ВИДЫ ОБМОТОК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ И СПОСОБЫ ИХ ИЗОБРАЖЕНИЯ

Обмотка фазных роторов

Обмотка фазных роторов выполняется всыпными и стержневыми. Всыпные обмотки — петлевые трехфазные двухслойные равнокатушечные обмотки с укороченным шагом, аналогичные всыпным обмоткам статора. Соединение обмоток — звезда. Роторы со всыпными обмотками проектируются обычно так, чтобы линейное напряжение было равно примерно 380 В.

К достоинствам всыпных обмоток на роторе относятся: повышение напряжения ротора до напряжения статора и соответствующее уменьшение тока ротора, а следовательно, уменьшение размеров контактно-щеточного узла, улучшение работы пуско-регулирующей аппаратуры; возможность уменьшения числа пазов ротора и соответствующее уменьшение расхода изоляционных материалов; возможность механизации укладки обмотки фазного ротора.

Всыпные обмотки фазных роторов

применяются для двигателей мощностью до 50 кВт. Пазы обычно трапецеидальные или грушевидные полузакрытые, как показано на рис. 10, а, б.

Стержневые обмотки фазных роторов — двухслойные волновые. Они образуются стержнями из прямоугольной медной проволоки, уложенными в прямоугольные полузакрытые пазы ротора. В каждый паз укладываются два стержня (рис. 10, в), предварительно изолированных.

Рис. 10. Пазы фазных роторов

По форме катушек обмотки фазных роторов

подразделяются на петлевые и волновые. В петлевой обмотке (рис. 11) совершаются движения петлеобразной формы, а в волновой обмотке (рис. 12) —движения волнообразной формы при обходе каждой фазы. Статорные обмотки двигателей напряжением до 0,66 кВ общепромышленного применения выполняются только петлевыми. В лобовых частях стержни отогнуты (рис. 12) так, что два стержня образуют секцию волновой обмотки. Шаг обмотки со стороны контактных колец (со стороны выводов обмотки) называется передним уп или у1, а с противоположной стороны—задним y3 или у2. Сумма y1+y2 составляет двойное полюсное деление 2τ . Пример такой обмотки приведен на рис. 12, где у1=у2=9, у1+у2=18, 2τ = 18.

Рис. 11. Развернутая схема двухслойной петлевой обмотки: z1=48; 2р=8; у1=5; τ=6; β=5/6

При целом числе пазов на полюс и фазу сначала выполняют q обходов в одну сторону, соединяют между собой два нижних стержня (перемычка на рис. 12) и делают q обходов в обратную сторону. Так образуется каждая обмотка фазы ротора.

Рис. 12. Развернутая схема двухслойной волновой обмотки: z2=36; 2р=4; у1=у2=9; τ=9

В последнее время применяется волновая обмотка фазных роторов

, которая не требует специальных перемычек для промежуточных соединений при осуществлении поворота обхода, как это было в предыдущем случае. Поворот осуществляется для каждой обмотки фазы с помощью косорасположенного стержня, переходящего из одного слоя паза в другой. Некоторое искажение поля в этом случае не оказывает существенного влияния на работу асинхронного двигателя.

Стержневые обмотки применяются для двигателей средней и большой мощности при напряжении на контактных кольцах 250— 500 В. Эти обмотки более трудоемки в изготовлении, чем всыпные, из-за наличия большого числа паек и большого объема ручных работ.

Содержание Предыдущий § Следующий

3-14. ВСЫПНАЯ ОБМОТКА

Изоляция паза статора и нажимных шайб показана на рис. 3-22 и 3-23. После укладки через прорезь паза всех проводников края коробочки, выступающие из паза наружу для защиты проводника от повреждения при укладке, срезаются ножом заподлицо с расточкой статора и загибаются (рис. 3-22,6).

