ВЛИЯНИЕ НА ЭДС СКОСА ПАЗОВ

Иногда для улучшения формы кривой ЭДС, индуктируемой в проводниках обмоток, применяют скос пазов относительно движущего магнитного поля, или при «прямых» пазах применяют скос полюсных наконечников. ЭДС проводника при этом можно определить по рис. 6.9. Рассматриваемый проводник мысленно разбиваем на элементарные участки, в которых индуктируются ЭДС . Фаза ЭДС изменяется и элементарные ЭДС на концах проводника сдвинуты по фазе на угол . Для определения ЭДС проводника необходимо просуммировать ЭДС отдельных участков . Сумма векторов представляет собой дугу окружности.

При отсутствии скоса определяется арифметической суммой и равна длине дуги окружности, опирающейся на угол . При скосе равна длине хорды.

Рисунок 6.9. К определению скоса пазов

 

Коэффициент уменьшения ЭДС проводника при этом называется коэффициентом скоса и для первой гармоники

(6.21)

Угол скоса относительно поля ой гармоники в раз больше, чем для первой гармоники и коэффициент скоса для ой гармоники ЭДС

(6.22)

Обычно скос пазов служит для уменьшения ЭДС зубцового порядка, который равен , где ; – число фаз.

На практике обычно величину скоса принимают близкой к зубцовому делению.

ЭДС ФАЗОВОЙ ОБМОТКИ

В многополюсных машинах каждая фаза обмотки содержит ряд катушечных групп, лежащих под разными полюсами. Обычно все группы содержат одинаковое число катушек и сдвинуты друг относительно друга на целое число полюсных делений. В этом случае ЭДС групп равны по величине и совпадают по фазе, поэтому суммируются арифметически.

Катушечные группы можно соединять не только последовательно, но и параллельно. Если в каждой параллельной ветви последовательно соединено катушечных групп, то действующее значение основной гармоники ЭДС параллельной ветви, равное ЭДС фазовой обмотки, будет определяться формулой

(6.23)

или с учетом (6.15), (6.18), (6.21)

(6.24)

(6.25)

где - число последовательно соединенных витков фазы;

- обмоточный коэффициент.

Обычно .

ЭДС фазы для ой гармоники

(6.26)

где - частота, магнитный поток и обмоточный коэффициент ой гармоники.

Действующее значение ЭДС фазы при наличии высших гармоник

(6.27)

Высшие гармоники искажают синусоидальную форму кривой напряжения, что отрицательно сказывается на работе приемников электрической энергии.

Для подавления высших гармоник применяются распределенные обмотки с укороченным шагом и скос пазов.

Задания для самоконтроля:

Вопросы для самопроверки:

1. Какими параметрами характеризуется ЭДС в обмотках машин переменного тока?

2. Какая часть обмотки называется катушечной группой? Как определить ЭДС катушечной группы?

3. На что оказывает влияние высшие гармоники ЭДС?

4. Какие средства используются для подавления высших гармоник ЭДС в обмотках машин переменного тока?

5. Что такое обмоточный коэффициент и как он вычисляется?

Тестовые задания:

1. Какое влияние оказывает укорочение шага обмотки машин переменного тока? Укажите неправильный ответ.

1) Уменьшается величина ЭДС;

2) Форма кривой ЭДС не изменяется;

3) Уменьшается длина лобовых соединений в секции обмотки;

4) Уменьшается содержание высших гармонических составляющих в кривой ЭДС.

2. Какое влияние на работу машин переменного тока оказывает то обстоятельство, что ее обмотки, как правило, выполняются распределенными? Укажите неправильный ответ.

1) ЭДС обмотки уменьшается;

2) Гармонический состав ЭДС не изменяется;

3) Форма кривой ЭДС обмотки улучшается, то есть приближается к синусоидальной;

4) Подобрав определенное соотношение числа пазов на полюс, фазу и угол сдвига между соседними пазами, можно уничтожить одну из гармонических ЭДС обмотки.

3. В каком выражении при выводе формулы для ЭДС в проводнике обмотки машины переменного тока допущена ошибка?

1) ;

2) ;

3) ;

4) .

4. Угол сдвига между соседними пазами при анализе обмотки переменного тока измеряется в электрических градусах. По какой из формул можно определить величину этого угла?

1) ;

2) ;

3) ;

4) .

5. В каком выражении для расчета ЭДС допущена ошибка?

1) ЭДС проводника ;

2) ЭДС витка ;

3) ЭДС катушки ;

4) ЭДС фазы обмотки .

6. При выводе выражения для ЭДС катушечной группы используется рисунок? Укажите неправильное соотношение.

1) ;

2) ;

3) ;

4) .

7. Какое значение имеет обмоточный коэффициент для первой гармонической составляющей ЭДС трехфазных обмоток машин переменного тока?

1) ;

2) ;

3) ;

4) .

8. Какими параметрами характеризуется ЭДС в обмотках машин переменного тока? Укажите неправильный ответ.

1) Величиной;

2) Частотой;

3) Скоростью изменения величины;

4) Формой кривой.

9. Каково соотношение между геометрическими градусами окружности магнитопровода машины переменного тока с числом полюсов и электрическими градусами этой машины?

1) ;

2) ;

3) ;

4) .

10. Какой из перечисленных шагов обмоток машин переменного тока является наиболее распространенным?

1) Удлиненный шаг ;

2) Полный или диаметральный шаг ;

3) Укороченный шаг ;

4) Все варианты шагов распространены примерно одинаково.

11. Для создания вращающегося магнитного поля в трехфазной машине переменного тока необходимо обеспечить определенный сдвиг фаз между осями фазных обмоток. Чему равен угол сдвига фаз?

1) электрических градусов;

2) электрических градусов;

3) электрических градусов;

4) электрических градусов.

Тренировочные задания:

1. Какой необходимо выбрать шаг обмотки для того, чтобы в кривой ЭДС уничтожить пятую гармонику?

2. Определите обмоточный коэффициент первой гармонической составляющей для трехфазной обмотки машин переменного тока, если известно, что , , , .

3. Определите обмоточный коэффициент пятой гармонической составляющей для трехфазной обмотки машин переменного тока, если известно, что , , , .

4. Трехфазный синхронный генератор имеет следующие данные: внутренний диаметр сердечника статора ; расчетная длина воздушного зазора ; частота ЭДС ; среднее значение гармоник индукции в воздушном зазоре , , . Определить значение первой, третьей и пятой гармоник, а также полное значение ЭДС проводника обмотки статора, если частота вращения магнитного поля .

5. Вычислить обмоточные коэффициенты для основной, третьей и пятой гармоник ЭДС трехфазной обмотки, если , , скос пазов отсутствует, , , .

6. Статор трехфазной бесколлекторной машины переменного тока с внутренним диаметром статора , длиной имеет 36 пазов при . Определить ЭДС одной фазы обмотки статора, если шаг обмотки по пазам , число витков в катушке , магнитная индукция в воздушном зазоре машины , а частота тока в питающей сети .

7. Статор трехфазного асинхронного двигателя с внутренним диаметром статора , длиной имеет 60 пазов. Шаг обмотки статора по пазам , число витков в катушке . Определить ЭДС одной фазы обмотки статора, если магнитная индукция в воздушном зазоре машины , а частота переменного тока . .