МДС обмотки с укороченным шагом.

В машинах переменного тока обмотки выполняют с укорочением шага, когда расстояние между сторонами катушки оказывается меньшим, чем полюсное деление. В этом случае обмотка выполняется двухслойной.

 

 

 

 

Двухслойную обмотку с укорочением можно рассматривать как две однослойные, смешенные друг от друга на (1- ) - расстояние. Каждый из этих слоев(верхний и нижний) создают свою МДС, а суммарная МДС равна их векторной сумме.

 

Эта величина называется коэффициентом ускорения

ЭДС обмотки переменного тока.

Если в машине создается магнитный поток, то он, изменяясь во времени, наводит в обмотке ЭДС, величина которой определяется скоростью изменения магнитного потока.

ЭДС одного витка, у = τ.

 

 

Пусть

 

 

 

 

Действующее значение:

Если обмотка с укороченным шагом то ЭДС, наводимая в витке, будет меньше по величине.

Для обмотки с укороченным шагом сдвиг по фазе между ЭДС в сторонах витка будет не 180⁰, а <

Таким образом:

Коэффициент ускорения для первой гармоники:

Тогда ЭДС, наводимая переменным током в витке в общем случае будет записана: ; Обычно катушка содержит не один виток, а W_K, в этом случае все витки пронизываются одним и тем же потоком, следовательно:

В пределах одного полюсного деления обмотка состоит из нескольких катушек, размещенных в соседних пазах, которые образуют катушечную группу. Число катушек в катушечной группе обычно q= 2,3,4.

Если статор содержит Z пазов, то на полюсное деление приходится:

Тогда на каждую фазу в пределах полюсного деления приходится:

Так как катушки смещены по окружности, то угол (в эл. градусах) между пазами:

ЭДС катушечной группы в этом случае складывается из ЭДС всех катушек, которые в нее входят.

Если, например, q =3.

Проведя построение, подобно тому, как это делалось для МДС катушечной группы получим, что:

К_р 1 учитывает уменьшение ЭДС вследствие распределения обмотки в пространстве.

То ;

К_у К_р=К_об – обмоточный коэффициент.

Если обмотка содержит несколько полюсов, то ЭДС фазы будет состоять из суммы ЭДС катушечных групп, входящих в полюсное деление этой фазы, т.е. в р раз больше ;

W_К q p – число витков фазы, поэтому

 

Высшие гармонические ЭДС обмотки переменного тока.

Рассмотренный случай справедлив для синусоидального распределения магнитного поля. В действительности поле отлично от синусоиды и в кривой ЭДС будут присутствовать высшие гармоники . Для нормальной работы электрической машины необходимо устранять высшие гармоники, приближая ЭДС к синусоиде. Для этого используется распределение обмотки укорочение шага

Если q=2

 

При укорочении:

 

Рабочий режим асинхронной машины.

АМ может работать в одном из 3-х режимов:

- режим двигателя:

- режим генератора:

- режим э/м тормоза: <

При включении обмотки статора в сеть под действием приложенного напряжения по ней протекает ток. В результате вокруг проводников обмотки возникает магнитное поле, которое можно представить в виде 4 поля:

1) Основной магнитный поток замыкается через δ и проходит через зубцы статора и ротора и по ярму статора и ротора.

2) Потоки рассеивания, которые связаны только с одной обмотки:

А) потоки пазового рассеивания, которые замыкаются вокруг проводников в пазу, не заходя в воздушный зазор

Б) лобовое рассеивание, которое возникает вокруг проводников в лобовой части обмотки.

В) дифференциальное рассеивание – потоки от высших гармоник. Полюсное деление высших гармоник относительно небольшое, поэтому они интенсивно затухают в воздушном зазоре. Каждый из потоков наводит свои ЭДС.

Т.к. δ имеет большое R_М , то величина Ф_расс 5% Ф_осн.

Воздух имеет = соnst Ф_расс= I.

 

Магнитное поле наводит в обмотках ЭДС. Е_обм статора уравновешивает напряжение сети, а под действием Е₂ ротора по обмотке ротора протекает ток. Вокруг обмотки ротора так же возникает магнитное поле. Т.о. магнитное поле в этом случае создается обеими обмотками.