CATEGORII DOCUMENTE |
Aeronautica | Comunicatii | Electronica electricitate | Merceologie | Tehnica mecanica |
Transformari ale numarului de faze
In paragrafele anterioare s-a analizat expresia tensiunii magnetice, produsa in intrefierul unei masini asincrone de catre o infasurare m-fazata.
In
cazurile practice se utilizeaza infasurari monofazate, bifazate,
trifazate si infasurari in colivie. Infasurarea
in colivie este o infasurare -fazata, unde
este numarul de
bare al coliviei.
In unele cazuri practice prezinta interes echivalarea unei infasurari printr-o alta infasurare avand un numar diferit de faze.
Transformarea numarului de faze are drept scop inlocuirea unei infasurari date, alimentata cu un sistem propriu de curenti cu o alta infasurare simetrica si echilibrata alimentata de un sistem simetric si echilibrat de curenti, care produce, in intrefier, aceeasi tensiune magnetica ca si infasurarea data.
Transformarea numarului de faze conduce si la transformari de variabila pentru ca infasurarile echivalente obtinute sunt parcurse de alti curenti decat infasurarile date si au alte tensiuni la borne.
Se considera ca o infasurare este simetrica daca infasurarile de faza sunt dispuse echidistant la periferia armaturii. O infasurare echilibrata are acelasi numar de spire pe fiecare faza.
1. Echivalarea unei infasurari prin infasurari polifazate
simetrice si echilibrate
Echivalarea unei infasurari cu ajutorul unor infasurari polifazate simetrice si echilibrate, alimentate prin sisteme simetrice si echilibrate de curenti se face prin conservarea expresiei tensiunii magnetice din intrefier. In ambele cazuri armonica spatiala de ordin j a tensiunii magnetice rezultante se obtine prin insumarea armonicilor spatiale, de acelasi ordin, produse de fiecare faza in parte.
a. Echivalarea unei infasurari monofazate
Se considera o infasurare monofazata dispusa la periferia unei armaturi cilindrice si parcursa de curentul i:
Pentru generalizare vom
considera ca axa magnetica a infasurarii este
decalata inainte, fata de axa de referinta a
armaturii cu unghiul - vezi figura 2.19.a. Infasurarea are
spire si
determina in intrefier un camp magnetic avand p perechi de poli.
Conform (2.20.b) tensiunea magnetica, de armonica spatiala j, determinata de infasurarea considerata, are expresia:
(2.38)
unde amplitudinea se determina cu
relatia (2.20.a), iar
reprezinta
numarul de spire echivalent pentru armonica spatiala j (2.18.b).
Transformand produsul de functii trigonometrice in suma, expresia tensiunii magnetice de armonica spatiala j devine
unde s-au efectuat notatiile:
unda magnetica de succesiune directa
(2.38.a)
unda magnetica de succesiune inversa
(2.38.b)
Expresia (2.38) indica posibilitatea echivalarii, din punct de vedere a armonicii spatiale de ordinul j, a unei infasurari monofazate sinusoidale cu doua infasurari polifazate sinusoidale care determina fiecare cate o singura unda magnetica progresiva.
Numarul m de faze al infasurarilor care produc undele progresive este corelat cu ordinul j al armonicii spatiale prin conditia:
(2.38.c)
astfel incat infasurarea polifazata sa produca armonici spatiale nenule de ordin j.
Cele doua infasurari m-fazate sinusoidale se considera identice ca structura si au urmatoarele caracteristici:
fiecare infasurare
sinusoidala de faza are spire echivalente pe
faza pentru armonica j
numarul de spire
echivalente pe faza se determina din
conditia conservarii amplitudinii undei progresive (vezi egalitatea
(2.38) si (2.25.a)):
(2.39)
unde s-a notat cu valoarea efectiva
a sistemului de curenti care alimenteaza infasurarea
polifazata.
