СХЕМИ ОДНОШЛАВНИХ ОБМОТОК
Для того, щоб краще зрозуміти принцип з'єднань в одношарових обмотках, зробимо деякі побудови для однієї з найпростіших трифазних обмоток з числом пазівZ= 24, числом полюсів 2р= 4, числом паралельних гілокa =1.
На рис. 3.16 показано 24 лінії пазів, розділені на 4 групи, що відповідають полюсним поділам (τ =Z/2p=24/4 = 6 пазових поділів). На кожному полюсному розподілі відзначимо пази, в яких повинні лежати сторони котушок, що належать до різних фаз. На цьому та всіх наступних малюнках, що зображують схеми обмоток машин змінного струму, сторони котушок, що належать різним фазам, зображені різними лініями: першої фази – товстої, другої фази – подвійної, третьої фази – тонкої. Так як обмотка симетрична, то на кожному полюсному розподілі розміщують однакову кількість сторін котушок різних фаз, що дорівнює кількості пазів на полюс і фазу:
Миттєві напрями струмів, показані стрілками на рис.3.16 у межах одного полюсного поділу (пази 1-6), будуть однаковими. У пазах сусідніх полюсних поділів напрямок струмів змінюється протилежне.
Малюнок 3.16 є як би схемою активної (пазової) частини обмотки, що розглядається. Лобові з'єднання котушок повинні бути виконані так, щоб напрям струмів у пазових частинах відповідав показаному на малюнку. Їх можна виконати у кількох варіантах, отримавши у своїй той чи інший тип одношарової обмотки.
Розглянемо схеми найпоширеніших одношарових обмоток: обмоток із концентричними котушками (концентричні обмотки) та рівнокатушкових.
Одношарові концентричні обмотки. Схема однієї з концентричних обмоток зображена на рис. 3.17, на якому збережено прийняті на рис. 3.16 нумерація пазів та умовні позначеннякотушок різних фаз різними лініями.
Одношарові концентричні обмотки характерні тим, що котушки, що утворюють кожну котушкову групу, охоплюють одна одну. Котушки мають різні кроки по пазах, тому їх розміри різні. Зовнішні котушки в групі мають більшу ширину та довжину, ніж внутрішні. Щоб зменшити їх розміри, у половини котушок кожної котушкової групи змінюють Напрямок відгину лобових частин, що призводить до зменшення кроку і зменшення ширини і довжини зовнішніх котушок в групі. При цьому котушкові групи виходять як би «розвалені»: у половини котушок
Мал. 3.16. До побудови схем Мал. 3.17. Схема одношарова
одношарових обмоток концентричної обмотки,Z= 24, 2р= 4,
у групі лобові частини відігнуті в одному напрямку, а в другій половині - в іншу. Така обмотка отримала назву обмотки перевалку (рис. 3.18).
У концентричній обмотці, виконаній перевалку, в 2 рази зменшується кількість котушок у кожній групі, але вдвічі збільшується кількість котушкових груп. Лобові частини котушок такої обмотки розташовані по торцях статора рівномірніше і компактніше.
Мал. 3.18. Схема одношарової концентричної обмотки перевалку,
Мал. 3.19. Схема одношарової концентричної обмотки перевалку,
Обмотку перевалку застосовують у більшості машин з парним числом на полюс і фазу. При парномуqобмотку також можна виконати перевалку, але для цього доводиться кожну котушкову групу поділяти на дві напівгрупи з різним числом котушок, лобові частини яких відігнуті в протилежні сторони. Наприклад, приq= 3лобові частини двох котушок у групі мають бути відігнуті в одному напрямку та одній - у протилежному (рис.3.19). Рівномірність розташування лобових частин дещо порушується. Крім того, зростає складність намотування та укладання обмотки. Тому концентричну обмотку перевалку при непарномуqзастосовують рідко.
Іноді обмотку з непарним числомqвиконують перевалку з так званою «розчесаною» котушкою: витки найбільшої котушки в групі поділяють у лобових частинах навпіл і відгинають у різні боки. Довжина вильоту лобових частин і крок котушок зменшуються, але технологія укладання таких обмоток ускладнюється і вони рідко зустрічаються.
У сучасному електромашинобудуванні одношарові концентричні обмотки застосовують лише машинах малої потужності. Їхні лобові частини після укладання в пази збирають у суцільний джгут і бандажують, проте назви обмоток - двоплощинна і триплощинна - в технічній літературі збереглися, так само як і спосіб зображення на схемах лобових частин котушок сусідніх груп з різною довжиною прямолінійних частин, т. е. у різних площинах (див. рис. 3.18).
Рівнокатушкові обмотки. Необхідний напрямок струмів у пазах машини (див. рис. 3.16) може бути отримано і при інших варіантах з'єднання пазових частин котушок лобовими, наприклад, в обмотці з котушок однакових розмірів та конфігурації (рис. 3.2). . Такі обмотки називають рівнокатушковими. Зі порівняння схем, зображених на рис. 3.17 та 3.20, видно, що обмотки відрізняються один від одного лише формою лобових частин котушок. Нормування котушкових груп та послідовність їх з'єднання залишаються такими ж, як і в обмотці з концентричними котушками, як і в концентричній обмотці. Рівноматкові обмотки в технічній літературі часто називають шаблонними, а виконані перевалку — ланцюговими.
На рис. 3.17-3.21 показані одношарові обмоткичотириполюсних машин з полюсним розподілом τ =Z/(2p)=24/4 = 6 зубцевих поділів. Котушки концентричної обмотки виконані з кроками, рівними 5 (менша) і 7 (велика) зубцевим поділом; рівнокатушкова обмотка перевалку (див. рис. 3.21) виконана з кроком по пазах, рівниму =5. Таким чином, у них немає котушок з діаметральним кроком, тобто з кроком, рівним полюсному поділуу= τ = 6. У той самий час, побудувавши векторну діаграму (зірку пазових ЕРС), можна переконатися, що обмотувальні коефіцієнти обмоток чисельно рівні коефіцієнту розподілу, визначеному по (3.13). Це є особливістю всіх
Мал. 3.20. Схема одношарової рівнокатушкової Мал. 3.21. Схема одношарова
обмотки,Z= 24, 2p= 4,q= 2,a= 1 ранокатушкової обмотки перевалку,
одношарових обмоток із суцільною фазною зоною. Тому при розрахунку обмотувального коефіцієнта таких обмоток приймаютьkу = 1незалежно від кроків котушок (див. § 3.6).
Таким чином, в одношарових обмотках на амплітуду вищих гармонік впливає лише рівномірність розподілу котушок по пазах (числоq), а не крок самих котушок, що знижує можливість придушення вищих гармонік у полі машини. Через це, а в першу чергу, через неможливість істотно зменшити амплітуди 5-ї та 7-ї гармонік, одношарові обмотки застосовують тільки в машинах малої потужності.
З несуцільною фазною зоною можуть бути виконані, наприклад, ланцюгові обмотки. Для цього в кожній фазній зоні мають сторони котушок не однієї, а двох фаз. Коефіцієнт укорочення таких одношарових обмоток відмінний від одиниці, проте їх виконання зустрічає певні технологічні труднощі, а при непарному числіqпризводить до несиметрії МДС магнітного полямашини. Тому їх застосування обмежене. У зв'язку з поширенням верстатів для механізованого укладання обмотки область застосування одношарових концентричних обмоток дещо розширилася. Більшість сучасних обмотувальних верстатів, що працюють за принципом втягування котушок, розраховано на укладання одношарових концентричних обмоток.