Обмотки ЭМ~Т. Общие сведения о машинах переменного тока

При конструировании машин ~ Т стремятся к тому, чтобы индуцируемые в обмотках ЭДС были синусоидальными. Если эти ЭДС индуцируются вращающимся магнитным полем, то для этого необходимо, чтобы распределение магнитной индукции вдоль зазора было синусоидальным.

Рассмотрим распределение поля в зазоре в простейшем случае — однофазная сосредоточенная обмотка на статоре. Схема такой обмотки и распределение магнитодвижущей силы (намагничивающей силы) катушки Fк (на 1 зазор), в которой протекает ток катушки iк, и индукции В в зазоре приведены на рисунке. Эти распределения имеют форму прямоугольников, поскольку.

(коэффициент ½ определяется наличием двух воздушных зазоров д, встречающихся на пути магнитного потока и создающих его прохождению магнитное сопротивление Rмд).

При изменении тока iк во времени форма кривой распределения не изменяется, изменяется лишь величина НС Fк и, соответственно, индукции В, следовательно, при синусоидально изменяющемся во времени токе iк в зазоре машины возникает пульсирующие магнитное поле.

Прямоугольная функция распределения индукции В в зазоре может быть разложена на гармонические составляющие по геометрическому (пространственному) углу б (1-я, 3-я и т. д. нечетные гармоники). Первая гармоника МДС изображена на рисунке пунктиром.

Чтобы приблизить форму кривой распределения поля в зазоре к синусоидальной, требуется уменьшить состав высших пространственных гармоник с номерами 3, 5, 7 и т. д. Эта задача решается использованием некоторых приемов выполнения обмоток М~Т:

• а) Распределение фазных обмоток. Обмотка (рисунок)выполняется в виде катушечной группы, т. е. одна сторона катушки содержит несколько проводников, пространственно сдвинутых друг относительно друга (сдвиг характеризуется коэффициентом распределения Кр). Такая обмотка называется концентрической распределенной.
• б) Укорочение обмотки. В этом случае обмотка выполняется двухслойной и с укороченным шагом, характеризующимся коэффициентом укорочения Ку. Схема такой обмотки и диаграмма распределения МДС приведены на рисунке.

в) Скос пазов статора или ротора, величина скоса задается коэффициентом скоса Кс).

Перечисленные меры позволяют улучшить форму кривой распределения индукции В зазоре, но снижают величину индуцированной в обмотке ЭДС первой гармоники. Это снижение характеризуется обмоточным коэффициентом К0=КрКуКс.

В системах автоматического управления используются специальные микромашины — вращающиеся трансформаторы, у которых выходные напряжения должны изменяться по синусоидальному закону с высокой точностью. У этих машин обмотки статора и ротора выполнены так, что количество витков в пазах изменяется по синусоидальному закону в пределах окружности зазора (т.н. «точные» обмотки).

Обмотки трехфазных машин между собой обычно соединены «звездой». Однако АД малой мощности часто выпускаются универсальными, т. е. на лобовой щиток выводят как начала, так и концы фазных обмоток. Это позволяет использовать их при двух питающих напряжениях (например, 220 и 380 В, 127 и 220 В), изменяя схему соединения обмоток на «звезду» или на «треугольник» (рисунок).