Электродвижущая сила, индуктируемая в обмотке статора

Вращающееся магнитное поле машины индуктирует в каждом из витков обмотки статора ЭДС (2.2)

е_в = — d /dt.

Так как можно считать, что нормальная составляющая индукции магнитного поля распределена по синусоидальному закону вдоль ок­ружности ротора, то потокосцепление витка при вращении поля изме­няется во времени тоже по синусоидальному закону:

= Ф_Bsin t.

Это дает возможность воспользоваться для определения действую­щего значения ЭДС витка статора выражением трансформаторной ЭДС (7.2в), т. е.

Е_В = 4,44fФ_В,

однако в отличие от трансформатора здесь Ф_в обозначает не ампли­туду, а постоянное значение магнитного потока вращающегося поля, пронизывающего виток:

Ф_B = l dz = B_m,

где I — длина ротора; — ширина полюсного деления.

При определении ЭДС, индуктируемой в каждой из фазных обмо­ток машины, необходимо учесть, что эта ЭДС индуктируется не пере­менным магнитным полем, а вращающимся. Обычно необходимое число витков обмотки статора не сосредоточивается в одной катушке, каждая из сторон которой лежит в одном пазу, а делится на несколько секций, размещенных в лежащих рядом q пазах. Эти секции соединены между собой последовательно и образуют катушечную группу обмотки (см. рис. 14.1, б). Ширина зубцов сердечника статора определяет геометри­ческий центральный угол между двумя соседними пазами: = 360 ⁰/z;

здесь z — число зубцов сердечника статора, равное числу пазов. Вращающееся магнитное поле пересекает стороны секций неодновре­менно, что вызывает сдвиг фаз между ЭДС соседних секций катушечной группы. Угол а этого сдвига фаз больше геометрического угла в р раз:

= p = p 360°/z, (14.9)

т. е. повороту 2р-полюсного поля на 360° соответствует изменение фазы индуктируемых ЭДС на р 360°.

Рис 14.12

Угол сдвига фаз называется электрическим углом. Он, так же
как и геометрический угол, измеряется в градусах или радианах.
Из-за сдвига фаз между ЭДС отдельных секций катушечной группы
ЭДС E_1к катушечной группы меньше произведения ЭДС одного витка Е_в на число витков w_1к катушеч­ной группы:

E_1k<E_bw_1k,

так как ЭДС секций Е_с складываются, как векторы (рис. 14.12). Второй

причиной уменьшения ЭДС обмотки является часто применяемое укорочение шага обмотки, т. е. дуга между двумя сторонами витка обмотки статора берется несколько меньше полюсного деления . Это делается для уменьшения длины лобовых соединений. При таком укорочении виток статора сцепляется не со всем потоком полюса и, следовательно, в нем индуктируется соответственно меньшая ЭДС.

Уменьшение ЭДС из-за сдвига фаз между ЭДС отдельных секций и из-за укорочения шага при расчетах обмоток учитывается посредством обмоточного коэффициента k_o61 1. У асинхронных машин k_o6l = = 0,92 0,96.

Таким образом, ЭДС, индуктируемая вращающимся магнитным полем в каждой фазной обмотке статора, содержащей w₁ = w_1кр вит­ков, равна:

E₁ = pE_lK = w₁ k_o6lE_b = 4 ,44fw₁k_o6lФ_В. (14.10)

Отметим, что понятия обмоточного коэффициента и электрического угла относятся не только к асинхронным машинам, а ко всем элект­рическим машинам и устройствам, в которых при работе возникает вращающееся магнитное поле в той или иной фюрме.