In ipoteza pastrarii valorii efective a curentului, din egalitatea (2.39) rezulta:
(2.39.a)
infasurarile sunt executate din conductoare filiforme, dispuse sinusoidal pe periferia armaturii, astfel incat fiecare infasurare produce numai o singura unda a tensiunii magnetice
Fazele celor doua infasurari trifazate sinusoidale au asezari diferite:
fazele infasurarii care determina unda de succesiune directa se succed, spatial, la periferia armaturii in sens crescator coordonatei spatiale;
fazele infasurarii care determina unda de succesiune inversa se succed, spatial, la periferia armaturii in sens descrescator coordonatei spatiale;
Fazele de acelasi nume ale celor doua infasurari sunt inseriate, infasurarile fiind alimentate cu un sistem simetric si echilibrat de curenti de succesiune directa - vezi sistemul (2.23.a)
(2.39.c)
iar curentul care parcurge infasurarea de referinta (faza 1) este chiar curentul care parcurge infasurarea monofazata data. Cele doua infasurari trifazate inseriate sunt conectate in stea.
In figura 2.19 este prezentata echivalarea unei infasurari sinusoidale monofazate cu doua infasurari trifazate sinusoidale.
b. Echivalarea unei infasurari bifazate
Vom
considera cazul general al unei infasurari bifazate oarecare
care determina p perechi de poli
magnetici. Infasurarile de faza au numere diferite de spire
si repartitii diferite, iar intre axele lor spatiale este un
decalaj spatial . Infasurarea fazei 2 se considera
decalata spatial inainte fata de infasurarea
fazei 1, care are axa magnetica suprapusa peste axa
spatiala de referinta a armaturii - vezi figura
2.20.a.
In cazul in care infasurarile sunt parcurse de un sistem bifazat, oarecare, de curenti:
tensiunea magnetica rezultanta , de armonica spatiala j, are expresia (vezi relatiile (2.20) si (2.20.b))
(2.40)
unde amplitudinile si
au expresiile
(2.40.a)
S-au
notat cu si
numerele de spire
echivalente pentru armonica spatiala j (vezi (2.18.b)) a celor
doua infasurari.
Expresia (2.40) a tensiunii magnetice de armonica spatiala j se poate scrie, dupa unele prelucrari trigonometrice, sub forma:
in care cele doua componente, denumite componente de succesiune directa si respectiv de succesiune inversa, au expresiile:
componenta de succesiune
directa :
(2.41.a)
componenta de succesiune inversa
:
(2.41.b)
Amplitudinile si
au expresiile
precizate de relatiile (2.40.a).
Analiza componentelor si
ale tensiunii
magnetice rezultante arata ca infasurarea bifazata
executata cu infasurari sinusoidale data poate fi echivalata prin
doua infasurari m-fazate sinusoidale simetrice, identice,
alimentate cu sisteme trifazate simetrice si echilibrate de curenti.
Cele doua
infasurari m-fazate
sinusoidale se considera identice ca structura si au
urmatoarele caracteristici:
fazele se succed la periferia armaturii in sensul crescator al coordonatei spatiale;
fiecare infasurare
are spire echivalente,
corespunzand numarului mediu de spire a celor doua
infasurari date:
(2.42)
axa magnetica a fazei de referinta (faza 1) se suprapune peste axa de referinta spatiala, ca si axa magnetica a fazei de referinta a infasurarii bifazate
infasurarea care
determina unda de succesiune directa este parcursa de
un sistem simetric si echilibrat de curenti de succesiune
directa:
(2.43)
unde defazajul se determina cu
relatia (2.41.a), iar valoarea efectiva a
se obtine din
conditia conservarii amplitudinii
a undei (2.41.a):
respectiv
(2.43.a)
infasurarea care
determina unda de succesiune inversa este parcursa de
un sistem simetric si echilibrat de curenti de succesiune
inversa:
(2.44)
unde defazajul se determina cu
relatia (2.41.b), iar valoarea efectiva
a fost
obtinuta din conditia conservarii amplitudinii
a undei (vezi 2.41.b):
respectiv
(2.44.a)
infasurarile de faza sunt executate din conductoare filiforme, dispuse sinusoidal pe periferia armaturii, astfel incat fiecare produce numai o singura unda a tensiunii magnetice
numarul m de faze este corelat cu ordinul j al armonicilor spatiale prin conditia (2.38.c):
In figura 2.20 este prezentata echivalarea unei infasurari bifazate cu doua infasurari trifazate.
