Глава 10 Проектирование синхронных машин (967523), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

, (10.50)

где и — в метрах; — коэффициент, зависящий от высоты полюсного наконечника .

При выборе коэффициента можно руководствоваться следующими данными:

Тогда ширину полюсного сердечника находят по следующей формуле

. (10.51)

Коэффициент заполнения полюса сталью принимают при толщине листов 1 мм — 0,95, при толщине листов 1,4 мм — 0,97. Индукцию выбирают в пределах 1,4…1,6 Тл.

Расчетная длина сердечника полюса, м,

, (10.52)

где — толщина одной нажимной щеки полюса, м:

.

В (10.52) принимают , а не , чтобы приближенно учесть ослабление сечения щек за счет закругления краев и отверстий для гаек стяжных шпилек.

Размеры остова или обода магнитного колеса в большинстве случаев определяются конструктивными соображениями и требованиями механической прочности и получаются больше, чем это необходимо для проведения магнитного потока. Ввиду этого при электромагнитном расчете определяют длину остова или обода и их минимально возможную толщину . В дальнейшем при размещении обмотки возбуждения на полюсе и при разработке конструкции толщина остова или обода, а также их внешние диаметры и размеры самого полюса должны быть уточнены:

, (10.53)

для крупных машин м, для средних м и для малых ;

. (10.54)

Индукция выбирается в пределах 1…1,3 Тл.

10.10. РАСЧЕТ ДЕМПФЕРНОЙ (ПУСКОВОЙ) ОБМОТКИ

Демпферную (пусковую) обмотку размещают в пазах полюсных наконечников ротора (рис. 10.20, ). Эта обмотка в генераторах служит для ослабления обратного синхронного поля при несимметричной нагрузке, успокоения качаний ротора, предотвращения динамических перенапряжений при несимметричных коротких замыканиях и повышения электродинамической стойкости. В двигателях эта обмотка необходима для асинхронного пуска и успокоения качаний ротора.

Расчет демпферной обмотки заключается в определении количества и размеров стержней обмотки, а также размеров короткозамыкающих сегментов. Короткозамыкающие сегменты замыкают все стержни с торцов полюса и соединяются с сегментами соседних полюсов, образуя кольцо (рис. 10.20, ). В этом случае демпферная обмотка носит название продольно-поперечной. Если сегменты соседних полюсов не соединяются между собой (рис. 10.20, ), то обмотка называется продольной. Наиболее часто применяют продольно-поперечные демпферные обмотки.

Рис. 10.20. Демпферная (пусковая) обмотка:

а — расположение обмотки на полюсе;

б — продольно-поперечная обмотка; в — продольная обмотка

Для машин общего назначения число стержней на полюс выбирают обычно в пределах от 5 до 10. Стержни выполняют из меди или латуни круглого сечения. Чаще всего демпферную (пусковую) обмотку выполняют из медных стержней. Стержни из латуни применяют в тех случаях, когда необходимо получить большие значения начального пускового момента у синхронных двигателей. Иногда для повышения пускового момента обмотку изготовляют из разнородных материалов — крайние стержни клетки делают из латуни, а остальные — из меди. Поперечное сечение всех стержней, расположенных на полюсе, принимают равным 0,15…0,35 сечения меди обмотки статора, приходящейся на полюс. Исходя из этого, сечение стержня

. (10.55)

Коэффициент в скобках (10.55) для генераторов принимается равным 0,15…0,25, для двигателей 0,25…0,35.

Диаметр стержня

(10.56)

округляют до размера, кратного 0,5 мм.

Зубцовый шаг на роторе

, (10.57)

где — расстояние между крайним стержнем и краем полюсного наконечника: м.

Кроме выполнения основной своей задачи демпферная обмотка снижает амплитуды гармоник магнитного поля, обусловленных зубчатостью статора. Эти гармоники и вызывают пульсацию ЭДС в обмотке статора и образуют токи и добавочные потери в самой демпферной обмотке. Для того чтобы демпферная обмотка наилучшим образом выполняла свои задачи, при ее проектировании следует соблюдать следующие требования.

В генераторах для уменьшения, добавочных потерь и искажения ЭДС желательно иметь зубцовый шаг на роторе возможно более близким к зубцовому шагу статора . Если число пазов на полюс и фазу в статоре — целое число, или, , или , то .

