Рассмотрим принцип построения схемы двухслойной катушечной обмотки на примере обмотки статора трехфазной машины с Z = 24, 2р = 4, а = 1, т. е. с теми же данными, что и у приведенных в § 12 однослойных обмоток.

В каждом пазу двухслойной обмотки размещаются две стороны разных катушек, поэтому на рис. 26, а показаны 24 пары линий пазов. Одна линия из каждой пары — сплошная — обозначает сторону катушки, лежащей вверху паза, ближе к его шлицу, а другая — пунктирная — сторону катушки, лежащей на дне паза. Разделим пазы по числу полюсов на четыре полюсных деления т, в каждом из них будет т = Z/(2p) =24/4 = 6 пазов, и в пределах полюсных делений разметим фазы. Число пазов на полюс и фазу q = Z/(2pm) = 24/(4 • 3) = 2. Стрелками на сплошных линиях, соответствующих верхним сторонам катушек, покажем направления мгновенных значений токов в них. Оно одинаковое во всех фазах в пределах одного полюсного деления и меняется на обратное при переходе к соседнему полюсному делению. Направление токов в нижних сторонах катушек, т. е. на пунктирных линиях, показывать не надо, так как оно будет зависеть от укорочения шага и при составлении схемы роли не играет.

Вначале рассмотрим обмотку с диаметральным шагом. На рис. 26, б показано соединение лобовыми частями пазовых сторон катушек, лежащих на расстоянии полюсного деления друг от друга, т. е. с шагом у — т = 6: верхние стороны катушек 1-го и 2-го пазов соединяются соответственно с нижними сторонами катушек (1 + 6) = 7-го и (2 + + 6) = 8-го пазов. Полученные две катушки (q = 2) соединены последовательно между собой в катушечную группу. На рис. 26, в такие же соединения проделаны для остальных катушек, входящих в одну фазу обмотки, и катушечные группы соединены между собой. Чтобы принятые ранее направления токов сохранились, соседние катушечные группы одной фазы должны быть соединены между собой встречно. Встречное соединение катушечных групп, т. е. соединение конца первой группы этой фазы с концом второй и начала второй группы с началом третьей и такое же соединение других групп одной фазы, является характерной закономерностью для всех схем двухслойных обмоток.

Обмотка остальных фаз соединяется аналогично.

Для проверки правильности выполненных соединений при вычерчивании схемы можно воспользоваться следующим методом. На линиях, обозначающих начала фаз CI, С2 и СЗ, отметим стрелками мгновенные направления токов в фазах. В трехфазной системе токов всегда в двух фазах эти направления совпадают, а в третьей будет противоположно, или значение тока равно нулю. Поэтому на рис. 2 на выводе СЗ указано направление, противоположное С1 и С2. Далее, обходя катушки и катушечные группы по вычерченным соединениям каждой из фаз, отметим над катушечными группами также стрелками направление обтекания их током. Проделаем эту операцию для всех фаз, как показано на рис. 2. В пределах каждого полюсного деления направления стрелок над катушечными группами во всех фазах совпадают и меняются на обратное над соседними полюсными делениями. Таких изменений направления столько, сколько полюсов в машине. Если после разметки стрелок на схеме не получается такого чередования, то схема вычерчена неверно. В этом случае следует проверить правильность расположения начал каждой из фаз и соединений между катушечными группами и исправить неточность. Машина с неправильно соединенной обмоткой работать не будет.