Пазовая изоляция (коробочка) для машин нормального исполнения с изоляцией класса А изготовляется из двух слоев, электрокартона толщиной 0,1—0,3 мм,

склеенных изоляционным лаком, с проложенной между ними лакотканью толщиной 0,1—0,2
мм.
Для напряжений до 24
в
коробочка состоит из одного слоя электрокартона толщиной 0,2—0,3
мм.
Длину лакоткани следует брать на 15—20
мм
больше, чем длину электрокартона, для

того чтобы иметь возможность завернуть ла-коткань на электрокартон, как показано на рис. 3-24. Подобная конструкция увеличивает влагостойкость изоляции, препятствуя понижению ее сопротивления под действием влаги.

Применение для изготовления коробочки плен-коэлектрокартона (гл. 2) позволяет уменьшить толщину пазовой изоляции, а замена внутреннего слоя электрокартона синтетической пленкой (лавсан) позволяет существенно увеличить механическую прочность пазовой изоляции и поднять ее нагревостойкость до класса Е. Для машин с повышенной влагостойкостью, а также для машин с изоляцией классов В, F, Н пазовая изоляция выполняется из стеклолакоткани и миканита.

Пазовая изоляция, как указывалось в гл. 2, должна выступать из стали на определенную длину, так называемый «вылет» (рис. 3-24).

Место выхода коробочки из паза является чрезвычайно ответственной частью изоляции, препятствующей повреждению изоляции обмотки при распушении зубцов. Для усиления этой части изоляции в некоторых конструкциях электриче-

Рис. 3-22. Укладка всыпной обмотки в пазы.

Рис. 3-23. Изоляция нажимной шайбы.

ских машин предусматривается уширение паза с края сердечника с закладкой U-образной скобочки из электрокартона (рис. 3-23). Большую роль при этом играют также изоляция крайних листов активной стали и изоляция шайбы.

Выступающая часть коробочки может опираться на изоляцию нажимной шайбы, как показано на рис. 3-23.

Рис. 3-24, Усиление изоляции вылета одинарным (а) и двойным (б) заворотом лакоткани.

Другой способ поддержки выступающей изоляции показан на рис. 3-25, где с двух сторон пакета статора вставлены диски из пропитанного текстолита с открытыми пазами по числу пазов статора. Крайние листы ста-

Рис. 3-25. Поддержка вылета изоляционными дисками.

ли статора изолируют обычно листом электрокартона, закладываемого при прессовке пакета.

Для укладки подготавливаются катушки (секции), наматываемые на шаблоне.

Для уменьшения количества паек и соединений на статоре на шаблоне наматывают сразу число катушек, приходящееся на полюсную группу, а при числе полюсов,

равном 2, — на всю фазу. Намотанные на шаблоне катушки связывают лентой и в дальнейшем не изолируют. На выводные концы надевают изолирующий чулок. Размеры шаблона при ремонте определяют по размерам старой секции, причем благодаря мягкости секции должна быть точно выдержана не столько форма лобовой части, сколько длина витка. Поэтому для большин-

Рис. 3-26. Универсальный шаблон. 1—

плита; 2—шпильки;
3 —
ролик (из дереза, фибры, металла).

ства машин может применяться универсальный шаблон (рис. 3-26).

Если провод секции имеет большое сечение, то придание секции нужной формы при намотке «а шаблоны или при укладке становится затруднительным. В этом случае секцию наматывают на шаблонах в форме «лодочки» с последующей растяжкой (см. ниже).

Перед укладкой намотанные на шаблоне секции из провода с волокнистой изоляцией для повышения влагостойкости и склейки изоляции витков пропитывают лаком. Укладку нужно производить недосушенными секциями, так как засохший лак образует заусенцы и лишает секцию эластичности. Окончательную просушку обмотки ведут после окончания ремонта.

Укладку секций при двухслойной обмотке начинают с закладки нижних сторон в пазы, соответствующие шагу секции. Если, например, при 12 пазах на статоре шаг секции равен 6 (1—7), то сначала укладывают .нижние

стброны секции в пазы 1, 2, 3, 4, 5,

6. Вторые стороны этих секций остаются поднятыми, так как они будут в соответствующих по шагу пазах верхними и могут быть уложены только после укладки всей обмотки, т. е. последними. Секция, нижняя сторона которой будет уложена в паз 7, верхней стороной попадает в паз
1,
в котором уже заложена нижняя сторона. Поэтому эта секция и последующие за ней могут быть уложены целиком (обе стороны) с загибанием пазовой изоляции и заклинены (рис. 3-22,6).