Observatie
Cazul particular al unei infasurari
bifazate simetrice (infasurarile au acelasi numar de
spire echivalente si sunt decalate
spatial cu unghiul
se obtine prin
considerarea valorilor particulare
si
c. Echivalarea unei infasurari polifazate, simetrice si dezechilibrate,
alimentata cu un sistem polifazat simetric si dezechilibrat de curenti
Consideram cazul unei infasurari n-fazate simetrice (infasurarile sunt dispuse echidistant la periferia armaturii) si dezechilibrata (cu numere diferite de spire pe faze) parcursa de un sistem simetric si dezechilibrat, de curenti:
Tensiunea magnetica rezultanta din intrefier pentru armonica spatiala j, obtinuta prin insumarea tensiunilor magnetice produse de fiecare infasurare de faza (vezi relatiile (2.20) si (2.20.b) va avea expresia:
(2.45)
unde
(2.45.a)
reprezentand
numarul echivalent de spire, pentru armonica j a infasurarii de faza
.
Din compararea expresiei tensiunii magnetice (2.45) cu expresiile (2.24.a) si (2.24.b) a tensiunilor magnetice produse de o infasurare polifazata rezulta ca, pentru determinarea armonicii spatiale de ordin j a tensiunii magnetice, infasurarea n-fazata sinusoidala simetrica si dezechilibrata, alimentata cu un sistem simetric si dezechilibrat de curenti (vezi figura 2.21.a) poate fi echivalata prin doua infasurari m-fazate sinusoidale simetrice, cu faze identice, alimentate cu sisteme simetrice si echilibrate de curenti.
Cele doua infasurari m-fazate sinusoidale se considera identice ca structura si asezare si au urmatoarele caracteristici:
fazele se succed la periferia armaturii in sensul crescator al coordonatei spatiale;
fiecare infasurare de
faza sinusoidala are spire echivalente,
corespunzand numarului mediu de spire pe faza ale celor n
infasurari date
(2.45.b)
axa magnetica a fazei de referinta (faza 1) se suprapune peste axa de referinta spatiala, ca si axa magnetica a fazei de referinta a infasurarii n-fazate considerate
infasurarea care
determina unda de succesiune directa este parcursa de
un sistem simetric si echilibrat de curenti de succesiune
directa:
(2.45.c)
unde defazajul se calculeaza cu
relatia (2.45.a), iar valoarea efectiva
se obtine din
conditia conservarii amplitudinii
(2.45.a) a undei
si are expresia (2.43.a):
infasurarea care
determina unda de succesiune inversa este parcursa de
un sistem simetric si echilibrat de curenti de succesiune
inversa:
(2.45.d)
unde defazajul se calculeaza cu
relatia (2.45.a), iar valoarea efectiva
se obtine din
conditia conservarii amplitudinii
(2.45.a) a undei
si are expresia (2.44.a):
infasurarile sunt executate din conductoare filiforme dispuse sinusoidal pe periferia armaturii, astfel incat fiecare produce numai o singura a tensiunii magnetice
numarul m de faze este corelat cu ordinul j al armonicii spatiale prin conditia (2.38.c)
In figura 2.21 este prezentata echivalarea unei infasurari n-fazate cu doua infasurari trifazate.
Observatie
Echivalarea unei infasurari n-fazate simetrice si echilibrate, alimentata cu un sistem simetric si echilibrat de curenti, printr-o infasurare m-fazata alimentata cu un sistem simetric si echilibrat de curenti de curenti poate fi tratata ca un caz particular in care:
toate fazele au acelasi numar de spire
valorile efective ale curentilor de faza sunt aceleasi
In acest caz armonica spatiala de ordin j a tensiunii magnetice rezultante are numai una din componente:
sau
unde
Infasurarea n-fazata va fi echivalata
printr-o singura infasurare m-fazata
parcursa de sistemul de curenti (2.45.c) de succesiune directa
pentru cazul in care se produce numai armonica spatiala de succesiune
directa sau de sistemul de
curenti (2.45.d) de succesiune inversa in cazul in care se produce unda
inversa
.
