ЭДС обмоток машин переменного тока

Общие положения.

ЭДС переменного тока характеризуется величиной, частотой, формой кривой.

Первые два параметра обеспечиваются довольно просто, в третьем приходится сталкиваться с большими трудностями.

Не синусоидальность напряжения приводит к увеличению потерь в самом генераторе, приемниках энергии, вызывает перенапряжение в линиях электропередач, оказывает индуктивное действие на ближайшие линии слабого тока.

ЭДС проводника при синусоидальном распределении индукции в воздушном зазоре.

Этот вопрос будем разбирать па примере синхронного генератора

- коэффициент формы поля, для синусоиды .

- магнитный поток.

- ЭДС проводника.

Кривая распределения.

Кривая индукции раскладывается на гармоники.

2 лекция.

ЭДС проводника при учете высших гармоник индукции.

В этом случае:

- порядок гармоники.

- полный магнитный поток с учетом высших гармоник.

- окончательное выражение ЭДС проводника.

Из этого выражения видно, какое влияние оказывают высшие гармоники на ЭДС проводника. Из анализа полученного выражения можно сделать вывод, что высшие гармоники оказывают незначительное влияние на величину ЭДС проводника, а в основном искажают форму кривой ЭДС.

ЭДС витка сосредоточенной обмотки с полным диаметральным шагом.

Сосредоточенной обмоткой называется обмотка, у которой число пазов на полюс фазы равно 1.

Обмотка однослойная. ЭДС определяется по правилу левой руки: магнитные линии входят в ладонь, большой палец направлен против направления вращения магнитного поля и тогда 4 пальца покажут направление ЭДС.

- ЭДС сосредоточенной обмотки.

- число витков катушки.

- число пар полюсов.

ЭДС распределенной обмотки с диаметральным шагом.

Параметры обмотки: обмотка однослойная, однофазная, , , .

Поскольку всякая синусоидальная величина может быть представлена вектором, вращающимся против часовой стрелки, ЭДС катушки может быть представлена следующим образом:

Для того чтобы найти результирующую ЭДС обмотки необходимо произвести геометрическое сложение ЭДС катушек, из которых состоит обмотка.

- действующее значение ЭДС фазы.

- угол между двумя соседними пазами.

- ЭДС катушки.

Из находим отрезок .

Из находим отрезок .

- ЭДС распределенной обмотки первой гармоники.

- коэффициент распределения первой гармоники.

Коэффициент распределения показывает, как изменяется ЭДС обмотки в случае, когда катушки распределены по рядом расположенным пазом.

ЭДС распределенной обмотки меньше ЭДС сосредоточенной обмотки и это уменьшение определяется коэффициентом распределения.

Коэффициент распределения для высших гармоник:

Для ой гармоники

Если , то

Таким образом, за счет распределения обмотки можно избавиться от некоторых высших гармоник.

3 лекция.

Распределение обмотки позволяет избавиться от некоторых гармоник в кривой выходного напряжения, однако распределение обмоток приводит к уменьшению результирующей ЭДС каждой гармоники, включая первую.

ЭДС сосредоточенной обмотки с укороченным шагом.

По правилу правой руки определяем ЭДС вращения.

- относительный шаг обмотки.

у – ширина секции.

Поскольку проводник штрих находится под центром полюса, его ЭДС может быть обозначена вектором направленным вертикально; проводник два штриха будет вектором, смещенным относительно на .

Из находим отрезок .

ЭДС витка с укорочением.

ЭДС витка с диаметральным шагом.

коэффициент укорочения.

коэффициент укорочения первой гармоники.

порядок гармоники.

коэффициент укорочения -ой гармоники.

Если , то .

если действуют встречно.

Укорочение обмотки позволяет уменьшить, либо полностью избавиться от некоторых гармоник кривой выходного напряжения синхронного генератора. Однако укорочение шага приводит к уменьшению результирующей ЭДС каждой гармоники, включая первую.

Зубцовые гармоники.

Гармоники, порядок которых равен:

Называются зубцовыми и обусловлены зубчатостью статора.

Для них характерно, что коэффициент распределения и укорочения такой же как для первой гармоники. На сколько процентов мы уменьшаем зубцовую гармонику, настолько же и уменьшаем первую гармонику. Поэтому с этими гармониками распределение и укорочение шага не применяют.

Для них применяются следующие методы:

- применение обмоток с дробным числом на полюс фазы.

- делают скос пазов на одно зубцовое деление.

Произведем скос пазов на одно зубцовое деление

пространственная координата.

Поскольку в скошенном проводнике ЭДС будет создаваться «+» и «-» индукцией пятой гармоники и соответственно ЭДС будут действовать встречно, следовательно, результирующая ЭДС в пятой гармонике будет уменьшаться.

коэффициент скоса.

ЭДС проводника со скосом.

поэтому обмотка, у которой присутствует скос позволяет получить меньшие напряжения, чем обмотка без скоса.

Общее выражение ЭДС фазы.

действующее значение ЭДС фазы.

обмоточный коэффициент для 1 гармоники.

число витков в фазе.

Для высших гармоник: