АСИНХРОННЫЕ
МАШИНЫ

ГЛАВА I
ОБМОТКИ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

§ 7. Катушечные обмотки.

Катушечная обмотка обычно состоит из ряда отдельных секций, выполненных в виде витков — катушек, соединенных между собой последовательно.

Рассмотрим вначале простейшую однофазную катушечную обмотку (фиг.  14).

Как видно из этой фигуры, обмотка состоит из ряда катушек А и В, соединенных последовательно. Число витков в каждой такой катушке берут в зависимости от напряжения и мощности двигателя. При больших напряжениях и малых мощностях число витков в каждой катушке приходится брать большим.

Начала и концы отдельных катушек такой обмотки должны быть соединены между собой таким образом, чтобы получилось правильное чередование полюсов (фиг.  14). На фиг.  14 изображена четырехполюсная обмотка; на этой фигуре (равно как и на фиг. 15 и 16) соединительные проводники, при помощи которых отдельные катушки соединяются между собой, показаны для ясности волнистыми линиями.

В катушечной обмотке согласно фиг. 14 число катушек равно половине числа полюсов.

Фиг. 14. Схема однофазной катушечной обмотки (q = 4, 2р = 4, К = р = 2).

Как видно из фиг. 14, вся обмотка состоит из двух катушек А и В, причем каждая катушка в свою очередь состоит из четырех секций; таким образом каждая ка¬тушечная сторона лежит в четырех пазах. Число пазов q, в которых лежит каждая катушечная сторона обмотки, является весьма характерной величиной.

Она будет в дальнейшем неоднократно фигурировать в разных формулах. По числовой величине q равно числу пазов, приходящихся на один полюс и фазу обмотки. Для обмотки согласно фиг.   14   мы   имеем   q = 4.

Фиг. 15. Схема однофазной катушечной обмотки (q == 4, 2р = 4, К = 2р = 4).

Рассматривая фиг.14, мы видим, что секции обмотки лежат в пазах 4—13, 3—14, 2—15, 1—16. Как видно из фигуры, внутренние секции каждой катушки имеют ширину, немного меньшую полюсного деления т, в то время как крайние витки (например 1—16) имеют ширину, немного большую полюсного деления τ. На фиг. 14 показана только одна фаза, провода которой занимают только 1/3 всего числа пазов: ос­тальные 2/3 всего числа пазов показаны на этой фигуре незаполненными.

Число полюсов при рассмотренной выше обмотке получается всегда вдвое больше, чем число шпуль; таким образом на фиг. 14 при двух катушках мы имеем 4 полюса (2р = 4).

Теперь рассмотрим катушечную обмотку несколько иной конструкции (фиг. 15). Как видно из фиг. 15, число катушек, образующих эту обмотку, равно числу полюсов. Таким образом при четырехполюсной схеме получается в каждой фазе 4 катушки; на фиг. 15 показана обмотка, имеющая в каждой шпуле по 2 секции.

Обмотка фиг. 15 может быть получена из обмотки фиг. 14 следующим образом: вместо того чтобы соединять провода, лежащие в пазах 15—16,    с   проводами   пазов   1—2,   как   показано   на  фиг.  14, можно провода   пазов   15—16   соединить  с   проводами   26—25; в   результате получится обмотка фиг. 15, имеющая вдвое большее число шпуль.

Фиг. 16. Схема трехфазной катушечной обмотки (т = 3, q = 2, 2р = 4, К = т • р = 3 • 2 = 6).

Обмотка фиг. 15 в смысле распределения активных проводов и формы кривой м. д. с. совершенно идентична с обмоткой фиг. 14. Особенностью обмотки фиг. 15 является относительно небольшая ширина секций, которые всюду меньше величины полюсного деления τ; поэтому обмотку фиг. 15 иногда называют "обмоткой с короткими шпулями" 1.

---

1 На фиг. 14 и 15 были показаны обмотки, занимающие 1/3 полюсного деления и являющиеся одной фазой трехфазной обмотки. В двигателях однофазного тока провода статорной обмотки обычно для увеличения использования типа располагаются на протяжении 2/3 τ.

---

Теперь перейдем к рассмотрению трехфазных обмоток.

На фиг. 14 была показана обмотка, провода которой занимают только 1/3 от общего числа пазов.

Фиг. 17. Расположение "головок" обмотки при q == 3 (двухплоскостная обмотка).

Если расположить в остальных 2/3 пазов 2 такие же обмотки, смещенные относительно первой в пространстве на угол в 120° и 240°, то получится трехфазная обмотка. На фиг. 16 показана такая трехфазная катушечная обмотка, причем на чертеже катушки, принадлежащие разным фазам, для наглядности обозначены разной штриховкой. Как видно из этой фигуры, одна сторона каждой шпули расположена в двух пазах, т. е. мы здесь имеем число пазов на полюс и фазу, равное двум (q = 2).

Как видно из фиг. 16, каждая фаза катушечной обмотки состоит из ряда шпуль, имеющих длинные и короткие торцевые части. Для того чтобы понять, почему приходится выполнять торцевые части катушек разной длины, рассмотрим разрез статора асинхронного двигателя с катушечной обмоткой (фиг. 17).

Как видно из этой фигуры, при намотке торцевые части А некоторых катушек приходится отгибать кверху, чтобы образовалось между шпулями А и В разных фаз достаточное расстояние а. Катушки А с загнутыми кверху торцевыми частями имеют среднюю длину одного витка несколько большую, чем катушки В (фиг. 17 правый чертеж). Поэтому катушки типа А изображены условно всюду на наших обмоточных схемах более длинными, чем катушки типа В.

Обмотки типа фиг. 16 получили на практике очень большое распространение; они применяются, главным образом, в качестве статорных обмоток асинхронных двигателей.

В двигателях малой мощности роторы с контактными кольцами часто имеют такую же катушечную обмотку согласно фиг. 16.

Фиг. 18. Схема торцевых соединений   трехфазной   обмотки (т = 3, q = 2,   2р = 4, К = 3 x 2 = 6).	Фиг. 19. Схема торцевых соединений   трехфазной   обмотки (m = 3, q= 1, 2р = 4, К = 3 x 2 = 6).

Фиг. 20. Схема торцевых соединений трехфазной обмотки (τ = 3, q = 3 и q = 2).

На фиг. 16 изображена катушечная обмотка с числом пазов на полюс и фазу q = 2.

В машинах большой мощности, имеющих большую величину полюсного деления τ, число q берется также большим; встречаются обмотки с q = 3, 5 и выше; в двигателях большой мощности, быстроходного типа часто даже бывает q = 6.

На фиг. 18, 19 и 20 показаны торцевые части трехфазной статорной обмотки четырехполюсного двигателя, имеющей q = 2 и q = l.