Двухслойные обмотки.

Пример пересчета однослойной обмотки в двухслойную.

Электродвигатель с количеством пазов Z1=36, 3000 оборотов в минуту 2p=2, число пазов на полюс и фазу q=6.

• Однослойная обмотка имеет следующие данные: шаг обмотки по пазам у=17;15;13 рис №1.

• Прежде чем начать расчет, нужно преобразовать обмотку с концентрическими катушками в равнокатушечную (равносекционную) для нахождения диаметрального шага однослойной обмотки рис №2.

Рис. 2

• После преобразования концентрической обмотки в равнокатушечную получился шаг по пазам 15 (1-16), теперь приступаем к расчету шага двухслойной обмотки 0,83 × 15 = 12. Шаг двухслойной обмотки получился у=12 (1-13). Количество секций в катушке двухслойной обмотки с целым числом пазов на полюс и фазу всегда равно «q», число пазов на полюс и фазу в данном двигателе q=6. После расчета получилось: шестисекционная катушка с шагом у=12 (1-13) рис. №3.

Рис. 3

• Количество витков в пазу двухслойной обмотки равно количеству витков в пазу однослойной, количество витков в секции двухслойной обмотки в два раза меньше количества витков в секции катушки однослойной обмотки. При пересчёте однослойной обмотки на двухслойную с укороченным шагом нужно увеличивать число витков в пазу, а чтобы обмотка поместилась в паз сечение провода приходится уменьшать.

• Соединение катушек в двухслойных обмотка всегда выполняется конец с концом, начало с началом рисунки №4 и №5.

Рис. 4
Схема соединений двухслойной обмотки 3000 об. мин., количество параллельных ветвей а=1.

Рис. 5
Схема соединений двухслойной обмотки 1500 об. мин., количество параллельных ветвей а=1.

• Формула расчета шага двухслойных обмоток для однофазного электродвигателя.
  .

Литература по данной теме:
Кокорев А.С. «Справочник молодого обмотчика электрических машин» 1979 г.
Мещеряков В.В., Ченцов И.М. «Пересчет электрических машин и таблицы обмоточных данных» 1950 г.

Схемы укладки обмоток электродвигателей с количеством пазов 36, 2p=2 3000 об/мин.

Обмотки со сплошной фазной зоной.

Схема укладки однослойной обмотки: у=17;15;13, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Схема укладки однослойной обмотки: у=15, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Схема укладки в статор двух однослойных обмоток: у=17;15;13, количество параллельных ветвей а=4.

Схема укладки цепной однослойной обмотки: у=17, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2..

Обмотки с несплошной фазной зоной с расширением на два паза.

Схема укладки обмотки с расширенной фазной зоной: у=15, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Схема укладки цепной однослойной обмотки: у=15, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Схема укладки однослойной обмотки: у=17;15;11, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Схема укладки одно-двухслойной обмотки с расширенной фазной зоной: у=17;15;13;11, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Схема укладки двухслойной обмотки: у=18;16;14, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Обмотка с несплошной фазной зоной с расширением на три паза.

Схема укладки двухслойной обмотки: у=15, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Схема укладки двухслойной обмотки: у=20;18;16;14;12;10, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Обмотки с несплошной фазной зоной с расширением на четыре паза.

Схема укладки одно-двухслойной обмотки с расширенной фазной зоной: у=17;15;13;11;9, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Схема укладки двухслойной обмотки: у=16;14;12, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Схема укладки двухслойной обмотки: у=14, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Схема укладки двухслойной обмотки: у=19;17;15;13;11;9, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Схема укладки одно-двухслойной обмотки: у=14;12, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Схема укладки цепной однослойной обмотки: у=17;13;9, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Схема укладки цепной однослойной обмотки: у=13, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Схема укладки в статор двух цепных однослойных обмоток: у=17;13;9, количество параллельных ветвей а=4.

Обмотки с несплошной фазной зоной с расширением на пять пазов.

Схема укладки двухслойной обмотки: у=15;13;11, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Схема укладки двухслойной обмотки: у=18;16;14;12;10;8, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Схема укладки двухслойной обмотки: у=13, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Обмотки с несплошной фазной зоной с расширением на шесть пазов.

Схема укладки двухслойной обмотки: у=14;12;10, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Схема укладки двухслойной обмотки: у=17;15;13;11;9;7, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Схема укладки двухслойной обмотки: у=12, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Схема укладки цепной однослойной обмотки: у=15;11;7, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Схема укладки цепной однослойной обмотки: у=11, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Обмотки с несплошной фазной зоной с расширением на семь пазов.

