Электрические машины. Электромеханика, страница 5

Принципы выполнения многофазных обмоток. В электромашинах переменного тока проводники обмотки размещают в пазах, расположенных на внутренней поверхности статора и на внешней поверхности ротора. Периодическое чередование направления токов в проводниках на поверхности магнитопровода, обращенной к зазору, обуславливает перодическое изменение в пространстве магнитного поля.

Число периодов изменения поля (число пар полюсов) обозначают  p. Обмотка, образующая поле с одним периодом (р=1) называется двухполюсной или однопериодной. Обмотка, образующая поле с несколькими периодами называется многопериодной или многополюсной.

Несколько (в общем случае m) одинаковых разноименнополюсных обмоток с одним и тем же числом пар полюсов р, питающихся от многофазной электрической сети, называются многофазной обмоткой.

Каждая фаза обмотки включает в себя ряд катушек, образованных из одного или нескольких витков. Простейший элемент обмотки – виток, состоящий из двух (1 и 2) проводников, размещенных в пазах, находящихся друг от друга на некотором расстоянии y.

Это расстояние называют шагом обмотки, оно приблизительно равно полюсному делению τ под которым понимают длину дуги, соответствующую одному полюсу , где D – диаметр ротора (для обмотки ротора) или внутренней расточки статора (для обмотки статора); 2р – число полюсов.

Если у = τ, то шаг называют диаметральным или полным; при у< τ - укороченным, при у> τ - удлиненным. Разность (τ – у) – называют укорочением. Часто шаг выражают в относительных единицах , а укорочение (1-).

Проводники, находящиеся в пазах, соединяют между собой, при этом образуется ряд катушек. Расположенные в соседних пазах катушки, соединенные последовательно и относящиеся к одной фазе и паре полюсов образуют катушечную группу (аналогично АВС – начала фаз, ХУZ – концы фаз).

Каждая фаза обмотки АХ, ВУ, СZ состоит из нескольких соединенных последовательно или параллельно катушечных групп.

Расположенные в соседних пазах стороны катушек одной катушечной группы занимают q пазов и образуют фазную зону с углом . Число пазов приходящихся на полюс и фазу , где m – число фаз.

Обычно витки, образованные проводниками, лежащими в одних и тех же пазах, объединяют в одну или две катушки, называемые секциями. Катушки укладывают таким образом, чтобы в каждом пазу были размещены одна сторона катушки или две стороны разных катушек одна над другой: различают одно- и двухслойные обмотки.

При q = 1 под каждым полюсом расположено только по одной катушке каждой фазы – сосредоточенная обмотка. Чаще q >1, при этом обмотка – распределенная.

МДС обмоток переменного тока, расположенных на статоре или роторе электрической машины, должна создавать в ее воздушном зазоре вращающееся магнитное поле. Для этого каждая из обмоток, питающихся от синусоидального напряжения, должна иметь МДС, синусоидально распределенную в пространстве. Несоблюдение этих условий приводит к появлению высших гармоник в кривой распределения магнитного потока, следовательно, к ухудшению энергетических показателей машины.

МДС сосредоточенной обмотки. Двухполюсная машина с простейшей сосредоточенной обмоткой, у которой все витки, включенные в фазу А-Х, находятся в пазах, расположенных в диаметральной плоскости. При прохождении  тока от начала фазы А к ее концу Х возникает двухполюсный магнитный поток.

Каждая силовая линия этого потока сцеплена со всеми витками W катушки данной фазы, поэтому создаваемая катушкой МДС .

При максимальном значении тока в катушке эта МДС имеет максимальное значение:

Принимается, что вся МДС расходуется на преодоление магнитного сопротивления воздушных зазоров. При этом распределение МДС вдоль окружности статора имеет прямоугольную форму. Во всех точках воздушного зазора действует неизменная МДС: F=0,5Fк; при переходе через середину пазов ее знак изменяется в соответствии с изменением полярности статора на данном участке.