Одноименнополюсные генераторы

Активная часть такого однофазного генератора в случае "простейшей конфигурации зубцовой зоны изображена на рис.1. Пакеты статора всегда набираются из листовой электротехнической стали. Ротор в некоторых случаях выполняется также шихтованным, а иногда, особенно при больших окружных скоростях, массивным. Корпус машины и втулка ротора всегда выполняются массивными из ферромагнитного материала.

Ток возбуждения создает магнитный поток, путь которого обозначен на рисунке 1 - пунктирной линией.

		Рисунок 1.

Кривая распределения магнитного потока в воздушном зазоре, изображенная на рисунка 2, имеет периодический характер и, очевидно, период, или 2π эл. рад будет соответствовать зубцовому делению ротора. Полюсным делением τ индукторной машины является половина зубцового шага ротора и, следовательно, зубец и паз ротора можно рассматривать как разноименные полюса индуктора.

Эта особенность индукторной машины определяет ее основное преимущество: возможность выполнения весьма малых полюсных делений и соответственно большого числа полюсов при малом диаметре ротора. Поэтому обычно индукторные генераторы используются для получения переменного тока повышенной частоты. Катушка переменного тока охватывает дугу, равную или близкую π электрических радиан. Приняв величину раскрытия пазов статора достаточно малой, мы можем считать, что при повороте ротора кривая распределения потока в воздушном зазоре не изменится, а переместится на тот же угол, что и ротор. Это приведет к изменению по величине (без изменения знака) потокосцепления катушки переменного тока, в то время как потокосцепление катушки возбуждения остается неизменным. Можно принять, что магнитный поток, созданный обмоткой возбуждения, вращается вместе с ротором.

Так как потокосцепление катушки переменного тока является периодической функцией угла, то при вращении ротора происходит периодическое изменение потокосцепления и, следовательно, в катушке статора наводится переменная э. д. с. Отдельные катушки переменного тока всегда можно соединить согласно и тем самым использовать весь полезный поток поверхности расточки обоих пакетов статора. Подключенная к такой обмотке нагрузка будет питаться переменным током.

Из принципа работы генератора следует, что поток зубца не изменяется ни по вели­чине, ни по направлению.

Наличие двух пакетов не является характерным для одноименнополюсного генерато­ра. В некоторых случаях при небольших габаритах генератора один из пакетов статора и ротора заменяется массивным магнитопроводом и последний может быть совмещен с подшипниковым щитом (рисунок 3).

В этом случае статор и ротор имеют по одному пакету, конструкция генератора упрощается и стоимость его снижается. Очевидно, что нет принципиального отличия такого однопакетного генератора от рассмотренного ранее двухпакетного.

Конфигурация зубцовой зоны статора может иметь разнообразные исполнения. На рисунке 1 представлена простейшая геометрия однофазного генератора. Число пазов статора, если это позволяют размеры полюсного деления, может быть значительно больше. Так, например, на рис.4 показана конфигурация зубцовой зоны генератора, имеющего четыре полузакрытых паза на однополюсное деление.

Для простоты изображения поверхность расточки развернута на плоскость. Принцип работы такого генератора не требует специального объяснения, так как ничем не отличается от рассмотренного выше.

В некоторых случаях с целью упрощения технологии изготовления обмотки статора пазы выполняют открытыми. Пример такой конфигурации для однофазного генератора изображен на рисунке 5.

Статор

На рисунке 6 изображено примерное установившееся распределение магнитного потока в зазоре для двух фиксированных положений ротора: ось зубца ротора в первом случае (а) совпадает с осью зубца, а во втором случае (б) с осью паза статора. Потокосцепление обмотки статора при вращении ротора, как и во всех рассмотренных выше генераторах, будет периодически изменяться, и поэтому в обмотке статора будет наводиться переменная ЭДС.

Вследствие большого раскрытия пазов полный поток, сцепленный с обмоткой возбуждения, при вращении ротора должен изменяться, так же как и поток, проходящий по зубцу ротора. Однако эти изменения практически незаметны вследствие демпфирующего действия массивных участков магнитной цепи и обмотки возбуждения. Кроме того, обычно с целью улучшения формы кривой напряжения пазы ротора выполняют скошенными, что также уменьшает пульсацию полного потока, сцепленного с обмоткой возбуждения.

При большом числе открытых пазов статора на полюс ширина паза становится малой по сравнению с полюсным делением; такой случай аналогичен рассмотренной выше конфигурации зубцовой зоны с полузакрытыми пазами. В некоторых случаях требования,
предъявляемые к индукторному генератору, заставляют при выборе конфигурации зубцовой зоны остановиться на настолько малом зубцовом шаге ротора, что выполнение упоминавшихся выше конфигураций зубцовой зоны становится технологически невозможным. В таких случаях геометрия зубцовой зоны статора может быть выполнена аналогично показанной на рисунке 7, т. е. Зубцовый шаг статора может быть равен нечетному числу полюсных делений. Для конфигурации однофазного генератора, изображенного на рис. 7, катушка переменного тока, охватывающая зубец статора, имеет шаг Зπ.

Принцип работы такого генератора тот же, что и в случае простейшей конфигурации зубцовой зоны по рис.1. В отличие от последнего он имеет меньшее относительное изменение потокосцепления обмотки переменного тока, хотя величина абсолютного изменения потокосцепления одна и та же. Кроме того, как позднее будет показано, при рассматриваемой конфигурации зубцовой зоны реактивность обмотки якоря значительно выше.

Пазовый шаг для статора может быть и неодинаковым для всех пазов. Пример такой конфигурации изображен на рисунке 8. Катушки обмотки переменного тока расположены только на узких прямых зубцах.