При необходимости замены одной катушки при ремонте необходимо поднять все катушки по шагу этой секции.

Лобовые части катушек разных фаз при укладке отделяют одну от другой прокладками из лакоткани.

Чтобы провода, заложенные в паз, не перекрещивались, их раздвигают пластинкой из фибры, которой проводят вдоль паза. Между нижней и верхней сторонами катушек в пазу кладут прокладку.

Прокладка должна быть несколько шире паза и иметь дугообразный выгиб, что после закладки верхней стороны секции и распрямления прокладки обеспечивает надежное разделение слоев. После укладки всех проводов края коробочки загибают, сверху кладут прокладку и в паз забивают клин (рис. 3-22,6).

При производстве обмоточных работ следует пользоваться инструментом, изображенным на рис. 3-27, обеспечивающим хорошее качество обмоточных работ и быстрое их выполнение. Фибровая пластина

(р-ис. 3-27,а) служит для натягивания и укладки в паз верхних сторон секций.

Фибровый язык

по рис. 3-27,6, конец которого проводится вдоль уложенных в паз проводников, служит для устранения перекрещиваний их.

Топорик

из фибры по рис. 3-27,в применяется для осаживания проводов в пазу в процессе намотки.

Изображенный на рис. 3-27,г кож

служит для быстрой подрезки краев пазовой коробочки заподлицо со сталью статора перед заворачиванием этих краев и закладкой клина.

Направляющая металлическая обойма со стальным вкладышем

(рис. 3-27,(9) облегчает забивку клиньев в пазы, предупреждая их излом. Для этой цели, кроме

Рис. 3-27. Инструмент обмотчика.

а—фибровая пластина; б—фибровый язык; в

—топорик;
г
—нож;
д
—приспособление для заколачивания клиньев;
е
—обратный клин; эк—выколотка.

того, применяется металлический обратный клин

(рис. 3-27,е), вставляемый с противоположной забиваемому в паз стороны.
Выколотка
по рис. 3-27,дас облегчает вытаскивание клиньев из пазов.

Кроме того, обмотчику следует иметь проволочные крючки

для протаскивания ленты и
пинцет
из стальной полоски с заостренными краями для очистки изоляции проводов.

После укладки секций до соединения их между собой производятся испытания изоляции

между витками и относительно корпуса (см. § 8-12). Затем производится соединение секций (временное), после чего следует проверить правильность соединения при помощи компаса при питании обмоток фаз поочередно небольшим током, например от аккумуляторов. При правильном соединении компас, проведенный вдоль окружности расточки статора, отметит поворотом стрелки требующееся число пар полюсов, на каждый из которых должно приходиться равное число пазов.

При небольшом сечении проводов соединение наиболее просто производится сваркой. К зачищенным и скрученным концам прикасаются металлическим электродом, а к концу скрутки — угольным. Электрической дугой конец скрутки оплавляется в небольшой шарик. Этот метод дает наиболее надежное соединение (требуемое напряжение 50—60 в,

мощность 500
вт).
После изолировки мест соединения статор поступает на пропитку.

Статоры малых машин

(до 1 кет) с двухслойной обмоткой обматываются способом, отличным от описанных выше. Первые секции обмотки этих статоров закладывают сразу обеими сторонами, так как если оставить вторые стороны секций незаложенными, то при малых диаметрах расточки статора дальнейшая укладка обмотки становится невозможной. Поэтому первые секции (число их равно шагу секций по пазам) закладывают обеими сторонами на дно пазов. Далее следуют секции, укладываемые одной стороной на дно, а второй — наверх паза. Последние секции лежат обеими сторонами вверху паза. Некоторая несимметрия этой обмотки практически допустима.

Обмотка выполняется заранее намотанными секциями или непосредственно вручную.

Рис, 3-28. Обмотка по способу „мотка».

