 |
Электродвижущая сила (ЭДС) обмотки машин переменного тока
|
|
|
|
ЭДС фазы проследим по следующей структуре: проводник – виток - катушка - катушечная группа – фаза.
Определим ЭДС проводника и витка с полным шагом y = t.
При этом, так как проводники находятся в одинаковых магнитных условиях, то ЭДС витка будет равна арифметической сумме (см. рис.).
ЭДС проводника
. 
, 
,
Действующее значение ЭДС проводника
2. ЭДС витка с полным шагом
3. ЭДС витка с укороченным шагом
Если виток имеет шаг y <t, то проводники витка расположены в разных магнитных условиях. Поэтому для определения ЭДС витка необходимо геометрически сложить ЭДС этих проводников.
, t - 180°, откуда 
, тогда
y - a,
4. Определение ЭДС катушки
Витки катушки лежат в одних пазах, поэтому ЭДС катушки равна ЭДС одного витка на число витков в катушке.
5. Определение ЭДС катушечной группы
Если бы обмотка была сосредоточенной, т.е. катушки были расположены в одних пазах, то ЭДС катушечной группы определялась бы как произведение ЭДС катушки на число катушек в катушечной группе, т.е. Ek×q (см. рис.) q = 3.
В распределенных обмотках катушки расположены в разных пазах, то для определения ЭДС катушечной группы необходимо геометрически сложить ЭДС каждой катушки, т.е. Eг < Ek×q
. (Зная Кр, определим Eг). 
a - электрический угол сдвига ЭДС соседних пазов.
В электрической машине необходимо различать пространственный и электрический угол.
Одной электрической окружности соответствует - 360° эл. т.е. (2t, Р). Например, если машина имеет число полюсов 2Р = 4, Р = 2, то в одной пространственной окружности две электрических. В общем случае, если машина имеет Р пар полюсов, то в одной пространственной окружности Р электрических и электрический угол a = aпр×Р.
|
|
|
Пример. 2Р = 4, Р = 2 получим в одной пространственной окружности две электрических.
Определение коэффициента распределения - Кр.
- ЭДС катушечной группы
ЭДС катушки 
, запишем отношение
, тогда коэффициент распределения
; 
- ЭДС катушечной группы.
6. Определение ЭДС фазы.
Фаза состоит из нескольких катушечных групп, все катушечные группы расположены в одинаковых магнитных условиях, поэтому ЭДС фазы будет равна ЭДС катушечной группы умноженной на число их в фазе.
Если обмотка однослойная, то число катушечных групп в фазе равно числу пар полюсов – Р,
Если обмотка двухслойная, то число катушечных групп в фазе равно числу полюсов – 2Р
, перепишем иначе
, К0 = Ку × Кр
где W – число витков в фазе;
К0 - обмоточный коэффициент;
Ф – магнитный поток в веберах;
Ф×Ку – максимально сцепленный поток с катушкой.
Это выражение ЭДС фазы для первой гармоники.
ЭДС от высших гармоник потока
В общем случае кривая магнитного потока на полюс несинусоидальна. Если ее разложить, то кроме первой гармоники будут гармоники высшего порядка.
ЭДС от потока n гармоники запишется
полюсное деление 
, а число полюсов 
.
1. 
(для генератора)
2. 
3. 
. 
, 
Если укорочение 
, то исчезнет пятая гармоника ЭДС
, 
, 
уменьшатся и 3 и 7 гармоники.
Пояснение, почему исчезает пятая гармоника ЭДС. Укорочение на 1/5t приводит к тому, что по контуру Е5 направлены встречно и их сумма равна 0.
Укорочение шага приводит к исчезновению пятой гармоники, третья гармоника уменьшается на половину, отсюда видно, что укорочение шага приводит к тому, что кривая ЭДС приближается к синусоиде и
он также меньше, чем для основной гармоники ЭДС.
Теперь можно подсчитать фазную ЭДС любой гармоники. Если обмотки соединены звездой, то в кривой линейных ЭДС – ЭДС кратным 3-м не будет. Если обмотки соединены в треугольник, то в линейных ЭДС их также не будет, т.к. они замкнутся по контуру.
|
|
|
|
|
|
