Главная Машины переменного тока



Глава 19

НАМАГНИЧИВАЮЩАЯ СИЛА ОБМОТКИ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

§19.1- Распределение намагничивающей силы в пространстве

Ток, протекая по проводникам обмотки машины пе1)еменногО тока, возбуждает магнитное поле, "распределение которого в пространстве зависит от конструкции обмотки. При сосредоточенной обмотке (=1) фаза состоит из одной катушки на пару полюсов,, и распределение н. с. F такой катушки в пространстве имеет прямоугольную форму (рис. 19.1, а), если положить, что ток сосредоточен в средней точке паза. В любой точке между начальной А и конечной X активными сторонами существует магнитная линия, имеющая одинаковое •направление и охватывающая одно и тоже число проводов с током, т. е. в любой точке между сторонами А и X я. с. имеет одно и то же значение iw, где i -ток, протекающий по проводам катушки в выбранный момент времени; w - число витков катушки. В "любой определенной точке слева от провода А и справа от провода X н. с имеет то же самое значение, но направление силовых линий магнитного поля противоположно направлению их в промежутке между точками А и X и, следовательно, н. с. имеет обратный знак.

При этом в пространственном распределении н. с. велико содержание высших гармонических составляющих, что поведет к созданию высших гармоник в кривой э. д. с. Для снижения высших гармоник в

кривой н. с, а следовательно, и в кривой з. д. с. обмотку выполняют распределенной. Если q=2, т. е. витки одной фазы, приходящиеся-на одну пару полюсов, распределены между двумя катушками, то распределение н. с. в пространстве будет иметь ступенчатую зависимость (рис. 19.1, б). Катушка AiXi с "током создает н. с. Fi, катушка А2Х2 - н. с. F2. Распределение в пространстве этих н. с. имеет вид прямоугольной зависимости, а результирующую и. с. F двух катушек находят в виде суммы Fi и. F2 в любой точке окружности статора.

При увеличении числа q увеличивается число ступеней пространственного распределения н. с. и кривая и. с. приближается к синусоиде. На рис. 19.1, в показано распределение н. с. в пространстве при q=4.


Рис. 19.1. Распределение н. с„ в пространстве: а--9=1; 6-9=2; е-9=4



Если выполнить обмотку с =оо, т. е. проводники непрерывно и равномерно поместить на окружности статора, то распределение н. с. в пространстве будет трапецеидальным (рис. 19.2, а). В действительности проводники сосредоточены в пазах и распределение н. с. в пространстве имеет вид ступенчатой зависимости (рис. 19.2, б)..Придавая трапецеидальной кривой тот или иной вид, можно исключить из пространственного распределения н. с. третью, пятую и т. д. гармонические составляющие.


:owo:e:e:6:


Рис. 19.2. Распределение н. с. в пространстве для обмотки:

а - 9=оо ; б - реальной

§ 19.2. Намагничивающая сила однофазной обмотки

При распределенной обмотке кривая н. с. имеет ступенчатую зависимость, причем с повышением q число ступеней увеличивается и в пространственном распределении н. с. содержание высших гармонических составляющих уменьшается. Ограничиваясь рассмотрением основной гармоники распределения н. с. в пространстве и выбрав начало пространственной координаты на оси однофазной обмотки, можно записать Fx=Ртах х cos {хп/т), где Fmax ж -амплитуда пространственного распределения н. с, изменяющаяся во времени. Если ток, протекающий по обмотке, синусоидален, т. е. t =

= /maxSin(0, то fmax3c = fmaxSin wt.

Однофазная обмотка при прохождении по ней переменного тока создает пульсирующее-магнитное поле, неподвижное в пространстве и изменяющееся во времени с частотой тока сети.

Вектор н. с, направленный по какой-либо прямой (например, по оси у) и синусоидально изменяющийся во времени, может быть представлен геометрической суммой двух векторов, равных и неизменных по величине, вращающихся с одинаковой частотой в различных направлениях (рис. 19.3), при условии fi=F2 = 0,5Fmat и при вращении векторов Fi п р2 с одинаковой частотой в различных направлениях (ai=a2=a).

Для любого момента времени можно зашсать равенство

smwt=VFl-\-Fl-2F,F cos 2a /(I - cos 2a)/2 ,

откуда sincD=sina, т. e. а=Ы. Углы a между направлением векторов Fi я р2 и осью абсцисс линейно изменяются во времени, т. е-векторы Fi и р2 поворачиваются с равномерной частотой.



2/x.

1 ?\

n c. пульсирующего поля однофазной обмотки машины переменного тока

Ffj=Fmax sin Wcos (лгл/г), или F,=0,bF„ sin (0) -хя/г) + 0,5/„, sin И + я/т). (19.1)

Каждое из полученных слагаемых представляет собой синусоидальную волну н. с, перемещающуюся вдоль окружности статора. Скорости перемещения этих волн найдем из выражений: со-т/т=0 и (i,t+xn/x=0, откуда

г;„р=л: = и)Т/я=2/т; vf,=x\t =

Имея в виду следующие выражения: v=nDnif60 и x=nD/{2p), где D -диаметр статора; Л] -частота вращения магнитного поля, получим 2ртп1/60=±2/т.

Отсюда частота вращения прямого и обратного магнитного поля

П1± 60f/p, (19.2)

где f - частота тока; р - число пар полюсов.

Таким образом, н. с. пульсирующего магнитного поля однофазной обмотки может быть представлена в виде двух вращающихся с одинаковыми частотами в противоположных направлениях н.- с.

(прямой и обратной), амплитуды которых равны между собой и вдвое меньше амплитуды н. с. пульсирующего поля, а частота вращения их зависит от частоты тока и числа пар полюсов машины.

§ 19.3. Намагничивающая сила двухфазной и трехфазной обмоток

В некоторых случаях применяют двухфазную обмотку. Например, для пуска однофазных асинхронных двигателей, в конденсаторных двигателях и др. Так, простейшую двухфазную обмотку представим в виде двух катушек (рис. 19.4), оси которых смещены в пространстве на 90" (электрических). Если по этим катушкам, имеющим одинаковое число витков, пропустить равные по величине и сдвинутые по фазе на четверть периода синусоидальные токи: tA = /max sin ш,

iB==/maxSin (сй + я/2) =/maxCOS ui, TO

н. с. этих катушек будут также синусоидальны и сдвинуты по фазе на чет-Рис 19.4. Простейшая двух- f "P«0 - А = /тах sin со/ И фазная обмотка в = ГтахС05(И1.

Рис. 19.3. Представление пульсирующего магнитного поля двумя вращающимися в различных направлениях




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


0.0124