с однослойной обмоткой (см. рис. 2.17). Шаг обмотки по пазам принят равным г/=0,8т.

В каждом пазу проводники располагаются в два слоя, причем проводники верхнего и нижнего слоев, принадлежащие к одной фазе, сдвинуты по отношению друг к другу на один паз. Проводники соединяются между собой в катушки так, чтобы индуцированные в них ЭДС складывались. В соответствии с направлением ЭДС, показанным на рис. 2.20, а, фаза А-Х в этом случае будет

иметь восемь катушек, образованных проводниками, лежащими в пазах i-6, 2-7, 7-12, 8-13, 13-18, 14-19, 19-24, 20-1. Одна сторона каждой катушки состоит из проводников, расположенных в верхнем слое пазов /, 2, 7, 8 и т. д., а вторая - из проводников, расположенных в нижнем слое пазов 6, 7, 12, 13 и т. д.

В схеме двухслойной обмотки (рис. 2.21) все проводники, лежащие в каждом слое паза (каждая сторона катушки), изображены в виде линии. Проводники верхних слоев показаны сплошными линиями, нижних слоев - штриховыми линиями. Направление ЭДС в проводниках показано стрелками. Лобовые части обмоток располагают, как показано на рис. 2.20, б. Общее число катушек при двухслойной обмотке вдвое больше, чем при однослойной, что несколько усложняет конструкцию и стоимость обмотки. Однако такая обмотка дает некоторую экономию обмоточного провода. Кроме того, все катушки совершенно одинаковы (см. рис. 2.2, б), что позволяет механизировать их изготовление.

В схемах, приведенных на рис. 2.16... 2.21, все катушки одной фазы соединены последовательно. Такое соединение характерно для машин малой мощности. В машинах большой мощности для уменьшения сечения отдельных проводников катушки соединяют так, чтобы образовывались параллельные ветви, содержащие равное количество катушек. В этом отношении двухслойные обмотки имеют преимущество перед однослойными, так как из-за большого числа катушек облегчается распределение их по параллельным ветвям.

Обычно двухслойные обмотки выполняют с q, равным целому числу. Однако в некоторых случаях приходится применять обмотки с дробным q. Например, при серийном производстве двигателей переменного тока целесообразно в ряде случаев для машин с различными числами полюсов 2р использовать одни и те же листы

Рис. 2.20. Расположение катушек на статоре трехфазной машины с двухслойной обмоткой (а) и устройство ее лобовых частей (б):

/ - сердечник статора, 2 -нажнниая шаЯба, 3 - катушки

статора с определенным числом пазов z. При этом одно из значений 2р дает q=z/(2pm), не равное целому числу.

В обмотках с дробным q катушечные группы не могут состоять из дробного числа катушек, поэтому в таких обмотках используют два типа катушечных групп: большие и малые, которые чередуются между собой с определенной периодичностью, при этом в

Z В

Рис. 2.21. Схема двухслойной обмотки при 2р=4, q=2, z=24

больших катушечных группах число катушек на одну больше, чем в малых. Например, в каждой фазе одна из групп состоит из двух катушек, а другая из одной; в результате среднее число катушек в катушечных группах q= (2-Ц)/2=1/2-

При механизированной укладке применяют концентрическую двухслойную обмотку. Катушечные группы этой обмотки выполнены из концентрических катушек с различными шагами (рис. 2.22). Она отличается от обычной двухслойной обмотки только распределением катушек в слоях и порядком их укладки. Параметры обмотки (шаг, обмоточный коэффициент, расход обмоточного провода)- такие же, как у обычной двухслойной обмотки. Определенная последовательность укладки катушечных групп при выпол-

нении обмотки позволяет уложить в статор все катушки без подъема ранее уложенных катушек из пазов. В концентрической двухслойной обмотке соединение катушечных групп в параллельные ветви осуществляется таким образом, чтобы число сторон катушек, расположенных в нижнем и верхнем слоях одной параллельной ветви, было равно такому же числу сторон, имеющихся в слоях другой параллельной ветви. В противном случае параллельные ветви обмотки будут иметь неодинаковое индуктивное сопротивление.

