Электродвижущие силы, индуктируемые в обмотке




Электродвижущая сила (ЭДС), индуктируемая в фазе обмотки переменного тока, пред­ставляет собой сумму ЭДС ее простевших элементов - секций. Поэтому сначала рассмотрим ЭДС секции.

Пусть секция имеет wc витков. Шаг секции у1 = τ. Поместим эту сек­цию в синусоидально распределенное магнитное поле, вращающееся с угло­вой частотой ω вдоль координаты α (рис. 3.17),

Где В1m=3μ0 . F1m/δ – амплитуда первой гармоники магнитной индукции поля

 

Рис.3.17

В соответствии с законом электромагнитной индукции в секции возникнет ЭДС

 

ℓδ - активная длина секции.

Интегрируя кривую распределения магнитной индукции В1 по ширине секции, по­лучим

Отсюда следует, что полное потокосцепление секции ψ1 изменяется во времени по гармоническому закону, достигая максимального значения в момент, когда ось поля совпа­дает с магнитной осью секции.

ЭДС секции отстает от потокосцепления ψ1 на угол π/2, а ее амплитуда превышает амплитуду потокосцепления в ω раз,

Действующее значение ЭДС секции

Если секция имеет укороченный шаг у =βуπ, то ее ЭДС уменьшается

вследствие уменьшения максимального потокосцеплеиия (рис. 3.18). Ширина секции в угловом измерении

Интегрируя кривую распределе­ния индукции В1 в пределах от –αу/2 до +αу/2, получим

 

Следовательно, ЭДС секции с укороченным шагом

 

Рассмотрим теперь ЭДС катушечной группы, состоящей из q секций. ЭДС секций сдвинуты относительно друг друга на угол

На рис. 3.19, а показана катушечная группа, состоящая из q = 3 секций с полным ша­гом у = τ.

ЭДС катушечной группы

меньше арифметической суммы отдельных секций qEс1 (см. рис. 3.19, б) на величину коэф­фициента распределения

а б

Рис.3.19

Если секции имеют укороченный шаг, то действующее значение ЭДС катушечной группы выражается формулой

где Коб, - обмоточный коэффициент.

Фаза обмотки образуется из катушечных групп. Общее число катушечных групп в фазе двухслойной обмотки равно числу полюсов 2р, причем в каждую параллельную ветвь фазы включается 2р/а катушечных групп. ЭДС одной параллельной ветви образует ЭДС фазы

 

- число последовательно соединенных витков фазы.

В реальных электрических машинах распределение магнитного поля в воздушном за­зоре отличается от синусоидального. Высшие гармоники появляются в результате несину­соидального распределения МДС, наличия пазов на статоре и роторе, насыщения стали, а также других причин. Магнитное поле высших гармоник имеет в v ряз больше полюсов, чем первая гармоника, и вращайся с угловой частотой ων. Если ων≠ω1/ν, то в фазной ЭДС появляются высшие временные гармоники частоты

 

Высшие гармоники ЭДС искажают напряжение сети, что приводит к дополнительным потерям к электроприемникам и самой сети. Высшие гармоники являются также причиной шумов и вибраций в электрических машинах. Поэтому в электрических машинах принима­ются меры к подавлению высших гармоник. Первой из таких мер является улучшение формы кривой распределения самого поля. Однако получить строго синусоидальное поле не удает­ся. В связи с этим для улучшения формы ЭДС используют укорочение шага обмотки, распре­деление обмотки и скос пазов.

Укорочение шага обмотки позволяет подавить любую гармонику ЭДС. На рис. 3.20 показана секция с шагом у1 =4/5τ. При этом шаге потокосцеление секции с пятой гармоникой поля равно нулю для любого момента времени, поэтому ес5=0

 

.

Рис.3.20

Если выбрать шаг у1=6τ/7, то можно подавить пятую гармонику ЭДС. В общем случае при у1=(ν-1)τ/ν уничтожается ν гармоника ЭДС. Достичь одновременного подавления всех гармоник укорочением шага не удается. Обычно шаг секции выбирают в зоне у1=(0,82-0,85)τ, что ведет к наибольшему ослаблению пятой и седьмой гармоник.

Распределение обмотки (q > 1) позволяет умень­шить ЭДС рада высших гармоник за счет того, что в катушечной группе они складываются под большими углами

 

и, следовательно, Kpv < Кр1.

Однако при целом q ЭДС гармоник зубцового порядка νz=2mqk±1=kz/p±1 подавить таким способом не удается, поскольку их обмоточные коэффициенты оказываются равными обмоточному коэффициенту первой гармоники

Эффективным способом подавления зубцовых гармоник является скос пазов (рис.3.21). Скос пазов выполняется на одно зубцовое деление bск = tz, при этом ЭДС зубцовой гармо­ники по длине активной стороны секции меняет фазу от 0 до 2π так, что ЭДС e'νz на одной половине проводника действует встречно ЭДС e//ν1 на другой половине и их суммарное зна­чение равно нулю. Скос пазов применяется для машин малой мощности, где его легче реализовать.

Рис3.22

На форму ЭДС оказывает влияние также схема соедине­ния обмотки.

В трехфазных обмотках применяют соединение в звез­ду или треугольник (рис. 3.22).

Гармоники ЭДС, кратные трем, в трехфазной обмотке совпадают по фазе, поэтому при соединении обмотки в звезду в линейных напряжени­ях эти гармоники отсутствуют. При соединении обмотки в треугольник линейное напряжение равно 4азному, но гармоник, кратных трем, в них также не будет. Это связано с тем. что ЭДС третьих гармоник, складываясь, вызывают ток в коту-ре треугольника. Падение напряжения от этого тока полностью компенсирует ЭДС третьей гармоники. Однако соединения обмотки в треугольник стараются избежать, так как возни­кающие при этом токи вызывают дополнительные потери и нагрев обмотки.

 

АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-03-31 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: