§4. Электродвижущие силы обмоток машин переменного тока.

4.1.Основные характеристики э.д.с. переменного тока.

Э.д.с. переменного тока характеризуется тремя основными параметрами:

а) величиной;

б) частотой;

в) формой кривой.

Получение э.д.с. необходимой величины и частоты сравнительно просто; труднее создать э.д.с. заданной формы. Обычно требуется, чтобы э.д.с. машины была практически синусоидальна. Даже если отклонение ординат не превышает 5%, то в этом случае считается, что кривая практически синусоидальна. Если кривая отличается от синусоиды, то это значит, что она содержит высшие гармоники э.д.с. (1,3,5). Высшие гармоники э.д.с. оказывают вредное влияние не только на генератор и большинство приемников, вызывая в них увеличение потерь, но также и на линии передачи, способствуя возникновению перенапряжений на различных их участках и оказывая индуктивное воздействие на близлежащие линии слабого тока. С ростом номера гармоники амплитуда уменьшается.

4.2. Э.д.с. проводника.

Расположим проводник на статоре, а полюсные наконечники полюсов на роторе параллельно оси машины. Возбудим машину и приведем ее во вращение со скоростью n=const. Тогда мгновенное значение индуктируемой в проводнике э.д.с. будет е_пр=Е_mпрsinωt, амплитуда которой

Е_mпр=В_δlυ,

где В_δ– максимальное значение магнитной индукции в зазоре,

l– длина проводника,

υ– окружная скорость.

υ=,

где ,.

Амплитудное значение э.д.с. после подстановки υ будет иметь вид:

Е_пр=2f∙B_δm∙l∙τ

и действующее значение

Е_пр==√2f∙B_δ∙l∙τ

Из формулы следует, что при постоянной длине проводника и частоте вращения график полностью повторять кривую изменения индукции в зазоре. На практике стремятся уменьшить высшие гармоники э.д.с. Для этого делают следующее:

1) неравномерный воздушный зазор под полюсом =1,5…2

2) коэффициент полюсного перекрытия α = b_p/τ = 0,60…0,75

3) делают скос пазов ротора или статора относительно бегущего магнитного поля.

Последнее рассмотрим подробнее. При скосе пазов фазы э.д.с., индуцируемых в отдельных участках проводника синусоидально распределенным магнитным полем (см.рис.), беспрерывно изменяются вдоль проводника.

Элементарные э.д.с. ∆Е, индуцируемые на обоих концах проводника, сдвинуты по фазе на угол

,

где b_c– величина скоса.

В этом случае для определения э.д.с. проводника Е_прнеобходимо сложить векторы э.д.с. отдельных участков проводника ∆Е.

В пределе, если рассматривать бесконечно малые участки проводников, ∆Е→0 и геометрическая сумма Е_првекторов ∆Ė изобразится дугой и будет равна хорде окружности, опирающейся на центральный угол.

При отсутствии скоса ∆Ė складываются арифметически и их сумма равна длине дуги (см.рис.). Отношение длины хорды к ее дуге

определяет степень уменьшения э.д.с. Е_пр при наличии скоса и называется коэффициентом скоса пазов обмотки. Подставив, приведенное выше значение углаполучим

Очевидно, что при b_c→0к_с=1.

Таким образом

Е_пр=√2·fB_δlτk_c

Обычно скос относительно невелик и значение к_сблизко к единице. Например, приb_c/τ = 1/6,к_с = 0,989, т.е. э.д.с. Е_пруменьшается на 1,1%.