Среднее профессиональное образование а. В. Грищенко, В. В. Стрекопытов электрические машины и преобразователи подвижного состава

Однослойные обмотки статора. В однослойных обмотках каждая сторона секции 
полностью заполняет паз сердечника статора. Однослойные обмотки бывают 
концентрические и шаблонные. В концентрической обмотке секции каждой секционной 
группы имеют разную ширину и располагаются концентрически. Шаги обмотки у секций, 
входящих в секционную группу, неодинаковы, но их среднее значение определяется 
выражением: у
ср
= Z / 2p (5.7) 
Поскольку секции, образующие секционные группы, не одинаковы по размеру, то 
секционные группы концентрических обмоток имеют разные сопротивления. Это следует 
учитывать при определении размеров секций секционных групп, образующих фазную 

---

64 / 203 
обмотку. Необходимо, чтобы все фазные обмотки имели одинаковое сопротивление и, 
следовательно, содержали одинаковое число различных по размерам секционных групп. 
Существенным недостатком концентрических обмоток является то, что наличие в них 
секций разных размеров усложняет изготовление обмотки. От этого недостатка избавлены 
шаблонные однослойные обмотки. Все секции этих обмоток имеют одинаковые размеры и 
могут изготовляться на общем шаблоне. Кроме того, все секции таких обмоток имеют 
одинаковые сопротивления, а лобовые части получаются короче, чем в концентрических 
обмотках, что уменьшает расход меди. Обмотки трех фаз обычно соединяются в звезду, что 
позволяет при заданном линейном напряжении сети получать меньшее фазное напряжение, 
определяющее требования к изоляции обмотки. Это имеет большое значение именно для 
синхронных машин, предназначаемых в большинстве случаев для высокого напряжения. 
5.4. Электродвижущая сила фазной обмотки статора. 
ЭДС фазной обмотки статора Е
1
представляет собой сумму ЭДС всех секций, составляющих 
фазную обмотку. Как уже отмечалось, фазная обмотка состоит из секционных групп, каждая 
из которых состоит, в свою очередь, из q секций, расположенных под одной парой полюсов. 
Из этого следует, что все группы состоят из одинакового числа секций, находящихся в 
одинаковых магнитных условиях. Поэтому при последовательном соединении секционных 
групп в фазной обмотке ее ЭДС равна: Е
1
= Е
гр
2р (5.8) 
где Е
гр
ЭДС одной секционной группы, В. Если бы все секции секционной группы были 
сосредоточены в двух пазах, то их ЭДС совпадали по фазе, а ЭДС всей секционной группы 
была равна арифметической сумме ЭДС секций Е
с
, образующих группу: 
Е
гр
= E
c
q (5.9) 
Однако практическое применение имеют распределенные обмотки статоров, у которых 
активные стороны секций каждой секционной группы занимают несколько пазов под 
каждым полюсом. Поэтому ЭДС, наводимые в секциях секционной группы, оказываются 
сдвинутыми по фазе относительно друг друга на угол сдвига между соседними пазами а, 
определяемый по выражению (5.4). В процессе работы вращающееся поле ротора 
синхронной машины движется относительно активных проводников обмотки статора с 
линейной скоростью: v = πDn / 60 (5.10) 
где D – диаметр расточки статора, м; n – частота вращения ротора, об/мин. При этом в 
проводнике обмотки статора наводится ЭДС, имеющая максимальное значение: 
E
прmах
= B
m
lv = B
m
l × 2τf (5.11) 
где B
m
– максимальное значение магнитной индукции в воздушном зазоре, Тл; l – активная 
длина проводника, м; τ = πD/2p – полюсное деление, м. Если принять, что магнитная 
индукция распределена в воздушном зазоре синусоидально, то среднее значение магнитной 
индукции: В
ср
= 0,636В
m
(5.12) 
Заменив в (5.11) максимальное значение индукции средним, получим выражение 
максимального значения ЭДС проводника: 
Е
прmах
= (πВ
ср
/ 2) × l × 2fτ = πФf (5.13) 
где Ф = В
ср
lτ – основной магнитный поток ротора, Вб. Определим действующее значение 
ЭДС проводника: Е
пр 
= (Е
прmax
/ √2) = (π / √2) × Фf (5.14) 
Далее определим действующее значение ЭДС секции обмотки с диаметральным шагом (у = 
τ) и числом витков w
с
: Е
с
= 2E
пp
w
c
= (2π / √2) × Фfw
с
(5.15) 
или Е
с
= 4,44Фfw
с
(5.16) 
где wс – число витков секции. Если секция выполнена с укороченным шагом, то в формулу 
(5.16) следует ввести коэффициент укорочения шага К
у1
учитывающий уменьшение ЭДС 
первой гармоники при укорочении шага секции: 
Е
с
= 4,44 Фfw
с
 К
у1
(5.17) 
Для определения ЭДС одной фазы обмотки (см. формулу (5.17)) необходимо ЭДС одной 
секции Е
с
умножить на число последовательно соединенных секций. При последовательном 

---

65 / 203 
соединении секционных групп число последовательно соединенных секций в фазной 
обмотке равно 2pq. Следовательно, ЭДС фазной обмотки: 
Е
с
= 4,44 Фfw
1
К
1
(5.18) 
где w
1
– число витков одной фазы статора; К
1
– обмоточный коэффициент.