Технические средства обеспечения синусоидальности распределения магнитной индукции внутри расточки статора.
В асинхронных двигателях, также как и в других электрических машинах, стремятся получить синусоидальное изменение всех величин (токов, напряжений, магнитных потоков и т. п.). Это необходимо для лучшего качества электромеханического преобразования энергии.
а) б)
Рис.2.6. а) магнитное
поле в зазоре
между статором и ротором;
б) 1 - идеальный и 2 - реальный законы распределения вектора магнитной индукции в зазоре.
Для этого применяются следующие меры: 1) укорачивают шаг обмотки; 2) особым образом производят распределение обмотки; 3) делают скос пазов.
1)
а) б) в)
Рис.2.7. а) катушка с нормальным шагом обмотки; б) катушка с укороченным шагом обмотки; в) законы распределения вектора магнитной индукции в расточке статора: 1- идеальный; 2 - полученный с помощью сокращения шага.
На рис. 2.7. изображены обмотки якоря с нормальным и укороченным шагом которые имеют следующие параметры:
tz - зубцевое деление равное:
,
(2.13.)
где Z - число зубцов статора;
-
полюсное деление, определяющееся как:
.
(2.14.)
y - шаг витка y обмотки, который чаще всего несколько укорачивают по сравнению с полюсным делением , так что относительный шаг
(2.15.)
обычно меньше единицы. Закон распределения вектора магнитной индукции в расточке статора, который удается получить с помощью этих мер представлен на рис. 2.7. в).
2)распределение обмотки: распределение обмотки делают не только для обеспечения синусоидальности распределения магнитной индукции внутри расточки статора, но и для получения достаточного количества проводников и витков в фазе и сохранения при этом приемлемых размеров пазов. Поэтому количество пазов в машине делают больше. При этом ряд катушек, имеющих по одинаковому количеству витков и лежащих в соседних пазах, соединяют последовательно. Такую группу катушек, принадлежащих одной фазе, называют катушечной группой.
Рис. 2.8. Катушечная группа фазы, состоящая из четырех катушек.
Шаг таких обмоток выполняют также меньше полюсного деления, при этом получается распределенная двухслойная обмотка с укороченным шагом. У двухслойных обмоток стороны катушек лежат в пазах в два слоя и каждая катушка одной стороной лежит в верхнем, а другой стороной в нижнем слое. График распределения магнитной индукции в воздушном зазоре, который удается получить с помощью данных мер представлен на рис. 2.9.
Рис. 2.9. Магнитная индукция в зазоре между статором и ротором 1 - идеальная, 2 - полученная с помощью распределения обмотки.
3) скос пазов: пазы обмотки якоря выполняют несколько скошенными по сравнению с осью, при этом величина скоса Bc как правило равна величине зубцевого деления tz.
Рис. 2.10. Форма обмоток якоря.
Таким образом
укорочение, распределение обмотки и
скос пазов приводят к распределению
индукции
в расточке статора, близком к
синусоидальному. Закон распределения
вектора магнитной индукции вдоль
расточки якоря имеет следующий вид:
,
(2.16.)
где TX - период расточки статора:
.
Рис 2.11. Развертка внутренней поверхности статора.
Поскольку в данном
случае машина имеет одну пару полюсов
то период расточки статора ТХ
равен
(рис.2.11.). Тогда
определится как:
,
(2.17.)
где Вmx - значение амплитуды вектора магнитной индукции в расточке статора в определенный момент времени, которая изменяется во времени по закону:
.
(2.18.)
Учитывая эти выражения формулу (2.17.) можно представить в виде:
.
(2.19.)
Здесь B/m- значение амплитуды вектора магнитной индукции равное: для двухфазных машин Bm, для трехфазных машин - 1,5Bm (см. п.2.4.).Согласно данному соотношению вектор магнитной индукции в расточке статора складывается из двух волн: прямой (первое слагаемое выражения (2.19.) и обратной ( второе слагаемое). В симметричных обмотках прямые волны складываются, обратные - вычитаются.
Для нахождения скорости движения волны найдем производную по времени от аргумента первого слагаемого выражения (2.19.) и приравняем ее к нулю:
Таким образом получена зависимость частоты вращения В.М.П. от числа пар полюсов, приводимая ранее в п. 2.4.