Cele doua sisteme de curenti au
aceeasi valoare efectiva :
egala cu valoarea efectiva a curentilor care parcurg
infasurarea data. Aceasta valoare rezulta din
conditia de conservare a amplitudinii a tensiunii magnetice
de armonica spatiala j,
daca numarul de spire pe faza
a
infasurarii m-fazate
se calculeaza cu relatia
(2.45.b):
d. Echivalarea unei infasurari polifazate simetrice alimentata cu un sistem polifazat oarecare de curenti
Consideram cazul unei infasurari n-fazate, simetrica si dezechilibrata, care este parcursa de un sistem dezechilibrat si nesimetric de curenti:
(2.46)
Daca se accepta descompunerea trigonometrica a expresiei unui curent de pe o faza oarecare:
atunci se poate considera ca sistemul de curenti (2.46) se descompune in doua sisteme simetrice si dezechilibrate de curenti:
sistemul a:
(2.46.a)
sistemul b:
(2.46.b)
Cele
doua sisteme echivalente de curenti au acelasi numar de
faze si aceeasi succesiune a fazelor ca si sistemul real de
curenti. Curentii de faza ai celor doua sisteme echivalente
sunt defazati unul fata de altul cu radiani (sunt in cuadratura).
In consecinta, determinarea tensiunii magnetice rezultate, de armonica j, se poate face prin metoda prezentata in cazul precedent (cazul c). Tensiunea rezultanta se obtine prin insumarea tensiunilor magnetice determinate de infasurarea reala cand este alimentata, pe rand, cu sistemul n-fazat de curenti (2.46.a), respectiv cu tensiunile magnetice determinate de sistemul de curenti (2.46.b).
2. Echivalarea unei infasurari prin infasurari bifazate
Dintre
infasurarile polifazate, infasurarea bifazata,
simetrica avand un decalaj spatial de intre faze (p este numarul de perechi de poli magnetici
determinati de infasurare) are avantajul decuplarii
magnetice a infasurarilor (campul
magnetic produs de curentul dintr-o faza nu induce tensiuni electromotoare
in cealalta faza).
Din acest motiv, pentru simplificarea scrierii ecuatiilor de tensiuni se utilizeaza transformari ale numarului de faze. Astfel, o masina cu un numar precizat de faze (infasurari) pe fiecare armatura este echivalata cu o alta masina, cu aceeasi geometrie, dar avand numai doua faze pe fiecare armatura.
a) Echivalarea unei infasurari monofazate printr-un sistem bifazat simetric de infasurari
Consideram
o infasurare monofazata realizata cu conductoare filiforme,
dispuse la periferia armaturii fixe a unei masini, cu intrefierul de
largime constanta e. Axa magnetica
a infasurarii este decalata cu unghiul in raport cu axa
spatiala de referinta a armaturii, in sensul pozitiv
al coordonatei spatiale
(figura 2.22.a).
Infasurarea monofazata determina in intrefier o tensiune magnetica, cu p perechi de poli. Armonica spatiala de ordin j a acestei tensiuni magnetice are expresia (2.20.b):
(2.47)
cu amplitudinea:
, (2.47.a)
unde este numarul de
spire echivalent pentru armonica j
(2.18.b), iar curentul electric care o parcurge are expresia:
(2.47.b)
|
|
||
cu o infasurare bifazata sinusoidala a) dispunerea infasurarii monofazate; b) dispunerea infasurarii bifazate echivalente |
|
||
Daca
in argumentul functiei spatiale din egalitatea (2.47) adunam
si scadem unghiul si dezvoltam
trigonometric aceasta functie, dupa ordonare, se obtine:
(2.48)
Relatia (2.48) este echivalenta relatiei (2.47) si arata ca infasurarea monofazata sinusoidala care produce armonica spatiala de ordin j a tensiunii magnetice poate fi inlocuita, din punct de vedere al tensiunii magnetice, printr-o infasurare bifazata sinusoidala cu urmatoarele proprietati:
axa magnetica a
infasurarii longitudinale, care determina tensiunea magnetica , este rotita cu unghiul
in urma axei magnetice
a infasurarii date; aceasta axa magnetica se mai
numeste si axa longitudinala - axa l
axa magnetica a
infasurarii transversale, care determina tensiunea
magnetica , este
rotita inainte cu unghiul
in raport cu axa
magnetica a infasurarii longitudinale; aceasta
axa magnetica se mai numeste si axa transversala - axa
t
cele doua
infasurari sunt identice cu infasurarea data
si au acelasi numar de spire echivalent :
amplitudinea curentilor care strabat
infasurarile bifazate depind de pozitia
aleasa pentru axa
longitudinala l si de
ordinul j al armonicii tensiunii
magnetice (vezi figura 2.22.b):
(2.49)
unde curentul i, care parcurge infasurarea data, are expresia (2.47.b).