Однослойная обмотка малых статоров с концентрическими катушками, распространенная в малых однофазных двигателях, выполняется часто по способу «мотка». Этот способ, как видно из рис. 3-28, заключается в последовательном переворачивании и укладке через прорезь паза по частям длинной катушки (мотка), содержащей требуемое число витков.

Содержание Предыдущий § Следующий

ВИДЫ ОБМОТОК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ И СПОСОБЫ ИХ ИЗОБРАЖЕНИЯ

Важная составная часть электродвигателей — ее обмотки, в которых происходят основные рабочие процессы по преобразованию энергии. В наиболее распространенных типах электрических машин можно выделить:

трехфазные обмотки машин переменного тока, используемые обычно в статорах трехфазных асинхронных и синхронных машин, а также в роторах асинхронных двигателей с контактными кольцами.

однофазные обмотки статоров асинхронных однофазных двигателей с короткозамкнутым ротором.

обмотки якорей коллекторных машин постоянного и однофазного переменного тока.

короткозамкнутые обмотки роторов асинхронных электродвигателей.

обмотки возбуждения синхронных и коллекторных машин.

Обмотки возбуждения синхронных и коллекторных машин состоят, как правило, из сравнительно простых полюсных катушек. Несложным является и устройство короткозамкнутых обмоток роторов асинхронных двигателей. Остальные же виды перечисленных выше обмоток представляют собой достаточно сложные системы размещенных в пазах изолированных проводников, соединенных по особым схемам, требующим специального изучения.

Виток обмоток:

Простейшим элементом обмотки является виток, который состоит из двух последовательно соединенных проводников, размещенных в пазах, находящихся, как правило, под соседними разноименными полюсами.

Лежащие в пазах проводники витка являются его активными сторонами, поскольку именно здесь наводится ЭДС от главного магнитного поля машины. Находящиеся вне паза части витка, соединяющие между собой активные проводники и располагающиеся по торцам магнитопровода, называются лобовыми частями.

Проводники, образующие виток, могут состоять из нескольких параллельных проводов. Обычно к этому прибегают, чтобы сделать обмотку мягкой и облегчить ее укладку в пазы.

Один или несколько последовательно соединенных витков образуют катушку или секцию обмотки. Если секция состоит из одного витка, то такую обмотку называют стержневой, так как в этом случае находящиеся в пазах проводники обычно представляют собой жесткие стержни. Обмотка, состоящая из многовитковых секций, называется катушечной.

Катушка обмотки:

Катушка, или секция обмотки, характеризуется числом витков wc и шагом y, т. е. количеством охватываемых ею зубцов магнитопровода. Так, например, если одна сторона катушки (секции) лежит в первом пазу, а вторая — в шестом, то катушка охватывает пять зубцов и шаг ее равен пяти (у = 5). Шаг, таким образом, может быть определен как разность между номерами пазов, в которые уложены обе стороны катушки (у = 6 — 1 = 5).

Зачастую в обмоточных данных и технической литературе шаг обозначают номерами пазов (начиная с первого), в которые уложены стороны катушки, т. е. в данном случае это обозначение выглядит так: у = 1 — 6.

Шаг обмотки называют диаметральным, если он равен полюсному делению τ, т. е. расстоянию между осями соседних разноименных полюсов, или, что то же самое, числу пазов (зубцов), приходящихся на один полюс. В этом случае у = τ = z/2p, где z — число пазов (зубцов) сердечника, в котором размещена обмотка; 2р — число полюсов обмотки.

Если шаг катушки меньше диаметрального, то его называют укороченным. Укорочение шага, характеризуемое коэффициентом укорочения ky = у / τ, широко применяется в обмотках статоров трехфазных асинхронных электродвигателей, так как при этом экономится обмоточный провод (за счет более коротких лобовых частей), облегчается укладка обмотки и улучшаются характеристики двигателей. Применяемое укорочение шага обычно лежит в пределах 0,85 — 0,66.

