Улучшение формы кривой ЭДС.

В обмотке фазы кроме ЭДС первой гармоники индуцируется ЭДС от высших гармоник магнитного поля. ЭДС то высших гармоник определяется по формуле

, (13)

где f_ν =ν ∙ f₁ – частота ν -ой гармоники;

Ф_ν – магнитный поток ν -ой гармоники;

К_{ν y}, К_рν – соответственно коэффициенты укорочения и распределения для ν -ой гармоники.

Число полюсов для ν -ой гармоники в ν раз больше, чем для первой. Поэтому электрические углы сдвига фаз между ЭДС для высших гармоник будут в ν раз больше, чем для первой. С учетом этого имеем

Результирующая ЭДС (действующее значение) фазы равно

.

Укорочение шага обмотки и распределение ее по пазам приводит к уменьшению ЭДС высших гармоник. При укорочении шага обмотки происходит более резкое уменьшение ЭДС высших гармоник. При укорочении шага на 1/ν часть полюсного деления в кривой ЭДС полностью исчезает ν -ая гармоника. При у=τ _n ЭДС пятой гармоники в проводниках обмотки под противоположными полюсами суммируются (рисунок 14). При у= ЭДС пятой гармоники в проводниках обмотки вычитаются. Поэтому пятая гармоника будет отсутствовать. При этом также уменьшаются ЭДС других гармоник.

Рисунок 14 – ЭДС пятой гармоники

При выборе шага обмотки стремятся, чтобы были полностью исключены и значительно ослаблены ЭДС наиболее сильно проявляемых гармоник. Это третья, пятая и седьмая гармоники. Третью гармонику в линейной ЭДС обычно уничтожают соединением трехфазной обмотки в звезду. Для ослабления пятой и седьмой гармоник шаг обмотки выбирают в пределах от до . При При

При увеличении числа пазов на q на полс и фазу сильно уменьшается коэффициенты распределения К_{ρ ν} . Это объясняется тем, что ЭДС катушек катушечных групп для ν -ых гармоник будут сдвинуты относительно друг друга на угол, в ν раз больший, чем для первой гармоники, вследствие чего их геометрическая сумма уменьшается.

Кривая результирующей ЭДС обмотки с большим q ближе к синусоиде. Однако при этом машина становится дороже. Обычно q=2…6.

Пульсации магнитного поля возникают вследствие зубчатого строения статора и ротора. Эти гармоники называются зубчатыми. Их порядок зависит от числа зубцов (рисунок 15).

Рисунок 15 – Зубчатое строение статора

Для уменьшения зубцовых гармоник в кривой ЭДС изменяют скос пазов или скос полюсов. Если скос выполняется на статоре, то он производится на одно зубцовое деление ротора, а если на роторе, то на одно зубцовое деление статора. При скосе пазов можно полностью уничтожить зубцовые гармоники. Физически это можно объяснить тем, что у зубцевых гармоник магнитное поле под зубцом и пазом имеет противоположную полярность. Вследствие этого в отдельных участках проводника, расположенного в скошенном пазу противоположного магнитного провода, индуцируются одинаковые по величине, но противоположно направленные ЭДС. Их сумма равна нулю (рисунок 16).

Рисунок 16 – Скос пазов

При скосе пазов уменьшается ЭДС первой гармоники. Это учитывается коэффициентом скоса К_ск. Для определения К_ск заменим проводник в скошенном пазу некоторым числом прямых проводников очень малой длины. Геометрическая сумма ЭДС этих малых проводников будет равна хорде окружности радиуса R, на которую опираются стороны угла γ _с (рисунок 17)

Рисунок 17 – определение К_ск

Коэффициент скоса К_ск равен отношению геометрической сумме ЭДС к арифметической

.

Для ν -ой гармоники

.

В общем случае ЭДС фазы определяется по формулам:

для общей гармоники

(14)

для ν -ой гармоники

(15)

где – обмоточные коэффициенты.