде.

Хуже обстоит дело с образованием вращающегося магнитного поля На рис. 2-39 показано построение кривой м. д. с рассматриваемой обмотки и обмотки со сплошной фазной зоной. Сопоставляя рис. 2-39, д и ж, видим, что в то время как при сплошных фазных зонах обмотка имеет кривые м. д. с. фазы одинакового вида для того и другого полюса, обмотка с несплошными фазными зонами (рис. 2-39, д) имеет несимметричную кривую м. д. с, т. е. кривые м. д. с. отдельных полюсов имеют различный вид.

Другими словами: обмотка с несплошной фазной зоной при нечетном числе катушек в катушечной группе дает несимметричную кривую поля. Это объясняется следующим.

Если провести оси О А, ОБ, ОС, ОД через середину фазной зоны какой-либо фазы (на рис. 2-38, а фазы I), то увидим, что стороны кааушек данной фазы располагаются относительно этих осей несимметрично. При четном числе картушек в катушечной группе (рис. 2-36, а) стороны катушек располагаются симметрично.

Обмоток с несплошной фазной зоной и нечетным числом катушек в катушечной группе по возможности следует избегать как для асинхронных двигателей, так и для синхронных машин, так как они в первом случае дают несинусоидальное вращающееся поле, а во втором увеличивают потери.

Образование параллельных ветвей статорных обмоток асинхронных двигателей

При рассмотрении способов образования параллельных ветвей в обмотке статора синхронного генератора мы пришли к заключению, что необходимо стремиться к тому, чтобы каждая параллельная ветвь составлялась из катушек по возможности равномерно распределенных по статору. Это объяснялось тем, что возможное нарушение равномерности зазора между ротором и статором при работе машины вызывает неравенство магнитных потоков полюсов.

В асинхронных двигателях воздушный зазор между статором и ротором выбирается значительно меньше, чем в синхронных машинах. Поэтому, например, срабатывание вкладышей подшипников приводит к относительно большему нарушению зазора, чем в синхронных машинах. Но в асинхронных двигателях в отличие от синхронных магнитный поток создается обмоткой статора, которая для этого потребляет из сети намагничивающий ток. Обычно во всех электрических машинах падение напряжения в сопротивлениях обмотки статора незначительно. Поэтому в асинхронном двигателе приложенное к зажимам обмотки статора напряжение сети практически целиком уравновешивается э. д. с, которая индуктируется вращающимся магнитным полем в обмотке статора. Так как приложенное напряжение сети постоянно, то и э. д. с. параллельной ветви также будет постоянной, а это в свою очередь требует постоянства магнитного потока, пересекающего катушечные группы параллельной ветви обмотки статора. Если параллельную ветвь выполнить так же, как и в синхронных генераторах, т. е. из катушечных групп, равномерно распределенных по статору, то один и тот же намагничивающий ток, проходя по катушечной группе, под которой зазор оказался меньшим, создаст большой магнитный поток, а проходя по катушечной группе, под которой зазор оказался большим, наоборот, — небольшой поток. Таким образом, магнитный поток катушечных групп параллельной ветви будет неодинаковым, вследствие чего может появиться неодинаковое (одностороннее) магнитное притяжение ротора. Если же параллельную ветвь составить из соседних катушечных групп фазы, то намагничивающий ток параллельной ветви, расположенной там, где зазор меньше, будет меньше, чем в параллельной ветви, расположенной там, где зазор больше. Это объясняется тем, что при большем магнитном сопротивлении для образования того же по величине магнитного потока необходим большой ток. В этом случае намагничивающий ток в параллельных ветвях будет неодинаковым.

В асинхронных двигателях, из соображений равномерного распределения потока по зазору, лучше всего брать число параллельных ветвей равным наибольшему возможному числу, но при этом получается наибольшее расхождение в токах параллельных ветвей, что в некоторых случаях может привести к перегреву обмотки.

Практически целесообразней при а = 2 разные параллельные ветви включать диаметрально противоположные катушечные группы, а при а = 3 включать в разные параллельные ветви катушечные группы, отстающие друг от друга на 120 геометрических градусов.