В духполюсной электрической машине центральный угол, соответствующий полюсному делению, равен 180°. Хотя в четырехполюсных машинах этот геометрический угол равен 90°, в шестиполюсных — 60° и т. д., принято считать, что между осями соседних разноименных полюсов во всех случаях угол равен 180 электрическим градусам (180 эл. град.). Иначе говоря, полюсное деление τ = 180 эл. град.

Различают однослойные обмотки, где каждый паз занят стороной одной катушки (секции), и двухслойные, где в пазах размещены стороны разных катушек (секций) в два слоя.

Способы изображения обмоток:

Способы изображения обмоток электрических машин достаточно условны и своеобразны. Обмотки содержат большое число проводников, и изобразить все соединения и проводники на чертеже практически невозможно. Поэтому приходится прибегать к изображению обмоток в виде схем.

Преимущественно пользуются двумя основными способами изображения обмоток на схемах.

При первом способе цилиндрическую поверхность сердечника вместе с обмоткой (а у коллекторных машин — вместе с коллектором) как бы мысленно разрезают по образующей и разворачивают на плоскость чертежа. Такого типа схемы называются развернутыми, или схемами-развертками (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Развернутая схема трехфазной однослойной концентрической обмотки с z = 24, 2р = 4.

При втором способе обмотку как бы проектируют на плоскость, перпендикулярную оси сердечника, показывая вид обмотки с торца (для коллекторных машин обычно со стороны коллектора). Проводники (или активные стороны секций и катушек), расположенные в пазах па поверхности сердечника, изображают кружочками и показывают торцевые (лобовые) соединения обмотки. При необходимости изображают не только видимые с данной стороны торцевые соединения обмотки, но и размещенные с обратной стороны сердечника невидимые лобовые части, причем их изображение в этом случае выносится за окружность сердечника. Схемы такого типа называют торцевыми, или круговыми (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Торцевая схема обмотки m = 3, z = 24, 2р = 4.

Торцевая и развернутая схемы обмоток:

Наиболее распространены схемы, выполненные по первому способу. Они легче читаются и более наглядны. Для облегчения чтения и выполнения торцевых схем их выполняют упрощенным способом (рис. 2.3). Но даже после этого для обмотчика, не имеющего достаточного опыта работы с торцевыми схемами, они кажутся непонятными и неудобочитаемыми. В развернутых схемах расположение катушек и катушечных групп, соединение катушек и катушечных групп выглядит более реально и понятно.

Рис. 2.3. Торцевая схема при 2р = 4, а = 1.

Схемы дают достаточно четкое представление об устройстве и размещении на сердечнике всех элементов обмотки и соединений между ними. На схемах в основном изображают лишь проводники обмотки, стараясь по возможности опустить все остальные детали, загромождающие схему и затрудняющие ее чтение. Необходимые дополнительные технические данные приводятся на схемах в виде надписей.

Катушка, или секция на схеме изображается одной линией независимо от того, намотана она в один провод или в несколько параллельных проводов, состоит из одного витка или является многовитковой. На развернутой схеме секция или катушка изображаются в виде замкнутой, напоминающей действительную конфигурацию секции (катушки) фигуры, от которой ответвляются выводы.

В развернутых схемах двухслойных обмоток стороны катушек или секций, лежащие ближе к воздушному зазору, т. е. в верхнем слое паза, изображают сплошными линиями, а стороны, лежащие в нижнем слое, — штриховыми (пунктирными). Иногда (в книгах старых изданий) активные стороны катушек в обоих слоях паза изображают сплошными линиями, но те стороны, что лежат в верхнем слое, располагают слева, а те, что лежат в нижнем слое, — справа.

На схемах трехфазных обмоток провода разных фаз могут изображаться различающимися между собой линиями, например сплошными, штриховыми и штрихпунктирными, линиями разной расцветки или разной толщины, двойными линиями с разной штриховкой между ними.

На схемах обычно указывают номера пазов, номера коллекторных пластин, могут быть также обозначены номера секций и их сторон, номера и маркировка выводных концов катушечных групп, фаз обмотки, указаны направления токов, фазные зоны, полюса магнитного поля и т. д. (рис. 2.4 — 2.6).

