4.Эдс обмотки машин переменного тока (коэффициент скоса, обмоточный коэффициент).

Электродвижущая сила в витке может наводиться при вращении витка в магнитном поле или при перемещении магнитного поля относительно витка.

Электродвижущая сила в витке наводится также, если неподвижный виток пронизывается изменяющимся во времени магнитным потоком.

В общем случае ЭДС в витке наводится при пространственном перемещении поля и витка относительно друг друга, а также при изменении потока, сцепленного с витком, во времени. Электродвижущая сила, обусловленная относительным перемещением нитка и поля, называется ЭДС вращения. Электродвижущую силу, зависящую от изменения потока во времени, называют трансформаторной ЭДС.

Электродвижущая сила вращения: e_x = B_xl_δυ, l_δ – активная длина нитка; υ — линейная скорость. Электродвижущая сила секции (катушки), состоящей из нескольких витков, . Здесь ψ_к — максимальное потокосцепление катушки, ψ_к = ψ_кmcos(ωt-α_к). Электродвижущая сила, которая наводится в катушке, зависит от выполнения катушки. В катушке, состоящей из витков с диаметральным шагом, максимальный поток от 1-й гармоники индукции равен: Ф_m=2В_1mS/π, В_1m — амплитуда индукции первой гармоники; S= l_δτ — площадь, пронизываемая потоком. Для катушки с нитками, имеющими укорочение Ф = к_уФ_m где к_у — коэффициент укорочения, который учитывает уменьшение ЭДС за счет укорочения шага витков катушки. При укорочении шага относительный шаг β = y/τ меньше единицы. При этом ЭДС двух проводников нитка Е¹_пр и Е¹¹_пр одинаковые, но сдвинуты по фазе на угол βπ.

Поэтому ЭДС витка выражается формулой Е_в=2Е_прsin(βπ/2). Коэффициент укорочения равен отношению геометрической суммы ЭДС к арифметической сумме: К_у = sin(βπ/2). Поле в воздушном зазоре электрических машин отличается от синусоиды. Высшие гармоники появляются за счет несинусоидального распределения МДС, наличия зубцов на статоре и роторе, насыщения и других причин. Для уменьшения влияния высших гармоник на характеристики машины применяют обмотку с укороченным шагом, выполняют скос пазов и принимают другие меры. Скос пазов выполняется на зубцовое деление статора или ротора и обеспечивает уменьшение влияния высших гармоник, так как в скошенном витке ЭДС от высших гармоник компенсируется. При скосе пазов уменьшается ЭДС и 1-й гармоники. Уменьшение ЭДС 1-й гармоники за счет скоса определяет коэффициент скоса к_ск. При скосе пазы статора и ротора расположены под некоторым углом γ_ск. Скос пазов уменьшает влияние высших гармоник на работу машины, улучшая форму ЭДС и снижает шумы и вибрации. Однако скос пазов увеличивает длину витка, что приводит к увеличению активного сопротивления и индуктивного сопротивления рассеяния.

к_ск = sin(γ_ск/2)/0,5 γ_ск

Электродвижущая сила катушечной группы Е_q равна геометрической сумме ЭДС отдельных катушек, а не арифметической сумме из-за того, что катушки расположены в пазах на внутренней или внешней поверхности цилиндра статора или ротора, сдвинутых относительно друг друга в магнитном поле 1-й гармоники на угол α = π/mq. Коэффициент распределения обмотки характеризует уменьшение ЭДС из-за пространственного сдвига катушек по отношению друг к другу и равен: к_р=Е_q/qE_k.

Тогда коэффициент распределения m – фазной обмотки определяется: к_р=sin(α/2)/qsin(α/2q).

Обмоточный коэффициент – это произведение коэф. укорочения на коэф. распределения.