Схема укладки двухслойной обмотки: у=13;11;9, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Схема укладки двухслойной обмотки: у=16;14;12;10;8;6, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Схема укладки двухслойной обмотки: у=11, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Обмотки с несплошной фазной зоной с расширением на восемь пазов.

Схема укладки двухслойной обмотки: у=12;10;8, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Схема укладки двухслойной обмотки: у=15;13;11;9;7;5, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Схема укладки двухслойной обмотки: у=10, возможное количество параллельных ветвей а=1, а=2.

Обмотки статора асинхронного двигателя

Если взглянуть на обмотку статора асинхронного электродвигателя, то легко обнаружить, что она представляет собой отнюдь не просто три уложенные под 120 градусов относительно друг друга одиночные катушки. На каждую из фаз трехфазной обмотки приходится обычно по несколько секций. Эти секции отдаленно напоминают секции обмотки ротора коллекторного мотора, однако в асинхронном двигателе они выполняют совершенно иные функции.

Посмотрите на первый рисунок. Здесь изображена одна секция, состоящая из четырех витков. Такая секция занимает на статоре минимум два паза. Но секцию в принципе можно разбить еще напополам — вот уже четыре паза. Тогда две части секции необходимо будет соединить последовательно, чтобы ЭДС в них суммировались.

Поскольку весь набор изолированных друг от друга проводов в секции (или условно — в части секции) укладывается в один паз, то и обозначить на схеме пучок проводов можно в виде одного витка, даже если витков в одном пазе лежит несколько. Активные проводники каждой секции могут укладываться в пазы одним слоем или двумя слоями, как на роторе коллекторного мотора.

Допустим, трехфазный асинхронный двигатель имеет одну пару полюсов (2p=2). Тогда для каждой фазы обмотки на каждый полюс будет приходиться некоторое количество пазов статора: как правило от 1 до 5 (q). В процессе проектирования машины выбирают наиболее подходящее значение этого числа q. В результате общее число пазов будет равно — число полюсов*число фаз*пазов на полюс фазы (Z = 2pmq).

К примеру имеется: одна пара полюсов, три фазы, два паза на полюс фазы. Итак, общее число пазов: Z = 2*3*2 = 12 пазов. На рисунке ниже приведена именно такая обмотка, где на каждую фазу приходится по 4 секции, причем каждая секция состоит из двух частей (по две катушки в части) — каждая часть находится в сфере действия своего полюса (в двух полюсных делениях тау, одно полюсное деление — 180 градусов, все пазы — 360 градусов).

Пазы разделяются по фазам так: пусть у двигателя два паза на полюс на фазу, тогда на первом полюсном делении для фазы А предполагаются пазы 1 и 2, а на втором полюсном делении — 7 и 8, поскольку Z/2 = 6, и тау = 6 зубцов.

Вторая фаза (В) сдвинута относительно первой в пространстве на 120 градусов или на 2/3 тау, то есть на 4 зубца, и значит занимает пазы 5 и 6 на первом полюсном делении и пазы 11 и 12 — на втором полюсном делении.

И наконец третья фаза (С) располагается в оставшихся пазах 8 и 9 второго полюсного деления и в пазах 3 и 4 первого полюсного деления. Разметка обмотки всегда ведется по наружному слою активных проводников.

Как вы уже поняли, с целью сложения ЭДС каждой фазы, секции внутри катушек соединяют последовательно, а сами катушки (в противоположных полюсных делениях) — встречно: конец первой — с концом второй.

К трехфазной сети обмотки статора традиционно присоединяются по одной из двух схем: звезда или треугольник. Треугольник — для 220 вольт, звезда — для 380 вольт.

На рисунке показан статор без обмотки. Статор устанавливается в алюминиевый, чугунный или стальной корпус двигателя путем запрессовывания сердечника вовнутрь. Сердечник здесь набирается из отдельных листов стали, каждый из которых изолирован особым электротехническим лаком.

Снаружи корпус имеет ребра, благодаря которым увеличивается площадь теплообмена с окружающим воздухом и повышается эффективность активного охлаждения — пластмассовый вентилятор, насаженный на ротор сзади (под задней крышкой с перфорацией), обдувает ребра и охлаждает таким образом двигатель в процессе его работы, так предохраняет обмотки от перегрева.