Рис. 2.4. Развернутая схема двухслойной обмотки при z = 24, 2р = 4, q = 2.

Рис. 2.5. Изображение катушечных групп на схемах: а — развернутой, б – условной.

Рис. 2.6. Условные схемы двухслойной обмотки статора: а — для трех фаз при 2р = 2; б — для одной фазы при 2р = 2, в — для одной обмотки статора при 1р = 4.

Схемы необходимы не только при изучении принципа работы обмоток, их устройства, свойств и особенностей, но также и для выполнения обмоточных работ. Не имея схемы и не сверяясь с ней в процессе работы, трудно выполнить обмотку, поэтому перед началом ремонта обмотки надлежит составить ее схему или найти в справочнике аналогичную.

Упрощенные торцевые схемы:

Следует отметить, что полные развернутые и торцевые схемы сложных многополюсных обмоток с большим числом пазов получаются очень громоздкими и трудными для чтения.

В этих случаях в процессе выполнения обмоток, элементы которых повторяются, часто используют практические развернутые схемы, где изображена, например, лишь одна фаза (иногда часть фазы) трехфазной обмотки или несколько секций обмотки коллекторной машины. Широко используются также упрощенные торцевые схемы, где целые катушечные группы изображаются в виде части дуги с обозначениями выводов, а более мелкие элементы обмотки не изображают или изображают на схеме отдельно. Упрощенные торцевые схемы удобны при выполнении соединений между катушечными группами в сложных обмотках.

однофазные обмотки статоров асинхронных однофазных двигателей с короткозамкнутым ротором.

обмотки якорей коллекторных машин постоянного и однофазного переменного тока.

короткозамкнутые обмотки роторов асинхронных электродвигателей.

обмотки возбуждения синхронных и коллекторных машин.

Виток обмоток:

Катушка обмотки:

Способы изображения обмоток:

Преимущественно пользуются двумя основными способами изображения обмоток на схемах.

Рис. 2.1. Развернутая схема трехфазной однослойной концентрической обмотки с z = 24, 2р = 4.

Рис. 2.2. Торцевая схема обмотки m = 3, z = 24, 2р = 4.

Торцевая и развернутая схемы обмоток:

Рис. 2.3. Торцевая схема при 2р = 4, а = 1.

Рис. 2.4. Развернутая схема двухслойной обмотки при z = 24, 2р = 4, q = 2.

Рис. 2.5. Изображение катушечных групп на схемах: а — развернутой, б – условной.

Упрощенные торцевые схемы:

Что такое асинхронный двигатель и принцип его действия

Любой электродвигатель — устройство для преобразования электрической энергии в механическую. Электрический двигатель состоит из неподвижной (статор) и подвижной части (ротор). Строение статора таково, что он имеет вид полого цилиндра, внутри которого имеется обмотка. В это цилиндрическое отверстие вставляется подвижная часть — ротор. Он также имеет вид цилиндра, но меньшего размера. Между статором и ротором имеется воздушный зазор, позволяющий ротору свободно вращаться. Ротор вращается из-за наводимых магнитным полем статора токов. По способу вращения двигатели делят на синхронные и асинхронные.

Так выглядит разобранный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Асинхронный электродвигатель отличается тем, что частота вращения ротора и магнитного поля, создаваемого статором, у него неравны. То есть, ротор вращается несинхронно с полем, что и дало название этому типу машин. Характерно, в рабочем режиме скорость его вращения меньше. Второе название этого типа двигателей — индукционные. Это название связано с тем, что движение происходит за счёт наводимых на нём токов индукции.

Читать также: Автоматическая аргонодуговая сварка плавящимся электродом

Асинхронный двигатель в разобранном виде: основные узлы и части

Коротко описать принцип работы асинхронного двигателя можно так. При включении мотора на обмотки статора подаётся ток, из-за чего возникает переменное магнитное поле. В область действия силовых линий этого попадает ротор, который начинает вращаться вслед за переменным полем статора.

