Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электрические машины с постоянными магнитами. Учебное пособие
.pdf
Рис. 3.2. Схема обмотки с q = 2/5
Рис. 3.3. Звезда пазовых ЭДС обмотки
с q = 3/8
Угол между векторами соседних секций
88
d
.
cm
33 9
Схема обмотки изображена на рис. 3.4. Каждая фаза такой обмотки
содержит
секций, образующих в звезде сектор в 120 из соседних
q
э
41
векторов. Эта обмотка соответствует фазной зоне 120 и имеет низ-
q
э
кий обмоточный коэффициент. Поэтому целесообразно секторы по
векторов разбить на полусекторы по (
+ 1) / 2 и (
q
э
– 1) / 2 векторов,
q
э
q
э
расположенных в звезде векторов диаметрально относительно друг
друга.
Рис. 3.4. Схема обмотки с q = 3/8 (фазная зона 120º)
Перевёрнутые векторы одного сектора располагаются симметрично
между векторами другого сектора и займут сектор из
нимающих угол 60.
Поэтому такая обмотка с точки зрения индукти-
q
векторов, за-
э
рования ЭДС полем основной гармоники равноценна обмотке с целым
числом пазов на полюс и фазу, равным
, и с фазной зоной 60.
q
э
Для обмотки с q = 3 / 8 полусекторы содержат
(3 + 1) / 2 = 2 и (3 – 1) / 2 = 1 векторов.
Звезда пазовых ЭДС показана на рис. 3.5, а схема обмотки –
на рис. 3.6.
Как показано в [43], порядок расположения векторов в звезде, распределение секций по фазам и построение обмотки можно сделать и не
прибегая к построению звезды векторов. Для
этого необходимо установить, на сколько секций мы будем передвигаться по обмотке, перемещаясь в звезде векторов на один вектор.
Пусть это количество секций равно r. Тогда перемещение по об-
мотке на r секций будет соответствовать перемещению по основной
42
волне на угол
целое число.
r
, а по звезде векторов – на
Рис. 3.5. Звезда пазовых ЭДС обмотки
с q = 3/8 (фазная зона 60º)
2 i
, где i – некоторое
з
Рис. 3.6. Схема обмотки с q = 3/8 (фазная зона 60º)
При этом
2ri
43
, (3.11)
з
что с учётом (3.5), (3.6) и (3.8) даёт
pp
21
imq
r
, (3.12)
э
1
iz
1
здесь i – наименьшее целое число, дающее целое значение r.
При q = 2 / 5, i = 2 и r = (2 12 + 1) / 5 = 5, т. е. номера соседних
векторов в звезде, ЭДС будут отличаться на r = 5 (1, r + 1, 2r + 1 и
т. д.). Зная число векторов в фазной зоне
, легко сделать распределе-
q
э
ние секций по фазам и построить обмотку.
При нечётном d = p число r тоже всегда является нечётным, так как
числитель в формуле (3.12) всегда нечётное число.
При q = 3 / 8, i = 3 и r = (3 9 + 1) / 4 = 7 (см. рис. 3.3).
На основе приведённого выше анализа были выделены возможные
значения q < 1 для симметричных двух-
и трёхфазных «элементарных»
обмоток.
Полученные результаты сведены в табл. 3.1 и 3.2 для двухфазных и
трёхфазных обмоток соответственно. Для увеличения числа пар полюсов машины можно выполнить обмотку с кратным числом периодов.
Таблица 3.1
Число пазов на полюс и фазу q < 1 для двухфазных машин
Число
пар
полюсов
р
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
Число зубцов статора Z
4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48
1
1
2/3
2/5 3/5
4/5 1 q > 1
3/7 4/7
5/7 6/7 1
4/9 5/9
5/11 6/11
7/9 8/9 1
7/11 8/11 9/11 10/11 1
6/13 7/13
44
8/13 9/13 10/13 11/13 12/13
7/15 8/15
8/17 9/17
1
11/15
10/17 11/17 12/17
9/19 10/19
11/19 12/19
10/21 11/21
11/23 12/23
1
Таблица 3.2
Число пазов на полюс и фазу q < 1 для трёхфазных машин
Число
пар
полюсов
р
1 1/2
2 1/4
4
5
7
8
10
11
13
14
16
17
3 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39
3/4
3/10 2/5
3/11
5/8 7/8 q>1
3/8
2/7 5/14
5/16
Число зубцов статора Z
3/5 7/10 4/5 9/10
3/7 4/7 9/14 5/7 11/14 6/7 13/14
7/16 9/16 5/8 11/16 13/16
7/20
7/22 4/11
9/20 11/20 13/20
9/22 5/11 6/11 13/22
4/13 9/26
9/28
1
5/13 11/26 6/13
11/28 13/28
11/32
11/34 6/17
13/32
13/34
Из всего многообразия обмоток можно выделить группу обмоток,
имеющих общие закономерности в устройстве и свойствах. Эти обмотки образуются из нескольких одинаковых участков (зон), число
которых кратно числу фаз:
= 2m (при d – нечётном) и
N
з
= m (при
N
з
d – чётном). Каждая фазная зона содержит число зубцов с катушками,
равное с, которые включены последовательно-встречно.