Relatia
(2.49) sugereaza o schimbare de variabila, inlocuind variabila i cu variabilele si
; aceasta schimbare de variabila este
reprezentata matriceal prin relatia:
, (2.49.a)
unde matricea de transformare a curentilor are expresia:
=
. (2.49.b)
Adoptam
pentru tensiuni aceeasi matrice de transformare :
,
unde u este tensiunea la bornele infasurarii monofazate sinusoidale considerate. In aceste conditii expresia puterii instantanee pentru infasurarea bifazata echivalenta este:
. (2.49.c)
Relatia
(2.49.c) confirma faptul ca transformarea , definita de relatia (2.49.b) conserva expresia puterii instantanee la
bornele circuitelor.
O infasurare monofazata,
alimentata cu un curent i, poate fi echivalata, din punct de vedere
al armonicii spatiale de ordin j a tensiunii magnetice produse in
intrefier, printr-o infasurare bifazata simetrica cu
infasurarile sinusoidale decalate spatial cu unghiul Varianta de transformare, in care
infasurarile echivalente au fiecare acelasi numar de
spire echivalente cu infasurarea data, sugereaza o
schimbare de variabila Echivalarea unei infasurari monofazate cu un sistem de infasurari bifazate este utila si in cazul in care pe o armatura sunt dispuse mai multe infasurari monofazate, fiecare dintre acestea fiind inlocuita cu un sistem bifazat de infasurari. |
b) Echivalarea unei infasurari bifazate printr-o alta infasurare bifazata
Consideram
un sistem bifazat format din doua infasurari monofazate a si b, decalate spatial cu unghiul ( vezi figura 2.23.a).
Infasurarile,
considerate identice din punct de vedere constructiv, sunt parcurse de
curentii sinusoidali si
. Fiecare infasurare are
spire echivalente
pentru armonica spatiala j
a tensiunii magnetice din intrefier.
Folosind
transformarea (vezi relatia (2.49.b)), vom
echivala fiecare din cele doua infasurari date cu un sistem
bifazat de infasurari a carui faza de
referinta l are axa
magnetica decalata spatial in urma fazei a cu unghiul
(vezi figura 2.21.a).
Daca echivalarea se efectueaza in raport cu armonica de ordin j a tensiunii magnetice din intrefier, atunci se obtine:
respectiv
[iab] , (2.50)
|
|
||
(a) |
(b) |
||
|
(c) |
|
|
Fig.2.23. Explicativa privind echivalarea unei infasurari bifazate printr-o infasurare bifazata rectangulara
a) echivalarea unei infasurari bifazate oarecare printr-o infasurare bifazata simetrica;
b) echivalarea unei infasurari bifazate simetrice printr-o alta infasurare bifazata simetrica
c) echivalarea unei infasurari bifazate simetrice, fixe, printr-o infasurare bifazata mobila
unde matricea de transformare este nesingulara si are
expresia:
=
, (2.50.a)
iar si
sunt curentii care parcurg infasurarile
echivalente.
Relatia
(2.50.a) arata ca echivalarea, din punct de vedere al armonicii
spatiale j a tensiunii magnetice din intrefier a unui sistem bifazat de
infasurari decalate spatial cu unghiul , este totdeauna posibila prin folosirea matricei de
transformare
.
Daca pentru tensiuni se adopta aceeasi schimbare de variabila (2.50.a) rezulta:
(2.50.b)
Puterea instantanee primita pe la bornele sistemului bifazat echivalent de infasurari este
,
expresie care, in cazul considerarii relatiilor (2.50) si (2.50.b) devine
,
unde matricile care au indicele t sunt matrici transpuse.
Se
constata ca transformarea nu conserva
expresia puterii instantanee la borne, deoarece matricea transformarii nu
este o matrice ortogonala.