Рис. 1. Построение схемы двухслойной обмотки

Рис. 2. Схема двухслойной трехфазной обмотки с Z= 24, 2р=4 и диаметральным шагом

Двухслойные обмотки с диаметральными шагами применяют очень редко, так как характеристика машин с такими обмотками хуже, чем с обмотками, имеющими укороченные шаги. Поэтому двухслойные обмотки в большинстве случаев делают с шагами меньшими, чем полюсное деление машины. При любом укорочении шага и при любом числе 2р и q принцип соединения схем обмоток остается таким же, как рассмотренный для обмотки с диаметральным шагом. На рис. 3 приведена схема обмотки той же машины (Z = 24, 2р = 4, т = 3, а=1), но с укороченным шагом у — рт = 0,8-6^5. Сравнивая обе схемы, видим, что все соединения катушек и катушечных групп у них одинаковы. Обмотки отличаются друг от друга только шириной катушек и расположением их сторон, лежащих в нижней части паза (пунктирные линии на схеме). При диаметральной обмотке в каждом из пазов расположены верхние и нижние стороны катушек одной и той же фазы. В обмотке с укороченным шагом из-за того, что ширина катушек уменьшилась, в некоторых пазах размещаются стороны катушек, принадлежащих разным фазам, например в пазах 2, 4, 6, 8 и др.

Рис. 3. Схема двухслойной трехфазной обмотки с Z = 24, 2р = 4 и укороченным шагом

Схема-развертка удобна для практического использования при соединении обмотки, но при большом числе пазов и нескольких параллельных ветвях она теряет это качество, так как становится громоздкой и трудно читается из-за большого количества различных показанных на ней соединений. В то же время, внимательно рассматривая развернутую схему, можно заметить, что она содержит ряд одинаковых элементов. Поэтому часто используют так называемые условные схемы. В них принято условное изображение не одной катушки, как в схеме-развертке, а целой катушечной группы, которая обозначается одним прямоугольником независимо от числа катушек в ней. От каждого прямоугольника отходят две линии, обозначающие два выводных конца: начало первой катушки в группе и конец последней. Такое условное изображение основано на том, что все витки в одной катушке, так же как и все катушки в одной катушечной группе, соединяются всегда последовательно. Чтобы указать, какое место занимает катушечная группа от начала обмотки и сколько катушек она содержит, в прямоугольнике над диагональю пишут номер катушечной группы, считая их по порядку от начала первой фазы обмотки, а под диагональю указывают число катушек в этой катушечной группе. Условная схема обмотки, развернутая схема которой показана на рис. 28, изображена на рис. 30. Проследим на ней направление обтекания током катушечных групп всех фаз и отметим эти направления стрелками. Чередование стрелок показывает, что схема соединена правильно.

Рис. 4. Условные изображения на схемах:
а — витков в катушке, б — катушек в катушечной группе

Как видно, в условной схеме содержится меньше информации, чем в схеме-развертке, так как в ней не указано число пазов и нельзя определить, какой шаг принят в обмотке: условная схема, изображенная на рис. 5, соответствует обмотке и с диаметральным шагом, и с укороченным. Поэтому условные схемы сопровождаются надписями о числе пазов, шаге обмотки, пцсле полюсов и др.

Все фазы обмотки в трехфазных машинах всегда соединяются одинаково, поэтому условные схемы можно еще более сократить. На этом рисунке приведены только катушечные групцы первой фазы — 1, 4, 7 и 10-я, отмечены стрелками направления обтекания током катушечных групп и показаны межгрупповые соединения. Катушечные группы других фаз на схеме не показаны, но, зная, что все фазы соединяются одинаково, можно совершенно точно сказать, как должна быть соединена вся уложенная в пазы обмотка. За начало второй фазы должно быть взято начало 3-й (1+2) катушечной группы, с ней будут соединены 6-я (4 + 2) 9-я (7 + 2), 12-я (10+2) катушечные группы. Начало третьей фазы будет началом 5-й (3 + 2) катушечной группы. В нее войдут 5, 8, 11 и 2-я катушечные группы. Концами фаз будут являться концы 10, 12 и 2-й катушечных групп. Если в условной схеме обмотки не указывать значения числа q, то она может служить клк бы типовой схемой для всех двухслойных обмоток с данным числом 2р и числом параллельных ветвей а независимо от числа пазов в машине.