Рис. 2.22. Схема коицеитрической двухслойной обмотки прн 2р=4, q=2 и z=24

Одно-двухслойные обмотки. В обычной двухслойной обмотке в некоторых пазах располагают стороны катушек, принадлежащих к одной и той же фазе (например, пазы 3. 5,7 п др. на рис. 2.21), а в других -стороны катушек разных фаз. В одно-двухслойной обмотке в пазах, в которых размещены стороны катушек одной и той же фазы, помещают однослойную катушку (большую с двойным числом витков), а в остальных пазах -в два слоя стороны катушек разцых фаз (рис. 2.23, а). Такая обмотка состоит из концентрических катушек; число катушечных групп равно числу полюсов (рис. 2.23, б). Катушечная группа состоит из одной большой и (q -2) малых катушек (всего q -1 катушка). Шаг большой катушки y6=3q-1; шаги малых катушек, расположенных

концентрически внутри большой: первой ук\=Уб-2; второй /мг= = /б-4, третьей Ум=Уь-6. Указанная обмотка выполнима только при q>2. При 9=2 она превращается в концентрическую однослойную обмотку. Относительный шаг в обмотке с одной большой катушкой в каждой катушечной группе = 2(q+\)l3q.

Рис. 2.23. Расположение катушек одной фазы на статоре трехфазной машины с одно-двухслой-иой обмоткой (а) и принципиальная схема этой обмотки (б) (2р=4,

д=Ч. 2=36)

Укладка одно-двухслойных обмоток осуществляется в несколько операций - переходов. Число катушечных групп, укладываемых за один переход, ограничивается необходимостью укладки изоляционных прокладок в пазах и в лобовых частях обмотки.

Одно-двухслойная обмотка может быть также выполнена и с двумя большими катушками в катушечной группе. В этом случае общее число катушек в группе равно q-2 и относительный шаг р=2(9+2)/3(7. Такая обмотка выполнима при q>A.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие применяют средства для подавления высших гармоник МДС и ЭДС в обмотке статора?

2. Что такое обмоточный коэффициент и как он вычисляется?

3. Как создается вращающееся магнитное поле при трех- и двухфазном токе?

4. От чего зависят частота и направление вращения магнитного поля? Как изменить направление вращения поля?

б. Как классифицируют обмотки статора асинхронных машин В зависимости от конструкции и расположения катушек в пазах?

Рабочий

процесс

в асинхронном

двигателе

в асинхронном двигателе преобразование электрической энергии в механическую происходит посредством вращающегося магнитного поля, которое служит связующим звеном между статором и ротором. При этом возникают потери мощности: электрические, магнитные, механические и добавочные.

Расчет электромагнитных процессов в асинхронной машине может быть проведен по ее схеме замещения. Для наглядного представления о количественных соотношениях токов и мощностей в отдельных элементах машины служит круговая диаграмма.

3.1. Работа асинхронной машины при заторможенном роторе

Электромагнитные процессы. Режимы работы машины при заторможенном роторе наиболее просты для исследования, так как при этом обмотки статора и ротора пересекаются магнитным потоком с одной и той же скоростью, т. е. частоты ЭДС статора U и ротора и равны между собой. Если считать, что вращающееся магнитное поле близко к круговому и, кроме того, высшие гармоники ЭДС подавляются из-за распределения обмоток в нескольких пазах и укорочения шага, то при анализе электромагнитных процессов можно учитывать только первые гармоники ЭДС статора и ротора соответственно:

£, = 4,44/ia;ife 8,0 ; £-2=4,44/10)2082*/ ..

(3.1)

где Wi и ko6\ - число витков и обмоточный коэффициент обмотки статора; W2 и А!об2 - то же, обмотки ротора; Фт - амплитудное значение магнитного потока полюса.