Обмотка статора асинхронного двигателя

В пазах сердечника статора размешается трехфазная обмотка (в случае однофазных двигателей — двухфазная), которая соединяется с сетью трехфазного (однофазного) переменного тока. Трехфазная симметричная обмотка статора асинхронного двигателя

состоит из трех однофазных обмоток, которые соединяются между собой по схеме звезда (У) или треугольник (Д). Между собой оси обмоток смещены в пространстве на электрический угол 360/m=360/3=120° (v— число фаз).

Два проводника, расположенных в пазах, отстоящих друг от друга на расстоянии у, называемом шагом обмотки, образуют простейший контур — виток. Каждый виток может состоять из нескольких параллельных (элементарных) проводников. Витки, уложенные в одну и ту же пару пазов и соединенные между собой последовательно, образуют катушку или секцию обмоткн. Совокупность катушек (секции), лежащих в соседних пазах b соединенных последовательно между собой, называется катушечной группой. Обмотка статора асинхронного двигателя

состоит из совокупности катушечных групп, которые могут быть соединены последовательно, параллельно или последовательно-параллельно. Параллельно соединенные катушечные группы образуют параллельные ветви обмотки, число которых обозначается a1.

Расстояние между осями соседних зубцов (пазов) называется зубцовым делением t (измеряется в единицах длины или в градусах). Шаг обмотки у может измеряться в зубцовых делениих и в градусах. Часть окружности статора, приходящаяся на один полюс магнитного поля, называется полюсным делением τ. Полюсное деление может измеряться в единицах длины, градусах, зубцовых делениях. Для первых двух случаев полюсное деление рассчитывается по формуле

(5)

где D — диаметр расточки статора, м; 2р —число полюсов магнитного поля двигателя.

Из формулы (5) следует, что геометрический угол, соответствующий полюсному делению, равен 180° для двухполюсной машины, 90° для четырехполюсной, 60° для шестиполюсной и т. д. Но по определению полюсное деление — часть окружности, приходящийся на один полюс. А полюс занимает всегда электрический угол 180°, или половину периода. Отсюда вытекает связь между электрическими и геометрическими углами в электрических машинах в виде

1° (геометрический угол)=р° (электрический угол). (6)

В частном случае, когда 2р=2, эти углы совпадают.

Шаг обмотки у, равный полюсному делению τ, называется диаметральным (обмотка с диаметральным шагом). Если у<�τ, шаг обмотки называется укороченным, если у>τ — удлиненным. Разность τ—у называется укорочением. Относительное значение укорочения β равно:

β=у/τ . (7)

Расположенные в соседних пазах стороны катушек, занимают q зубцовых делений, называемых числом пазов на полюс и фазу. Зная число пазов на статоре z1, величину q1 для многофазных обмоток можно определить по формуле

q1=z1 (2pm), (8).

а для трехфазных обмоток

q1=z1/6p.

По -виду катушек обмотка статора асинхронного двигателя

подразделяется на всыпные обмотки с мягкими катушками и обмотки с жесткими катушками. Мягкие катушки изготовляются из круглого медного или алюминиевого провода. Такие катушки наматываются на шаблоны, где им придается предварительная форма, и затем укладываются в изолированные трапецеидальние пазы (рис. 9). После укладки катушек и закрепления их в пазах с помощью клиньев или крышек производится формовка лобовых частей и бандажирование. Междуфазовые изоляционные прокладки устанавливаются в процессе укладки обмоток. Обмотанный таким образом статор подвергается пропитке. Весь процесс изготовления всыпных обмоток может быть полностью механизирован.

Рис. 9. Пазы и обмотки статора: а — полузакрытый паз, обмотка однослойная; б — полузакрытый паз, обмоткаг двухслойная; в — открытый паз. обмотка двухслойная.; г — полуоткрытый паз, обмотка однослойная; 1 — обмоточный провод; 2 — пазовая коробка; 3 — прокладка под клином; 4 — прокладка между слоями; 5 — пазовый клин

Жесткие катушки (или полукатушки) изготовляются из прямоугольного изолированного провода. Окончательная форма придается катушкам до укладки. В двигателях напряжением до 0,66 кВ пазовую изоляцию устанавливают в сердечник до укладки катушек, а сами катушки не изолируют. После укладки катушек в полуоткрытые пазы (рис. 9) обмотанный статор подвергают пропитке и сушке.

