Анализ асинхронного двигателя 4А200L8У3
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
торов пазовых ЭДС на протяжении двух полюсных делений (векторы 1 - 12) звезда векторов ЭДС при целом q будет повторяться вследствие совпадения ЭДС соответствующих пазов (1 и 1 + 12 = 13 и т. д.) по фазе. Если отвести первые два вектора (рис. 2.1) для зоны А, то векторы зон В и С будут сдвинуты от векторов А на 120? и 240?. Векторы зон X, Y, Z будут сдвинуты относительно векторов зон А, В, С соответственно на 180?. В результате получим такое же распределение пазов по зонам, как и полученное выше.
На схеме обмотки на для каждого паза начерчены два проводника (стороны катушки). Будем считать, что левые из них расположены в верхних слоях, а правые - в нижних. Катушки будем нумеровать по верхним сторонам. Так как ЭДС соседних катушек тоже сдвинуты на ? = 20?, то звезду ЭДС пазов (рис. 2.1) можно рассматривать и как звезду ЭДС катушек.
В пределах каждой катушечной группы q = 3 катушки соединяются последовательно. Таким образом, для фазы А в схеме обмотки получим восемь групп, состоящих соответственно из катушек 1-2-3, 10-11-12, 19-20-21, 28-29-30, 37-38-39, 46-47-48, 55-56-57, 64-65-66. Все они соединены последовательно, причем группы 10-11-12, 28-29-30, 46-47-48, 64-65-66 "вывернуты" по отношению к группам 1-2-3, 19-20-21, 37-38-39, 55-56-57 (конец группы 1-2-3 соединен с концом же группы 10-11-12 и т. д.), чтобы ЭДС всех групп складывались друг с другом. Аналогично произведено соединение групп в других фазах.
В качестве начал фаз А, В, С в схеме обмотки на взяты начала катушек 1, 7, 13 со сдвигом на 120?. Концы фаз X, Y, Z в схеме обмотки на листе 2 соответствуют началам катушек 64, 70, 4. Стрелками указаны направления токов параллельных ветвей [6, стр. 403 - 407].
.3 Расчет магнитодвижущей силы обмотки статора
Магнитное поле обмотки машины зависит, с одной стороны, от расположения проводников обмотки и тока в них, а с другой стороны, от конфигурации магнитной цепи машины и магнитных свойств отдельных ее участков. Главной целью расчета поля обмотки является определение распределения магнитной индукции вдоль магнитного зазора машины, так как от этого распределения зависят:
) величины и формы индуктированных в обмотках ЭДС;
) величина и характер возникающих электромагнитных усилий, создающих вращающие моменты машины.
Магнитное поле обмотки определяется через ее магнитодвижущую силу, зависящую от устройства обмотки и протекающих в ней токов [10, стр. 90].
Описывая магнитное поле, создаваемое обмоткой переменного тока в воздушном зазоре, допустим, что
) магнитная проницаемость стали сердечников ?с = 0;
) пазы отсутствуют, и воздушный зазор является равномерным;
) катушечные стороны расположены в воздушном зазоре и имеют в сечении вид бесконечно тонкой ленты с шириной, равной зазору ?;
4) зазор ? мал по сравнения с радиусом статора.
При этих условиях линии магнитной индукции в воздушном зазоре прямолинейны и перпендикулярны поверхностям зазора [6, стр. 430].
Найдем магнитодвижущую силу трехфазной обмотки асинхронного двигателя, учитывая гармоники высших порядков по формуле
(2.5),
где ? = (1 + 6i) и ? = (5 + 6i) - порядок гармоники; ? - угловая частота питающей сети; а - пространственная координата; t - время; F1+6i и F5+6i - амплитуды МДС соответствующих гармоник [10, стр. 104].
Амплитуда МДС ?-ой гармоники определяется по формуле
(2.6),
где m - количество фаз; kоб? - результирующий обмоточный коэффициент для ?-й гармоники; W - число витков в фазе; р - количество пар полюсов; I - действующее значение тока фазы (см. пункт 3.1).
Результирующий обмоточный коэффициент и число витков в фазе находятся по формулам
(2.7)
и
(2.8),
где kр? - коэффициент распределения обмотки для ?-ой гармоники ЭДС; kу? - коэффициент укорочения шага для ?-ой гармоники ЭДС; Sп - число эффективных проводников в пазу (см. табл. 1.5) [10, стр. 47, 50, 100 - 101].
Подставляя известные величины в формулы (2.7) и (2.8), получим для первой гармоники
и
.
Тогда по формуле (2.6) найдем амплитуду МДС первой гармоники
.
Для последующих гармоник получим
Видно, что значение амплитуды МДС при увеличении порядкового номера гармоники уменьшается и для пятой гармоники ее значение не превышает 3% от первой. Таким образом, при построении кривой МДС будем учитывать действие только первой гармонической составляющей, что внесет погрешность не более 5%, являющейся допустимой в нашем случае.
Кривая МДС катушки представляет ломаную кривую, которая изменяется скачком в местах расположения проводников с током. Величина скачка в точке расположения стороны катушки с числом витков ?к и током iк равна ?кiк. На участках, не имеющих проводников с током, величина ординат кривой не изменяется, и на этих участках кривая МДС изображается горизонтальной линией.
Кривую МДС всей обмотки можно получить в результате наложения кривых МДС составляющих ее элементов обмотки или катушек.
В начале изображаем распределение сторон катушки обмотки вдоль воздушного зазора с указанием принадлежности их различным фазам Затем для рассматриваемого момента времени устанавливаем величину и направление токов в проводниках отдельных катушек; далее, передвигаясь слева направо, чертим ломаную кривую МДС обмотки, производя в точках расположения сторон каждой катушки вертикальный скачок в зависимости от направления тока - вверх или вниз, равный объему тока в данной секции. Полученную ломаную линию затем разделяют осью абсцисс на две части, верхнюю и нижнюю, таким образом, чтобы сумма площадей в