§ 7.3. Электродвижущая сила катушечной группы

Обмотки статора разделяются на сосредоточенные и распре­деленные. При сосредоточенной обмотке все катушки одной фа­зы, приходящиеся на полюс и образующие катушечную группу, укладываются в двух пазах, т. е. сосредоточиваются вместе и об­разуют одну большую катушку. Примером такой обмотки может служить трехфазная обмотка, представленная на рис. 7.4. По ряду причин сосредоточенные обмотки не получили распространения. Одна из причин — необходимость вырубки в пластинах статора пазов большой площади, необходимой для размещения значитель­ного числа пазовых сторон. Это ведет к необходимости увеличе­ния наружного диаметра статора, а следовательно, к увеличению размеров машины.

В распределенных обмотках все катушки равномерно рас­положены по периметру расточки статора. При этом катушки каждой фазы, приходящиеся на полюс, т. е. катушки каждой катушечной группы, занимают более двух пазов, например че­тыре, шесть и т. д.

Весьма важным параметром обмотки статора является число пазов, приходящихся на полюс

q₁ =Z₁/(2pm₁), (7.10)

где m₁ — число фаз в обмотке (для трехфазной обмотки m₁ = 3).

В сосредоточенной обмотке, где на пару полюсов приходится два паза каждой фазы, а всего пазов Z₁ = 2pm₁, число пазов на по­люс и фазу q =1. В распределенной обмотке q > 1. В распреде­ленной двухслойной обмотке статора число катушечных групп в каждой фазе равно числу полюсов 2р, а общее число катушечных групп трехфазной обмотки А = 2pm_l. При этом число катушек в катушечной группе равно q₁. Однако сосредоточенные и распре­деленные обмотки различаются не только конструкцией. Имеется также разница и в величине и форме графиков ЭДС, наведенных в сосредоточенной и распределенной обмотках. Для разъяснения обратимся к рис. 7.7, где показаны две одновитковые катушки фазной обмотки, сосредоточенные в двух пазах (а), и такие же две катушки, образующие катушечную группу и сосредоточенные в четырех пазах (б).

В случае сосредоточенной обмотки (рис. 7.7, а) ЭДС, наведенные в двух катушках, совпадают по фазе; в этом случае ЭДС катушечной группы £_r.с равна арифметической сумме ЭДС катушек:

Е_r.c = Е_к1 + Е_к2. (7.11)

В случае распределенной обмотки обе катушки сдвину­ты в пространстве относительно друг друга на пазовый угол γ. По­этому ЭДС, наводимые в катушках катушечной группы, оказались сдвинутыми по фазе относительно друг друга на угол γ (рис. 7.7, б). Исходя из этого ЭДС катушечной группы распределенной обмот­ки Е_г.р равна геометрической сумме ЭДС катушек, число которых равно q₁ :

_г.р =

Как видно из приведенных на рис. 7.7 векторных диаграмм, ЭДС катушечной группы сосредоточенной обмотки Е_rс больше, чем ЭДС при распределенной обмотке Е_гр. Уменьшение

Рис. 7.7. К понятию о коэффициенте распределения

ЭДС катушечной группы при переходе от сосредоточенной обмотки к распределенной

распространяется на ЭДС не только первой, но и высших гармоник. Для количественной оценки этого уменьшения ЭДC пользуются коэффициентом распределения обмотки, представляющим собой отношение ЭДС:

k_p = (E_г.р/E_г.с) < 1.

Коэффициент распределения обмотки для первой гармоники

k_p = (7.12)

где γ - угол сдвига по фазе между векторами пазовых ЭДС, т. е. ЭДС, наводимых в проводниках, лежащих в соседних пазах статора, эл. град:

γ = 360p/Z₁. (7.13)

Так как угол сдвига по фазе между векторами пазовых ЭДС для ν-й гармоники в ν раз больше пазового угла γ, то коэффициент распределения обмотки для любой гармоники ЭДС равен

k_pv = (7.14)

Ниже приведены значения коэффициента распределения для первой, третьей, пятой и седьмой гармоник ЭДС:

Число пазов на полюс и фазу q1…	1	2	3	4	5	6	∞
Коэффициент распределения kp 1-я гармоника 3-я » ............. 5-я » ............. 7-я » .............	1,000 1,000 1,000 -1,000	0,966 0,707 0,259 -0,259	0,960 0,667 0,217 -0,178	0,958 0,654 0,204 -0,157	0,957 0,646 0,200 -0,149	0,956 0,644 0,197 -0,145	0,955 0,636 0,191 -0,136

Из приведенных данных видно, что увеличение q₁ вызывает сравнительно небольшое уменьшение коэффициента распределе­ния для основной гармоники и значительное уменьшение его для высших гармоник.