Проектирование специальных электрических машин переменного тока - Балагуров В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Таким образом,
Bs, ф В,, ?5l>?5, Ф5,^Ф5, где ф6 — полный магнитный поток на полюсном делении. 1 2* ' 35
Рис. 2.8. Кривая распределения индукции в воздушном зазоре (а) и разложение ее на гармонические составляющие (б)
При расчетах обычно оперируют с магнитным потоком Фб, величина которого определяется выражением (Вб)
Ф5 = а,т/г?5-10-4. (2.27)
Для получения синусоидальной формы поля необходимо иметь или распределенную МДС по синусоидальному закону и равномерный воздушный зазор (в генераторах с неявновыраженными полюсами), или прямоугольную МДС и по синусоидальному закону распределить магнитную проводимость. Практически идеально синусоидальной формы кривой не получается.
Уменьшение пространственных гармонических в явнополюсных генераторах достигается следующими способами.
Выбор увеличенного числа пазов на полюс и фазу. С увеличением числа пазов на полюс и фазу q = z/(2pm) уменьшается величина коэффициента распределения kp для первой гармонической (2.11) и для любой v-й гармонической
&pv = sin [<7(va/2)]/[<7 sin (va/2)], (2.28)
где a = nl(qm) —угол между смежными пазами первой гармонической, эл. град.
Если коэффициент распределения kp первой гармонической незначительно уменьшается с увеличением q (см. табл. 2.4), то для высших гармонических коэффициентов kpy уменьшается значительно (табл. 2.12 для трехфазных обмоток).
Таблица 2.12
ч Коэффициенты распределения ftp для различных га рмонических
1 3 5 7 9 11 13
1 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000 1,000
2 0,966 0,707 0,259 —0,259 —0,707 —0,966 —0,966
3 0,960 0,667 0,217 —0,178 —0,333 —0,178 0,217
4 0,958 0,653 0,204 —0,157 —0,271 —0,216 0,126
5 0,957 0,646 0,200 —0,149 — — —
6 0,956 0,642 0,197 —0,145 —0,236 —0,102 0,092
7 0,957 0,642 0,195 —0,143 — — —
OO 0,955 0,637 0,191 —0,136 —0,212 —0,088 0,073
Особенно заметно уменьшаются коэффициенты kpv с увеличением <7 для гармонических, начиная с пятой и выше. Пропорционально с уменьшением &pv уменьшаются и ЭДС v-й гармонической. Поэтому кривая результирующей ЭДС обмотки якоря с большим q ближе к синусоиде.
Увеличение <7 положительно влияет на получение минимального сопротивления обратной последовательности Z2, при этом уменьшается индуктивность рассеяния обмотки якоря. Однако увеличение <7 ограничивается невозможностью размещения большого числа пазов по окружности якоря. Зубцы становятся тонкими, что приво-
36
дит к насыщению и уменьшению их механической прочности, значительнее проявляется наклеп при штамповке. Исходя из этих соображений минимальная толщина зубца должна быть больше В1КИВ = = 1,5^2 мм.
Увеличение <7 приводит к удорожанию генераторов из-за худшего использования активного материала, увеличения объема изоляции и усложнения обмоточных работ; его размеры и масса возрастают. Поэтому на практике не стремятся сильно завышать величину q. Это оправдано тем, что с возрастанием величины q выигрыш в подавлении высших гармонических уменьшается (табл. 2.12).
Уменьшения коэффициентов распределения для высших гармонических можно достигнуть, не увеличивая сильно число зубцов якоря, если применять дробные обмотки (см. дальше). Коэффициент распределения дробной обмотки такой же, как обычной обмотки с <7, равным числителю дроби.
Укорочение шага обмотки якоря. Устранения наиболее значительных по величине 3, 5, 7, 9 и 11-х гармонических можно достигнуть путем соответствующего укорочения шага обмотки якоря без значительного увеличения q. Для v-й гармонической фазный угол сдвига, соответствующий шагу обмотки, в v раз больше, чем для основной волны, поэтому коэффициент укорочения для v-й гармонической имеет вид
Рис. 2 9. Укорочение шага обмотки якоря (1/3)т (а) и иа (1/5)т (б)
¦¦sin [(n/2)/?v],
(2.29)
где ?=y/x — шаг в долях полюсного деления.
Чтобы исключить любую v-k) гармоническую, необходимо выдержать условие
A„„=sin [(я/2) ?v] = 0,
т. е.
(я/2) Pv=^Jt,
где g— любое целое число. Отсюда
(2.30)
Для устранения третьей гармонической при g=l,2 можно применить шаги в (2/3)т, (4/3)т. Но так как удлиненные шаги не применяются (это увеличило бы расход меди), то необходимо выбирать шаг в (2/3)т, т. е. укорочение на (1/3)т. В этом случае ЭДС
37
E3 каждой стороны витка, будучи направлены встречно по отношению друг к другу, взаимно уничтожаются (рис. 2.9, а).
Для устранения пятой гармонической при g = l, 2, 3 можно взять укороченные шаги в 2/5, 4/5, 6/5 полюсного деления. Выбирать шаги в 2/5 и 6/5 полюсного деления нецелесообразно, так как в первом случае это сильно уменьшит амплитуду основной волны напряжения, а во втором получается удлиненный шаг. Поэтому выбирается укороченный шаг в (4/5)т. Пятые гармонические взаимно уничтожаются (рис. 2.9, б).
Для устранения седьмой гармонической выбирают шаг (6/7)т, для устранения одиннадцатой — (10/11 )т и т. д.
Оптимальное укорочение может быть и не равным (1/3)т, (1/5)т или (1/7)т, так как необходимо учитывать суммарное действие всех гармонических (гармоник).
Значения коэффициентов укорочения kyv приведены в табл. 2.13.
Таблица 2 13
Укороченный шаг, Коэффициенты укорочения тля различных гармонических