Pentru
ca matricea (2.40.a) a
transformarii sa fie ortogonala,
trebuie sa fie
satisfacuta egalitatea:
=
, respectiv:
=[1] ,
rezultand conditia:
, respectiv:
. (2.50.c)
Daca infasurarile sistemului bifazat dat satisfac conditia (2.50.c), adica sunt simetrice atunci matricea transformarii devine:
=
(2.50.d)
Transformarea asigura echivalarea
unui sistem de infasurari sinusoidale simetric bifazat, cu un decalaj spatial
de
radiani intre axele magnetice ale
infasurarilor, intr-un alt sistem simetric bifazat cu
acelasi decalaj spatial intre axele infasurarilor
sinusoidale (vezi figura 2.23.b). Noul sistem de infasurari are
axele magnetice ale infasurarilor decalate cu unghiul
, in urma axelor magnetice ale infasurarilor
sistemului dat. Transformarea cu ajutorul matricii
(2.50.d)
asigura conservarea expresiei puterii instantanee la bornele circuitelor.
In
cazul in care noul sistem bifazat se roteste, in raport cu vechiul sistem
bifazat, in sensul pozitiv al coordonatei spatiale (vezi figura 2.23.c),
matricea transformarii va avea expresia:
=
, (2.51)
unde este unghiul de
pozitie a sistemului mobil la un moment dat. In cazul efectuarii unei
rotatii cu viteza unghiulara constanta
, unghiul de pozitie
are expresia
,
iar este decalajul
initial intre axele l si a - vezi figura 2.23.c; transformarea
(2.51) se obtine din transformarea (2.50.d), considerand
.
Relatia (2.51) permite echivalarea unui sistem bifazat fix de infasurari intr-un sistem bifazat mobil de infasurari.
Orice sistem de infasurari bifazate se poate echivala, din punct de vedere al tensiunii magnetice rezultante de armonica spatiala j, printr-un sistem bifazat de infasurari sinusoidale ortogonale (vezi figura 2.23.a). Matricea transformarii este ortogonala numai in conditia in care infasurarea data are axele magnetice ale fazelor ortogonale (vezi figura 2.23.b); caz in care se conserva expresia puterii la bornele infasurarilor. Prin generalizare, transformarea |
c) Echivalarea unei infasurari trifazate alimentata cu un sistem trifazat simetric si echilibrat de curenti, printr-o infasurare bifazata
Asa cum s-a prezentat in paragraful 2.2.1.3., relatiile (2.25.a) sau (2.25.b), orice infasurare polifazata, alimentata cu un sistem polifazat simetric si echilibrat de curenti poate fi echivalata, din punct de vedere al armonicii spatiale de ordin j, printr-o infasurare bifazata.
Proprietatea
importanta a infasurarilor polifazate simetrice alimentate
cu un sistem polifazat simetric si echilibrat de curenti consta
in faptul ca tensiunea magnetica rezultanta din intrefier are
numai anumite armonici spatiale nenule, indiferent de valoarea
coeficientului de infasurare , respectiv al numarului echivalent de spire.
