Глава №17: Высшие гармоники в эм малой мощности

Вопрос№1: Назовите причины появления высших пространственных гармоник поля в воздушном зазоре электрической машины.

Общей особенностью практически всех электрических микромашин автоматических устройств является то, что они имеют весьма ограниченное число пазов на полюсном делении. Это приводит к тому, что кроме основных пространственных гармоник МДС и индукции магнитного поля в рабочем зазоре машины возникают гармоники более высоких порядков. Поскольку магнитные системы микромашин в большинстве случаев выполняются ненасыщенными или малонасыщенными, то основными причинами образования высших пространственных гармоник являются дискретное распределение проводников обмоток по позам и неодинаковая магнитная проницаемость вдоль окружности воздушного зазора (главным образом, за счет зубчатости магнитопроводов, статора и ротора).

Вопрос№2: Чем временные гармоники отличаются от пространственных – по причинам возникновения или по влиянию на работу машины?

Временные и пространственные гармоники отличаются аргументами гармонических функций: временные гармоники являются функциями времени или временной фазы, а пространственные – функциями пространственной или угловой координаты, отсчитываемой, как правило от оси какой-либо фазы вдоль окружности воздушного зазора. Временные гармоники имеют одинаковые числа полюсов, но отличаются частотой; пространственные гармоники имеют различное количество полюсов, но одинаковую частоту изменения во времени.

Вопрос№3: От чего зависит направление вращения высших гармоник поля и как оно определяется?

В АД наибольшее количество энергии передается в ротор полем основной временной гармоники. Она и определяет частоту вращения ротора. Тогда скольжение ротора относительно временной гармоники будет:

S_i=n_i±n/n_i

Знак «минус» относится к прямому вращению, а знак «плюс» к обратному.

Направление вращения зависит от чередования фаз а значит поочередность импульсов подаваемых в сеть для питания электрической машины.

Вопрос№4: Объясните происхождение асинхронных и синхронных моментов от высших пространственных гармоник поля в АД.

Вопрос№5: Какое влияние оказывают моменты от высших пространственных гармоник на пуск АД? Как при этом сказывается значение критического скольжения?

Пуск АД улучшается за счет обратной последовательности но увеличивается критическое скольжение.

Вопрос№6: Назовите все негативные последствия влияния высших гармоник (временных и пространственных) на работу электрических машин?

Снижение КПД и cosφ, несинусоидальность пространственной кривой.

Вопрос№7: Какие вы знаете способы борьбы с высшими гармониками в электрических машинах?

Укорочение шага обмотки, распределение витков обмотки по позам, скос пазов, улучшение синусоидальности напряжения питания электрической машины.

Вопрос№8: Чем вызываются продольные и поперечные зубцовые пульсации магнитного потока в явнополюсных машинах?

Вопрос№9: Какие высшие гармоники поля в машинах называют зубцовыми? Объясните причины их происхождения?

Зубцовые гармоники – это при малом числе пазов на полюс и фазу магнитное поле машины переменного тока содержит значительные по амплитуде высшие пространственные гармоники, которые соизмеримы с амплитудой основной гормоники.

Существует две причины возникновения: ступенчатый характер распределения в пространстве МДС обмоток, лежащих в пазах, и изменение магнитной проводимости воздушного зазора с периодичностью, равной или кратной зубцовому делению?

Вопрос№10: Почему скос пазов приводит к снижению или даже устранению влияния высших зубцовых гармоник поля на работу электрических машин?

Улучшается магнитная проводимость воздушного зазора.