Однослойные обмотки статора

Трехфазная обмотка. В однослойных обмотках каждая сторона катушки полностью заполняет паз сердечника статора (см. рис. 3.1, б). При этом число катушечных групп в каждой фазе равно числу пар полюсов, так что общее число катушечных групп в однослойной обмотке равно рm₁.

Однослойные обмотки статоров разделяют на концентрические и шаблонные. В концентрической обмотке катушки каждой катушечной группы имеют разную ширину и располагаются концентрически. Шаги обмотки у катушек, входящих в катушечную группу, неодинаковы, но их среднее значение y_1cp = Z₁/ (2р).

Так, для трехфазной однослойной концентрической обмотки с Z₁ = 24; 2р = 4 имеем у_1ср=24/4 = 6 пазов; q₁ =Z_l/ (2pm₁) = 24/ (4 * 3) = 2. Следовательно, катушечная группа каждой фазной обмотки состоит из двух расположенных концентрически катушек. Шаги этих катушек: у₁₁ = 7 и у₁₂ = 5. Развернутая схема этой обмотки (2р = 4; Z₁ = 24; q₁ = 2; у_1ср = 6) представлена на рис. 3.6, а.

Рис. 3.6. Трехфазная однослойная обмотка статора с расположением лобовых частей в двух плоскостях: а — развернутая схема; б — расположение лобовых частей

Рассмотренную однослойную обмотку называют двухплоскостной, так как лобовые части катушек этой обмотки имеют paзный вылет и располагаются в двух плоскостях (рис. 3.6, б). Такая конструкция обмотки позволяет избежать пересечения лобовых частей катушек, принадлежащих разным фазам. При нечетном числе пар полюсов число групп лобовых частей будет также нечетным. В этом случае одну катушечную группу приходится делать переходного размера с двоякоизогнутой лобовой частью.

Применение различных по размеру катушек, образующих катушечные группы, ведет к тому, что катушечные группы концентрических обмоток имеют разные электрические сопротивления. Это следует учитывать при определении размеров катушек катушечных групп, образующих фазную обмотку. Необходимо, чтобы все фазные обмотки имели одинаковое сопротивление, для чего они должны содержать одинаковое число различных по размерам катушечных групп. Основное достоинство однослойных концентрических обмоток — возможность применения станочной укладки. Этим объясняется широкое применение этого типа обмотки статора в асинхронных двигателях мощностью до 18 кВт, производство которых обычно имеет массовый характер.

Недостаток концентрических обмоток — наличие катушек различных размеров, что несколько усложняет ручное изготовление обмотки. Этот недостаток отсутствует в шаблонных однослойных обмотках, так как их катушки имеют одинаковые меры и могут изготовляться на общем шаблоне. Кроме того, все катушки таких обмоток имеют одинаковые сопротивления, а лобовые части получаются короче, чем в концентрических обмотках, что уменьшает расход меди.

В качестве примера рассмотрим шаблонную обмотку (рис. 3.7, а) двухполюсной машины с тремя катушками в катушечной группе. Трапецеидальная форма секций облегчает расположение лобовых частей обмотки (рис. 3.7,6).

Основным недостатком всех типов однослойных обмоток является невозможность применения в них катушек с укороченным шагом, что необходимо для улучшения рабочих свойств машин переменного тока (см. § 2.2).

Однофазная обмотка. Эту обмотку статора выполняют аналогично одной фазе трехфазной обмотки, с той лишь разницей, что катушки этой обмотки занимают 2/3 пазов сердечника статора. Такая конструкция обмотки делает ее наиболее экономичной, так как заполнение оставшихся 1/3 пазов статора увеличило бы расход меди на изготовление обмотки в 1,5 раза, т. е. на 50%, а ЭДС обмотки возросла бы лишь на 15%.

Рис 3.7. Трехфазная однослойная шаблонная обмотка статора

Для однофазной обмотки (m₁ = 1), занимающей 2/3 пазов на статоре, формула коэффициента распределения (см. § 2.3) имеет вид.

k_pv = (3.3).

Рис. 3.8. Однофазная однослойная обмотка статора: 2p =2; Z₁ = 12; q₁ = 4

Для третьей гармоники ЭДС (х = 3) числитель выражения (3.3) sin60° х = sin 180° = 0. Из этого следует, что в однофазной обмотке, занимающей 2/3 пазов на статоре, отсутствует третья гармоника ЭДС. На рис. 3.8 показана схема однофазной однослойной обмотки. Однофазные обмотки могут быть и двухслойными.