Pentru cazul particular al infasurarii trifazate, expresia armonicii spatiale de ordin j a tensiunii magnetice rezultante este:
a. pentru ordinul (vezi (2.25.a)):
(2.52.a)
b. pentru ordinul (vezi (2.25.b)):
(2.52.b)
c. pentru ordinul , (vezi (2.24.c)):
unde amplitudinea are expresia (2.25.c)
(2.52.c)
S-a
considerat ca infasurarea trifazata are axa magnetica
a fazei de referinta (faza 1) decalata inainte cu unghiul fata de axa
de referinta spatiala a armaturii (vezi figura
2.24.a), coordonata spatiala fiind notata cu
, iar sistemul trifazat de curenti care alimenteaza
infasurarea este un sistem simetric si echilibrat de
curenti, de succesiune directa:
(2.52.d)
Fig. 2.24. Transformarea unei infasurari trifazate sinusoidale intr-o
infasurare bifazata sinusoidala
a) asezarea spatiala, pe stator, a infasurarii trifazate sinusoidale;
b) asezarea spatiala, pe stator, a infasurarii bifazate sinusoidale echivalente;
c) asezarea spatiala, pe rotor, a infasurarii bifazate sinusoidale echivalente
c1) Cazul particular al armonicilor
spatiale de ordin
Analiza
expresiei (2.52.a) arata ca tensiunea magnetica de armonica
spatiala poate fi
considerata ca produsa de o infasurare bifazata (vezi
figura 2.24.b) cu urmatoarele proprietati:
una din
infasurarile monofazate, numita infasurare longitudinala, are axa
magnetica suprapusa peste axa de referinta
spatiala a armaturii - vezi factorul spatial din primul termen al
expresiei (2.52.a);
a doua infasurare
monofazata, numita infasurare
transversala are axa magnetica decalata inainte cu
unghiul in raport cu axa
infasurarii longitudinale - vezi factorul spatial
din al doilea termen
al expresiei (2.52.a);
cele doua
infasurari sunt identice, avand fiecare spire echivalente;
infasurarea longitudinala este parcursa de curentul:
(2.53.a)
(vezi factorul temporal din primul termen al expresiei (2.52.a));
infasurarea transversala este parcursa de curentul:
(2.53.b)
defazat cu fata de
curentul
(2.45.a) (vezi
factorul temporal din al doilea termen al expresiei (2.52.a);
curentii si
parcurg
infasurarile in sensul pozitiv al curentului prin
infasurarea fazei de referinta a infasurarii
m-fazate si au aceeasi
pulsatie
cu acesta.
Din compararea
relatiei (2.52.c) cu relatia (2.17.a), care exprima amplitudinea
tensiunii magnetice determinata de o infasurare monofazata,
rezulta trei posibilitati de echivalare a numarului de
spire echivalent pe faza si a valorii
efective
a curentului de
faza din infasurarea bifazata:
varianta
A: (2.54.a)
unde este numarul de
spre echivalente pe faza al infasurarii trifazate, I este valoarea efectiva a
curentilor din sistemul trifazat (vezi 2.52.d), iar m este numarul de faze.
varianta B: (2.54.b)
varianta C: (2.54.c)
Rezultatele
obtinute privind echivalarea unei infasurari trifazate
printr-o infasurare trifazata se pot generaliza pentru cazul
infasurarii m-fazate, relatiile (2.53.a) si
(2.53.b), respectiv (2.54.a), (2.54.b), (2.54.c) fiind valabile si pentru |
Relatia de transformare a sistemului (2.52.d) al curentilor care alimenteaza infasurarea trifazata in sistemul curentilor care alimenteaza infasurarea bifazata, folosind (2.54.a) si (2.54.b) se poate scrie matricial in forma:
(2.55)
unde constanta are valori diferite in
raport cu varianta de echivalare folosita pentru numerele de spire si
pentru valorile efective ale curentilor (vezi (2.54.a), (2.54.b), (2.54.c)
varianta
A
varianta
B (2.55.a)
varianta
C
Relatiile prezentate anterior corespund cazului in care infasurarea bifazata se gaseste pe aceeasi armatura cu infasurarea m-fazata pe care o echivaleaza.
Se
poate face si o echivalare in care infasurarea m-fazata se
gaseste pe o armatura (de exemplu pe stator - vezi figura
2.24.a), iar infasurarea bifazata pe cealalta
armatura (de exemplu pe rotor - vezi figura 2.24.c). Daca
rotorul se deplaseaza in sensul crescator al coordonatei
spatiale, atunci intre coordonatele spatiale din stator si din rotor
exista
relatia (vezi figura
2.24.c):
unde reprezinta
defazajul dintre axele de referinta spatiala din stator
si rotor, la momentul t.
In acest caz, expresiile curentilor care strabat infasurarile longitudinala si transversala sunt:
(2.46.a)
cu
Ca urmare relatia de transformare a curentilor poate fi scrisa matricial sub forma:
(2.56.b)
Matricile
de transformare din relatiile (2.55), respectiv (2.56.b) nu sunt
utilizabile pentru transformarea unui sistem de ecuatii de tensiune pentru
ca nu sunt matrici patrate, si deci nu sunt inversabile. Pentru a elimina acest inconvenient se
introduce o noua variabila de curent definita prin
relatia:
(2.57)
iar matricea de transformare se poate completa cu o noua linie devenind o matrice patrata.