Для исключения из кривой ЭДС высших гармонических, обусловленных зубчатостью статора, необходимо иметь:

; (10.58)

, (10.59)

где — число стержней в полюсе; — целое число, близкое к ( ).

При достаточно высокой дробности зубцовые гармонические в кривой ЭДС не проявляются, поэтому при можно принимать .

Исходя из этого необходимо найденное в (10.59) значение зубцового шага проверить на соответствие указанным требованиям и в случае их невыполнения сделать пересчет, задавшись другими значениями и .

В двигателях для уменьшения добавочных потерь и исключения «прилипания» ротора число стержней и их шаг выбирают так чтобы

;

(10.60)

Пазы на роторе выбирают круглые, полузакрытые. Диаметр паза , мм, равен . Ширина шлица паза мм, высота мм. В дальнейшем при расчете параметров и пусковых характеристик раскрытие паза может быть уточнено.

Длина стержня , м, предварительно может быть принята равной:

. (10.61)

Окончательно длину стержня устанавливают при разработке конструкции.

Сечение короткозамыкающего сегмента выбирают примерно равным половине сечения стержней одного полюса:

.

По найденному сечению выбирают стандартную полосовую медь (см. табл. П3.6) толщиной не менее [2].

10.11. РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ

Расчет магнитной цепи проводят в целях определения МДС обмотки возбуждения , необходимой для создания магнитного потока машины при холостом ходе [6].

При вращении ротора этот поток наводит в обмотке статора ЭДС. Таким образом, в результате расчета магнитной цепи может быть построена зависимость , которая носит название характеристики холостого хода.

При расчете магнитной цепи задаются фазной ЭДС в обмотке статора и по известному выражению определяют полезный поток, Вб;

(10.62)

где и — число витков, и обмоточный коэффициент фазы статора; — частота, Гц; — коэффициент формы поля, представляющий собой отношение действующего значения индукции к ее среднему значению.

При синусоидальном распределении магнитного потока в зазоре машины коэффициент формы поля . Однако, в синхронных машинах магнитное поле имеет несинусоидальную форму. Характер распределения этого поля зависит от ширины и конфигурации полюсного наконечника, а также от относительной длины воздушного зазора . Для определения коэффициента формы поля в этом случае можно воспользоваться кривыми рис. 10.21,

Рис. 10.21. и

для синхронной машины:

а — при ; б —

По найденному потоку определяют максимальное значение индукции в воздушном зазоре машины, Тл:

, (10.63)

где — расчетный коэффициент полюсного перекрытия, равный отношению расчетной длины полюсной дуги к полюсному делению .Этот коэффициент определяют по рис. 10.21 в зависимости от и ; — полюсное деление и расчетная длина, м.

Расчетную длину магнитопровода (уточняют значение) определяют по формуле

, (10.64)

где

.

Магнитодвижущую силу обмотки возбуждения определяют как сумму магнитных напряжений отдельных участков магнитной цепи машины.

1. Магнитное напряжение воздушного зазора, А,

, (10.65)

где — в Тл; — в ми Гн/м.

Коэффициент воздушного зазора учитывает зубчатое строение статора и ротора. Из-за наличия зубцов и пазов происходит перераспределение потока в зазоре, в результате чего индукция, а, следовательно, и магнитное напряжение зазора над коронками зубцов возрастают. Этот коэффициент равен произведению коэффициентов воздушного зазора для статора и ротора :

. (10.66)

Коэффициент и определяют по эмпирическим формулам

;

(10.67)

,

где и — зубцовые шаги статора и ротора; и — ширина паза статора и прорези паза ротора; при полузакрытых пазах на статоре — ширина прорези паза; — по (10.46).

2. Магнитное напряжение зубцов статора, А,

. (10.68)

Для упрощения расчета магнитного напряжения зубцов, имеющих трапециевидную форму, напряженность магнитного поля находят по значению индукции для одного сечения, расположенного от коронки на высоте высоты паза :

. (10.69)

Ширина зубца на высоте от его коронки

, (10.70)

где

.

Высоту паза и другие линейные размеры в формулы (10.68) и (10.70) подставляют в метрах, — в теслах и — в амперах на метр; по (10.10).

Характеристики

Список файлов книги