В двигателях напряжением 3 кВ и выше применяются катушки с корпусной изоляцией, которая наносится на катушки до укладки их в открытые пазы (рис. 9). В настоящее время применяется термопластичная изоляция и термореактивная изоляция типа «Монолит».

Всыпные обмотки статора асинхронного двигателя

имеют следующие преимущества перед обмотками с жесткими катушками из прямоугольного провода:

возможность полной механизации всего процесса изготовления;
меньшая длина и вылет лобовых частей, а следовательно, и меньшие потери, более высокий КПД, меньшая длина активной части машины;
более благоприятная с точки зрения использования зубцовой зоны трапецеидальная форма паза;
меньшее открытие паза, обеспечивающее меньшие пульсации потока в воздушном зазоре, т. е. меньшие добавочные потери и намагничивающий ток;
большая производственная технологичность: намотка катушечных групп, в ряде случаев и обмоток фаз, производится без разрыва, т. е. меньшее число паек; возможность укладки обмотки в пазы сердечника без корпуса облегчают и удешевляют обмотку и пропитку.

В силу этих достоинств мягкие всыпные обмотки статора асинхронного двигателя

дешевле и менее трудоемки.

Достоинствами жестких обмоток являются больший коэффициент заполнения за счет применения прямоугольных проводов и большая надежность, связанная с меньшей технологической дефектностью, так как в пазы укладываются готовые изолированные и проверенные катушки, которые подвергаются меньшим деформациям.

В силу указанных преимуществ всыпные обмотки статора асинхронного двигателя

являются предпочтительными для асинхронных двигателей на напряжение до 1 кВ и мощностью до 100 кВт. В двигателях мощностью выше 100 кВт и в двигателях напряжением 3 кВ и выше обмотки выполняются из прямоугольного провода (из жестких катушек).

По размещению катушек в пазах различаются однослойные и двухслойные обмотки. Сторона катушки однослойной обмотки занимает паз полностью, при двухслойной обмотке в пазу располагаются вместе две стороны различных катушек, одна из которых устанавливается на дне паза, а другая — в части паза, прилегающей к расточке статора.

Механизация укладки обмотки на электромашиностроительных заводах привела к широкому применению однослойных концентрических обмоток в двигателях мощностью до 10—15 кВт. Для двигателей большей мощности (15—100 кВт) применяются более трудоемкие одно-двухслойные и двухслойные всыпные обмотки из круглого провода. Для двигателей мощностью выше 100 квт, обмотка которых укладывается вручную, применяются двухслойные обмотки.

Одно-двухслойные концентрические обмотки сочетают в себе преимущества однослойных в части осуществления механизированной укладки и двухслойных (возможно укорочение шага и уменьшение длины лобовых частей).

При ремонте асинхронных двигателей при отсутствии механизированной укладки обмоток применяют двухслойные обмотки.

Обмотока машин постоянного и переменного тока

При больших токах сечения проводников секций получаются настолько большими, что выполнение катушек путем намотки на шаблоне и в особенности выгиб

Головки

представляют большие

затруднения. В этих случаях секции обмотки изготавливаются из отдельных стержней, называемых полусекциями. Полусекции соединяются между собой хомутиками и пропаиваются. Это соединение соответствует головке в катушечной обмотке.

Обмотки, выполняемые таким образом, называются стержневыми.

Иногда обмотки, состоящие из проводников большого сечения прямоугольной формы, называют стержневыми и в тех случаях, когда они изготовляются целой секцией и имеют головку такую же, как в катушечной обмотке.

Стержни полусекций волновой и петлевой обмоток показаны на рис. 4-10 и 4-11. Они изготовляются путем выгиба на специальном шаблоне. Соединение полусекций хомутиками и запайка производятся после укладки в пазы якоря.

Ступенчатые обмотки выполняются в виде стержневых из отдельных полусекций.