Valorile
si
se determina in
functie de variabilele
:
(2.58)
unde matricea de transformare are expresia:
pentru cazul in care infasurarea bifazata se gaseste pe aceeasi armatura cu infasurarea trifazata (vezi figura 2.24.b):
(2.58.a)
pentru cazul in care infasurarea bifazata se gaseste pe alta armatura decat infasurarea trifazata (vezi figura 2.24.c):
(2.58.b)
Constantele
si
depind de varianta de
echivalare folosita:
constanta este precizata de
relatia (2.55.a)
constanta are valorile:
varianta A
varianta B (2.58.c)
varianta C
Indiferent
de varianta de echivalare utilizata, matricea de transformare este nesingulara
astfel ca sistemul de curenti
definit de
relatia (2.58) rezulta univoc daca se cunoaste sistemul de
curenti
. Fiind nesingulara, matricea
este inversabila,
astfel incat aceasta transformare poate fi utilizata si pentru
transformarea unor ecuatii de tensiune.
Orice armonica spatiala de ordin j produsa de o infasurare trifazata poate fi privita ca produsa de o infasurare bifazata echivalenta, ceea ce permite sa se afirme ca o infasurare trifazata sinusoidala poate fi echivalata printr-o infasurare bifazata sinusoidala. Echivalarea se poate face in trei variante privind alegerea numarului echivalent de spire si a valorii efective a curentului prin infasurari ((2.54.a), (2.54.b), (2.54.c)). Matricile de transformare (2.55), respectiv (2.56.b) nu sunt patrate, deci nu pot fi inversate; acest lucru reprezinta un inconvenient in cazul transformarii unor ecuatii de tensiune. Prin introducerea unei noi variabile
(2.57) matricea de transformare In cazul transformarii
ecuatiilor de tensiune se foloseste aceeasi matrice de
transformare, Varianta
C de echivalare are avantajul ca nu modifica expresia puterii
electrice la bornele circuitelor, pentru ca matricea de transformare |
c2) Cazul particular, al armonicilor
spatiale de ordin
Consideram
o infasurare trifazata (vezi figura 2.24.a) alimentata cu
un sistem trifazat simetric si echilibrat de curenti (2.52.d).
Analiza expresiei (2.52.b) arata ca armonica spatiala a tensiunii magnetice de ordin , se poate considera ca este produsa de o
infasurare bifazata (vezi figura 2.24.b) cu urmatoarele
proprietati:
una din infasurarile monofazate, numita infasurare longitudinala are axa magnetica suprapusa peste axa spatiala a armaturii si este parcursa de curentul:
(2.59.a)
a doua infasurare monofazata, numita infasurare transversala, are axa magnetica decalata inainte cu unghiul:
fata de axa magnetica a infasurarii longitudinale. Infasurarea transversala este parcursa de curentul:
(2.59.b)
defazat cu inaintea curentului
.
din relatia (2.52.c)
rezulta ca cele doua infasurari monofazate sunt
identice, avand fiecare spire echivalente;
curentii si
parcurg
infasurarile in sensul pozitiv al curentului prin faza de
referinta a infasurarii m-fazate si are aceeasi pulsatie
cu acesta;
exista trei
posibilitati de definire a numarului de spire echivalente si a valorii
efective a curentului
- vezi relatiile
(2.54.a), (2.54.b) si (2.54.c).
Relatia de transformare a sistemului curentilor care parcurg infasurarea trifazata (vezi relatia (2.52.d), in sistemul curentilor care parcurg infasurarea bifazata, folosind (2.59.a) si (2.59.b) este:
(2.59.c)
Transformarea
(2.59.c) corespunde cazului in care infasurarea bifazata este
asezata pe aceeasi armatura cu infasurarea
trifazata (in cazul considerat pe stator), iar curentii
infasurarii trifazate satisfac conditia .
Infasurarea bifazata asezata pe rotor (vezi figura 2.24.c), echivalenta infasurarii trifazate asezata pe stator (vezi figura 2.24.a), are proprietatile enumerate anterior si este parcursa de curentii
Politica de confidentialitate | Termeni si conditii de utilizare |
Vizualizari: 923
Importanta:
Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2025 . All rights reserved