Число пазов на полюс и фазу таких обмоток определяется соотно-
шением
cn
q
dmn
, (3.13)
1
здесь n = 1, 2, 3,... (n 1 для m = 2).
В табл. 3.1 и 3.2 значения q этих обмоток выделены рамкой и жир-
ным шрифтом. Нетрудно заметить, что машине с одним и тем же числом зубцов статора соответствуют две таких обмотки, имеющих разное число пазов на полюс и фазу и разное число полюсов. Фактически
оба этих значения q и p соответствуют одной схеме обмотки, но с различным чередованием фаз. Как будет показано ниже, эти обмотки образуют две волны МДС с близкими амплитудами и полюсностями и
45
вращающимися в противоположных направлениях. Однако главной
гармоникой будем считать гармонику с меньшей полюсностью, так как
её амплитуда больше. Схемы таких обмоток, имеющих наибольшее
практическое применение, изображены на рис. 3.7 (трёхфазные) и на
рис. 3.8 (двухфазные).
а
б
в
г
д
Рис. 3.7. Схемы трёхфазных зубцовых обмоток
46
а
б
в
г
Рис. 3.8. Схемы двухфазных зубцовых обмоток
47
Рис. 3.9. Звезда пазовых ЭДС, схема и распределение МДС
(i
= Im, ib = ic= – Im/2) обмотки с q = 3/7, m = 3
a
Рис. 3.10. Звезда пазовых ЭДС, схема и распределение МДС
= Im, ib = ic = –Im/2) обмотки с q = 7/16, m = 3
(i
a
48
Рис. 3.11. Звезда пазовых ЭДС, схема и распределение МДС
(i
= Im, ib = ic = –Im/2) однослойной обмотки с q = 2/5, m = 3
a
Рис. 3.12. Звезда пазовых ЭДС, схема и распределение МДС
(i
= Im, ib = ic = –Im/2) однослойной обмотки с q = 4/11, m = 3
a
Для примера на рис. 3.9 показано построение трёхфазных зубцовых
обмоток с q = 3 / 7 и q = 7 / 16, не имеющих такого регулярного строения. Эти обмотки тоже могут найти применение на практике, например
в многополюсных асинхронных двигателях.
49
Обмотки с q = с / d, имеющие нечётное d и чётное с, можно выпол-
нить и однослойными. В этом случае катушки располагаются не на
каждом зубце, а с пропуском через один зубец (рис. 3.10 и 3.12). Гармонический состав МДС таких обмоток будет приведён ниже, однако,
исходя из рисунков, уже сейчас
можно сказать, что все они создают
сильную первую гармонику МДС, которая является субгармоникой
относительно рабочей гармоники.
3.2. МАГНИТОДВИЖУЩИЕ СИЛЫ ЗУБЦОВЫХ
ДРОБНЫХ ОБМОТОК
Рассмотрим магнитодвижущие силы зубцовых дробных обмоток,
число пазов на полюс и фазу q которых определяется соотношением
(3.13). Такие обмотки образуются из нескольких одинаковых участков
(фазных зон)
причём
m
з
(см. рис. 3.10). Число фазных зон кратно числу фаз m,
m
з
= 2m (d – нечётное) и
= m (d – чётное). Каждая зона со-
m
з
держит с катушек (зубцовых контуров), включённых между собой последовательно-согласно [9].
При проведении гармонического анализа МДС обмотки сделаем
допущение, что воздушный зазор гладкий, а магнитная проницаемость
стали равна бесконечности. Анализ МДС обмотки проведём при особых граничных условиях [105], представив зубцовые катушки обмотки
системой зубцовых
контуров.
Рис. 3.13. Схема однозубцовой обмотки на одном периоде
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]