Электромеханическое преобразование энергии в электрических машинах

Схемы обмоток машин переменного тока

1. Задача охватывает электромагнитные свойства обмоток и связана с графическим изображением развернутых схем двухслойных обмоток переменного тока.
Числовые значения задачи: 2р = 2; m = 3; у = 1-16; q = 6; а =1, соединение обмоток — звезда, .
Вычертить схему обмотки и показать направление токов в ее проводниках в момент времени t = 0.

Решение:
Чтобы построить полную развернутую схему обмотки, необходимо определить недостающие данные обмотки: число пазов, равное общему числу катушек, ; полюсное деление, выраженное в зубцовых делениях, .
На первом этапе (рис. 6, а) построения схемы двухслойной трехфазной обмотки покажем 36 пар линий, соответствующих сторонам 36 катушек, уложенных в 36 пазах. При этом сплошной линией обозначим верхнюю сторону катушки, расположенную в обращенном к зазору слое паза, пунктирной — нижнюю сторону, лежащую на дне паза.

В рассматриваемой двухслойной обмотке каждая из катушек обмотки образуется соединением отдаленных друг от друга на расстоянии шага обмотки у верхней и нижней сторон катушки. В петлевой обмотке последовательным соединением q катушек, расположенных на данном полюсном делении, образуется 2р катушечных групп, последовательным или параллельным соединением которых получается фаза обмотки с заданным числом параллельных ветвей а. Каждая фаза занимает на двойном полюсном делении две фазные зоны. В трехфазной обмотке катушки соответствующим началом фазных обмоток сдвинуты на 120°.
Пронумеруем пазы и обозначим катушки номерами тех пазов, в которых находятся верхние стороны катушек. Пазы 1, 2,3,4,5 и 6 отнесем для первой катушечной группы А1 фазы Л. Вторая катушечная группа А2 фазы А смещена относительно первой на одно полюсное деление и ей отводятся верхние катушечные стороны, соответственно 19, 20, 21, 22, 23 и 24-го пазов.
Фаза В сдвинута относительно фазы А на угол , т.е. смещена на пазовых делений, и охватывает пазы 13, 14, 15, 16, 17, 18 и 31, 32, 33, 34, 35, 36. Фаза С — сдвинута на такой же угол относительно фазы В и ей соответствуют пазы 25, 26, 27, 28, 29,30 и 7, 8, 9, 10, 11, 12.
В результате получаем распределение верхних сторон катушек (пазов) по фазным зонам, показанное в верхней части рис. 6, а.
Следующий этап в построении схемы обмотки — образование катушек, катушечных групп и фазы обмотки (рис. 6, б). Для этого соединим верхние стороны катушек пазов 1, 2, 3, 4, 5, 6 с нижними сторонами, расположенными в пазах 1+y=1+15=16 и аналогично 17, 18, 19, 20, 21. Последовательным соединением этих шести катушек образуем первую катушечную группу фазы А, выводы которой обозначим H1 и К1. Вторую катушечную группу (Н2 и К2) получим последовательным соединением шести катушек, стороны которых расположены в верхней части пазов 19, 20, 21, 22,23, 24 и нижней части пазов 34, 35, 36, 1, 2, 3.
Для получения периодического поля по всем катушкам фазы должны протекать одинаковые токи, направления которых при переходе от одного полюсного деления к другому должны меняться на обратные. Поэтому последовательное соединение катушечных групп (а = 1) выполняем так, как показано на рис. 6, б (К1 с К2).
Начало и конец фазной обмотки обозначим соответственно А и X.

В соответствии с условием задачи в момент t=0 в фазе А протекает ток . Принимая за положительное направление тока направления от А к X, токи в верхних слоях первой катушечной группы 1-6 направим снизу вверх, токи в верхних проводниках второй катушечной группы 19-24 — сверху вниз.
На рис. 6, в, г показаны соответственно схемы второй (В) и (С) фазных обмоток. При этом учитывая, что в момент времени t=0 ток токи в фазах направлены от Y к В от Z к С.
На рис. 6, д дана схема всей трехфазной обмотки, являющаяся наложением схем рис. 6, б-г. Поскольку фазные обмотки по условию соединены в звезду, их концы X, Y, Z объединены в общую точку.

Потокосцепления вращающихся полей с обмотками и ЭДС, индуцируемые вращающимися полями

2. Задача относится к разделу «Потокосцепления вращающихся полей с обмотками и ЭДС, индуцируемые вращающимися полями». В ней оценивается влияние распределения обмотки на величину ЭДС, индуцируемой магнитным полем вращающейся электрической машины.
Числовые значения величин:
Определить: для q = 4 и q = 2.