1.2.2. Эдс катушечной группы

Обмотки машин переменного тока, как правило, выполняются из катушечных групп. Катушечная группа – это совокупность q последовательно соединенных катушек, катушечные стороны которых расположены в q соседних пазах.

Допустим (рис. 1.11). Угол между соседними пазами:– эл. град или– эл. рад, гдеz – число пазов статора (якоря).

Угол, который соответствует катушечной группе в пределах одного или двух полюсных делений, называют углом фазной зоны.

В машинах переменного тока применяют симметричные трехфазные обмотки шестизонные и трехзонные. В первом случае угол фазной зоны 60˚, во втором случае угол фазной зоны 120˚.

В случае шестизонной обмотки в пределах каждого полюсного деления размещаются три фазы, при этом на каждую фазу приходится одинаковое число пазов

.

При вращении первая гармоника поля наводит в катушках ЭДС, сдвинутые во времени по фазе на угол , соответствующий пространственному углумежду соседними пазами. Следовательно, ЭДС можно представить в виде временных векторов, сдвинутых на угол.

Для определения ЭДС катушечной группы следует геометрически сложить ЭДС отдельных катушек. При этом сумма геометрическая меньше суммы арифметической ЭДС катушек. Отношение величины геометрической суммы к сумме арифметической – коэффициент распределения. Он характеризует уменьшение ЭДС катушечной группы из витков, распределенных вq пазах по сравнению с ЭДС тех же витков, расположенных в одном пазу. Определим коэффициент распределения из графического построения (рис. 1.13):

.

В результате ЭДС катушечной группы с учетом скоса, укорочения и распределения

Здесь– обмоточный коэффициент по первой гармонике.

Фазная обмотка обычно состоит из нескольких катушечных групп, соединенных последовательно, последовательно–параллельно или параллельно. ЭДС фазы равна ЭДС параллельной ветви. Если в этой параллельной ветви имеется n последовательно соединенных катушечных групп, то

.

Здесь – число последовательно соединенных витков фазы.

1.2.3. Эдс обмотки от высших гармоник поля и способы их уменьшения

Выше отмечалось, что кривая поля в воздушном зазоре кроме первой содержит высшие гармоники (третью, пятую, седьмую…). Каждая из них наводит в обмотке ЭДС соответствующего порядка. Если порядок гармоники обозначить через ν, то ЭДС от ν-той гармоники записывают в виде

,

где – коэффициент скоса для ν-той гармоники

.

Обмоточный коэффициент для ν-той гармоники

,

где .

.

При этом – поток ν-той гармоники,

причем – полюсное деление ν-той гармоники ;

–частота ЭДС ν-той гармоники.

Все гармоники поля вращаются в рассматриваемом случае с одинаковой частотой вращения. Поэтому частота ЭДС ν-той гармоники с учетом ее числа пар полюсов будет

.

Для уменьшения высших гармоник применяют:

а) укорочение шага,

б) распределение обмотки,

в) скос пазов.

В машинах переменного тока обмотки обычно соединяются в звезду или треугольник, в этом случае линейные ЭДС не содержат третьих гармоник, поэтому не возникает необходимость их подавления. Рассмотрим укорочение шага.

При укорочении на , т. е. при, коэффициент укорочения для пятой гармоники равен нулю. Действительно

т. е. ЭДС пятой гармоники полностью подавляется.

При – подавляется седьмая гармоника.

.

На практике обычно выбирают такое укорочение, при котором максимально подавляются пятая и седьмая гармоники, т.е. .

б) Распределение обмотки.

. Это вызвано тем, что соседние пазы, в которых размещены катушечные стороны по отношению к ν-той гармонике поля сдвинуты на угол больше угла α. Следовательно, геометрическое сложение высших гармоник ЭДС катушек катушечных групп будут геометрически складываться под большим углом, чем первые гармоники ЭДС. Это означает, что геометрическая сумма ЭДС высших гармоник будет уменьшаться в большей степени по отношению к арифметической сумме, чем геометрическая сумма первых гармоник.

в) Скос пазов.

Магнитное поле МПрТ может содержать так называемые зубцовые гармоники порядка , где

При порядок этих гармоник близок к числу пазов на пару полюсов. Эти гармоники наводят в обмотке зубцовые гармоники ЭДС. Их особенность в том, что они имеют обмоточные коэффициенты одинаковые с обмоточным коэффициентом основной гармоники. Их нельзя подавить при целомq ни укорочением, ни распределением обмотки. ЭДС зубцовых гармоник катушек катушечных групп оказываются сдвинутыми на тот же угол, что и первые гармоники ЭДС. Действительно,

–равносильно сдвигу на угол α.

Следовательно, зубцовые гармоники в контуре витка и в катушке катушечной группы складываются так же, как и первые гармоники ЭДС. Радикальное средство подавления зубцовых гармоник при целом q является скос пазов.

Допустим . Как следует из рис. 1.14, ЭДС отдельных участков проводника направлены встречно и, следовательно, они компенсируют друг друга.

На практике обычно делают скос на одно зубцовое деление.