Главная Машины переменного тока



Обмотки могут быть однофазными и многофазными. На практике наиболее широко применяют трехфазные обмотки. На рис. 18.2 показаны простейшая трехфазная обмотка (а) и ее развернутая схема (б). Обмотка состоит из трех катушек с одинаковым числом

5) .


Рис. 18.2. Трехфазная обмотка (а) и ее развернутая схема (б)

витков, оси которых сдвинуты на 120° в пространстве. При вращении ротора с полюсами Л/ и 5 в катушках фаз А, В и С будут индуктированы равные по величине э. д. с, сдвинзтые по фазе на одну треть периода (рис. 18.3, а).

Мощность такой трехфазной машины Рз = ЗЕ1, где Е - действующее значение э. д. с. одной фазы; / - действующее значение тока

фазы (предполагается симметричная нагрузка).

Такую трехфазную машину можно было бы выполнить однофазной, соединив последовательно три катушки Согласное включение трех катушек не имеет смысла, так как суммарная э. д. с. в зтом случае будет равна нулю. Поэтому одну из катушек, например А-X, включим навстречу двум другим. Таким образом, начало обмотки в проводнике X, проводник А соединен с проводником в, проводник У -с проводником с и Z - конец обмотки. В этом случае векторная диаграмма примет вид, показанный на рис. 18.3, б.

Э. д. с. такой однофазной обмотки £i=2£, а мощность машины Pi=EJ=2EI.

Ясно,, что ток для однофазной и трехфазной машины одинаков. Таким образом при одном и том же расходе материалов (стали и меди), при одинаковых габаритах и потерях энергии мощность трехфазной машины окажется в 1,5 раза больше мощности однофазной машины. Машины малой мощности выполняют однофаз-


Рис. 18.3. Векторные диаграммы э. д. с. обмоток а - трехфазной; б - однофазной



ными. Однако в них заполняется только /з окружности статора обмоткой, а /з остается свободной.

Если в простейшем случае имеется только две катушки А и В, а катушки С нет вообще, то э. д. с. такой однофазной машины £[=уЗ£, а мощность Pi=y3EI. Следовательно, при двух катушках несколько уменьшается мощность однофазной машины Pi= =0,5"l/3Pi, но получается значительный выигрыш в расходе обмоточного провода.

§ 18.2. Однослойные обмотки с полным шагом и их э. д. с.

Переменная э. д. с, индуктируемая в обмотке машины перемен-•ного тока, характеризуется величиной, частотой и формой кривой. Практикой установлено, что энергосистемы лучше всего работают при синусоидальной форме кривой э. д. с, так как при кривой, отличающейся от синусоиды, в ней содержатся высшие гармонические, которые оказывают вредное влияние не только на генератор, но и на линии передачи и на большую часть потребителей электроэнергии. В генераторах и двигателях высшие гармонические составляющие вызывают увеличение потерь и нагревание машин, в линиях электропередачи они могут способствовать возникновению перенапряжений, а также оказывают влияние на близлежащие линии связи.

Кривая э. д. с. характеризуется коэффициентом формы кривой

кфЕ/Е,,, (18.1)

где / Ti т/2

Е=-\ - Г e4t , £ер-=- { edt- (18.2)

действующее и среднее значения э. д. с. соответственно; Т - период изменения э. д. с.

При синусоидальной форме кривой э. д. с. e=£maxSin coi Действующее и среднее значения э. д. с. будут: £=£max/V2; £ср = = --fmaxi так что коэффициент формы кривой

ф-=Жр-/(2/2) = 1,11.

При несинусоидальной форме кривой э. д. с, которая может •быть представлена гармоническим рядом, действующее значение

э. д. с. E=VЕ\Е\Е\ .... где £i. Е-,, £3 и т. д.-действующие значения э. д. с. первой, второй, третьей и других гармонических составляющих. Поэтому коэффициент формы кривой при несинусоидальной э. д. с. может оказаться-значительно большими, чем при синусоидальной.



Если ротор с размещенными на нем полюсами (см. рис. 18.2, а) вращать с частотой п, то в каждом проводнике обмоткц статора будет индуктирована э. д. с. определенной величины частоты и формы кривой. При одном обороте ротора в пространстве, т. е. при повороте ротора на двойное полюсное деление 2т, э. д. с. в проводнике претерпевает один период изменения. Если в общем случае машина имеет р пар полюсов, то частота э. д. с.

fpnieO. (18.3)

Мгновенное значение э. д. с. проводника e = lvB, где I - длина проводника; v - скорость перемещения магнитного поля; - магнитная индукция. • Так как I и v в нашем случае постоянны, то е = сВ, где с - некоторая постоянная. Таким образом, характер изменения или форма кривой э. д. с. в проводнике определяется кривой распределения магнитной индукции В в зазоре по окружности статора. Поэтому для создания синусоидальной э. д. с. необходимо придать полюсным наконечникам такое очертание, при котором кривая распределения магнитной индукции по окружности статора тоже была синусоидальной.

Среднее значение э. д; с. проводника Ec=lvBc-p, где Вер - среднее значение магнитной индукции на одном полюсном делении.

Имея в виду выражение

щ=яДй/60=2jPt«/60=2/7йТ/60=2/t,

где D - диаметр расточки статора; пО = 2рт - длина окружности расточки статора. Определим среднее значение э. д. с. витка:

Е,,2/х1В,,=2/Ф, (18.4)

где т/Вср=Ф - магнитный поток полюса.

Действующее значение э. д. с. проводника £=ф£ср- При синусоидальной форме кривой э. д. с. /гф=1,11 и тогда

=-%ф£ер = 1,11ср=2,22/Ф. . (18.5)

Если на статоре поместить виток с полным или диаметральным шагом, то один активный проводник занимает по отношению к северному полюсу .точно такое же положение, что и другой актива ный проводник по отношению к южному полюсу. Поэтому в обоих проводниках индуктируются одинаковые по величине и форме э. д. с, складывающиеся по контуру витка алгебраически, т. е. э. д. с. витка с полным шагом имеет ту же форму кривой, что и э. д. с проводника и, равна ее удвоенному значению. При синусоидальной форме кривой действующее значение э. д. с. витка

Е = 2кфЕр=2.1,11- 2/Ф=4,44/Ф. (18.6)

Если на статоре поместить катушку с полным шагом, имеющую число витков Ток, то при синусоидальной форме кривой действующее значение э. д. с. катушки

E=4,A4:ii;JФ. • (18.7)



0 1 2 [3] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60


0.0221