Асинхронный двигатель. (Лекция 3)

Привод станка

Привод вентилятора

Привод стрелочного перевода

В АД малой мощности применяют полузакрытую форму паза (а)-всыпная обмотка,
а у большей мощности – открытую-жесткая обмотка (б).
Обмотки машин

всыпная обмотка,
жесткая обмотка.

Обмотки статора бывают двухслойными и однослойными. Однослойные выполняются при высоте оси вращения двигателя h≤160 мм, а в двигателях с h>160 мм – двухслойные. Однослойные обмотки имеют полный шаг, двухслойные – укороченный. Укорочение шага улучшает форму кривой ЭДС, приближая ее к синусоиде, и дает экономию меди.

а, г —обмотка однослойная;
б, в —обмотка двухслойная;

Обмотчик электрических машин
Намотка катушек статора с закрытыми пазами сердечника

Укладка в пазы сердечника проводов катушки всыпной обмотки

Набор специального инструмента обмотчика электрических машин
а - пластинка, б - «язык»,
в - обратный клин, г - угловой нож,
д - выколотка, е - топорик,
ж,з-ключи для гнутья стержней ротора

Обмотки статора характеризуются параметрами:
z – число пазов в стали статора;
m –число фаз статора (m=1 или 3);
p – число пар полюсов;
q – число пазов на фазу:

Во всех АД обмотка статора выполняется распределенной, в ней q > 1, q – число пазов статора, приходящихся на полюс и фазу
где z – число пазов статора;
m–число фаз статорной обмотки;
2 p–число полюсов статорной обмотки

ЭДС обмоток:а – распределенной;
б – сосредоточенной.

Сосредоточенная
обмотка

В сосредоточенной обмотке суммарная ЭДС группы катушек, размещенных в одном пазу под полюсом, равна алгебраической сумме ЭДС катушек

Распределенная
обмотка

В распределенной обмотке пазы сдвинуты друг относительно друга на угол α, на такой же угол будут сдвинуты векторы ЭДС, которые индуктируются в катушках, расположенных в этих пазах

Отношение ЭДС распределенной обмотки к ЭДС сосредоточенной обмотки называют коэффициентом распределения:

Практически коэффициент распределения (насколько ЭДС меньше по сравнению с сосредоточенной) определяют по формуле для ЭДС первой гармоники:

Число, показывающее уменьшение ЭДС обмотки вследствие укорочения шага, называют коэффициентом укорочения kу.
Произведение коэффициента распределения на коэффициент укорочения называют обмоточным коэффициентом:
kоб = kу kp
Значение обмоточного коэффициента -0,90 – 0,95

Схема трехфазной двухслойной обмотки с укороченным шагом

В реальности обмотки выполняют распределенными двухслойными с укороченным шагом и с большим числом витков.
В двухслойных обмотках одна сторона катушки занимает нижнюю часть паза, а вторая – верхнюю. Укорочение шага улучшает форму ЭДС и позволяет экономить медь в лобовых соединениях.

Расстояние между сердечниками полюсов τ
Фазовый шаг yф, показывающий расстояние между началами фаз:

Рис. a - обмотка статора, у которой каждая катушка состоит из двух проводников.
Но при намотке большого числа витков проводники закроют статор и ротор нельзя будет поставить на место. Отгибая проводники по сторонам, получим обмотку, показанную на рис. б.
в, г – то же, но для двух проводников

д, е – то же, но для 1500 об/мин

Различают углы в геометрических и электрических градусах.
В общем случае один геометрический градус соответствует p электрических градусов.
Полюсное деления τ всегда равно 180 электрическим градусам, поэтому фазовый шаг обмотки
yф=2/3 τ =(2/3)∙180=120 эл. град.

Пример. Выполнить трехфазную сосредоточенную обмотку с данными: q = 1; m = 3; 2p = 4; z = 12.
Решение. Рассчитаем обмотку
Трехфазные однослойные обмотки

Начинаем укладывать обмотку первой фазы в первый паз.
Для определения номера паза, в которой нужно уложить начало обмотки второй фазы, к номеру паза, где лежит начало обмотки первой фазы, прибавляем yф:
1 + yф = 1 + 2 = 3.
Вторую и третью фазы выполняем аналогично первой.
Начала обмоток обозначаем буквами
С1, С2 и С3, а концы – С4, С5 и С6.

В реальности обмотки выполняют распределенными двухслойными с укороченным шагом и с большим числом витков.
В двухслойных обмотках одна сторона катушки занимает нижнюю часть паза, а вторая – верхнюю. Укорочение шага улучшает форму ЭДС и позволяет экономить медь в лобовых соединениях.