Глава 10 Проектирование синхронных машин (967523), страница 9

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

Текст из файла (страница 9)

Для машин небольшой мощности, имеющих полузакрытые пазы, зубец по большой части своей высоты имеет прямоугольную форму, и в этом случае и определяют для сечения, расположенного на высоте высоты .

При нахождении , соответствующего полученному значению индукции, используют кривые намагничивания стали, из которой выполнена магнитная система статора. У выпускаемых в настоящее время синхронных машин магнитопроводы статора выполняют из горячекатаных сталей марок 1211 для машин мощностью до 100 кВт и 1511, 1512, 1413 для более мощных машин.

При разработке новых машин возможно также применение изотропных холоднокатаных сталей, имеющих лучшие магнитные характеристики по сравнению с горячекатаными. Для машин относительно небольшой мощности целесообразно применение сталей марки 2013 или 2312, и для более мощных машин — марки 2411.

При значениях Тл для горячекатаной стали и Тл для холоднокатаной стали для выбранной марки стали определяют по основным кривым намагничивания (см. приложение 1). При больших значениях индукции необходимо учитывать, что из-за насыщения зубцов часть потока будет ответвляться в пазы и вентиляционные каналы. Напряженность в этом случае для выбранной марки стали определяют по индукции по одной из кривых (см. приложение 2), построенных для различных отношений площади воздушных частей к площади зубцов в данном сечении:

. (10.71)

3. Магнитное напряжение для спинки статора, А,

, (10.72)

где — длина магнитной линии в спинке статора, м:

, (10.73)

— коэффициент, выбираемый по рис. 10.22 и учитывающий неравномерное распределение индукции по поперечному сечению спинки статора; — напряженность магнитного поля в спинке статора, А/м.

Напряженность определяют в соответствии с индукцией по той же кривой намагничивания, что и для зубцов статора:

. (10.74)

Рис. 10.22. Зависимость коэффициента

от индукции в ярме

4. Магнитное напряжение зубцов ротора, А,

. (10.75)

Высота зубца ротора, м (см. рис. 10.20),

. (10.76)

Напряженность магнитного поля зубцов определяют из кривой намагничивания стали ротора по индукции в зубце . Для роторов крупных машин для полюсов применяют сталь Ст3. У машин небольшой мощности полюсы изготовляют из стали 1211. Соответствующие кривые намагничивания даны в приложении 1. Индукцию , Тл, и соответствующую ей напряженность магнитного поля определяют для одного сечения зубца ротора, расположенного от коронки зубца на расстоянии :

, (10.77)

где ширина зубца, м,

. (10.78)

При Тл необходимо учитывать потоки, вытесняемые в паз, так же как это было показано для зубцов статора.

5. Магнитное напряжение полюса, А,

, (10.79)

где — расчетная длина силовой линии в полюсе, м; — напряженность поля у основания полюса, А/м.

Напряженность поля определяют из кривых намагничивания по индукции в основании полюса .

При определении индукции следует, исходя из найденных размеров полюса (см. рис. 10.19), произвести уточнение потока рассеяния . Поток рассеяния можно подразделить на три составляющие (рис. 10.23):

Рис. 10.23. К расчету потоков рассеяния полюсов

1) поток рассеяния между внутренними поверхностями сердечников полюсов (линия 1);

2) поток рассеяния между внутренними поверхностями полюсных наконечников (линия 2);

3) поток рассеяния между торцевыми поверхностями полюсов (линия 3). В соответствии с этим , Вб, можно найти по следующему выражению:

, (10.80)

где — расчетная длина сердечника полюса, м; — удельная магнитная проводимость для потока рассеяния на одну сторону полюса.

Удельная проводимость рассеяния между внутренними поверхностями сердечников полюсов

. (10.81)

Удельная проводимость рассеяния между внутренними поверхностями полюсных наконечников

. (10.82)

Удельная проводимость рассеяния между торцевыми поверхностями

. (10.83)

Здесь принято , при первым членом в (10.82) пренебрегают.

Индукция, Тл,

. (10.84)

Если индукция в основании полюса превышает 1,6 Тл, то следует проводить уточненный расчет, учитывающий изменение потока по высоте полюса. Для этого определяют потоки в трех сочетаниях полюса: у его основания , у полюсного наконечника и в среднем сечении . Деля эти потоки на площадь поперечного сечения полюса, определяют индукции, а затем и магнитные напряжения .

Расчетное значение напряженности полюса определяют по приближенной формуле

. (10.85)

6. Магнитное напряжение стыка между полюсом и ярмом ротора определяют по индукции в основании полюса , А:

. (10.86)

7. Магнитное напряжение в остове или ободе ротора, А,

, (10.87)

где — длина магнитной линии в остове, м; — напряженность магнитного поля, А/м, определяемая по кривой намагничивания, исходя из индукции .

Индукция в остове или ободе магнитного колеса, Тл, с некоторым приближением может быть определена так:

. (10.88)

При нешихтованном ободе .

Обычно в средних и крупных машинах магнитное напряжение относительно мало и при расчете магнитной цепи не учитывается.

Просуммировав магнитные напряжения всех участков магнитной цепи, определяют МДС обмотки возбуждения на один полюс при холостом ходе:

. (10.89)

Проделав подобный расчет для ряда значений ЭДС, получают характеристику холостого хода . Для расчетов можно задаваться следующими значениями ЭДС: 0,5; 1,1; 1,2 и 1,3 . Полученные результаты сводят в таблицу (см. пример расчета). Характеристику холостого хода целесообразно выразить в относительных единицах и сравнить ее с нормальной характеристикой. При переводе в относительные единицы значение ЭДС в вольтах делят на номинальное фазное напряжение. Для МДС обмотки возбуждения за базовое значение принимают МДС, соответствующую номинальному фазному напряжению , и к ней относят остальные значения МДС.

За нормальную характеристику холостого хода для явнополюсных синхронных машин принимают характеристику со следующими данными (в относительных единицах):

Расчетная и нормальная характеристики должны быть близки друг к другу, но их полное совпадение не является обязательным.

10.12. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МДС РЕАКЦИИ ЯКОРЯ

Для определения МДС обмотки возбуждения, необходимой для создания нужного потока при нагрузке, необходимо учитывать влияние реакции якоря. Амплитуда первой гармоники МДС реакции якоря при токе .

. (10.90)

Для количественного учета влияния реакции якоря на магнитное поле машины обычно МДС разлагают на две составляющие: продольную , максимум которой совпадает с осью полюсов, и поперечную , максимум которой совпадает с осью, проходящей через середину межполюсного пространства. Угол является углом между током и ЭДС . Магнитодвижущие силы якоря и обмотки возбуждения имеют различное пространственное распределение, и поэтому одинаковые их значения создают различные потоки. Для удобства совместного рассмотрения одну из МДС необходимо привести к другой. Так как обычно при расчетах используется характеристика холостого хода, то целесообразно МДС якоря привести к прямоугольной МДС обмотки возбуждения. Для этого и заменяются эквивалентными МДС обмотки возбуждения и . Эквивалентные МДС и определяют исходя из того, чтобы потоки первой гармоники, создаваемые ими, были соответственно равны потокам первой гармоники от МДС и . При переходе от и к и вводят коэффициенты и [6].

(10.91)

Коэффициенты и зависят от отношений, и . Они могут быть найдены из рис. 10.24.

Рис. 10.24. Кривые для определения коэффициентов и :

а — при ; б — при ; в —

В ненасыщенной машине можно принимать, что продольное и поперечное поля существуют независимо и не оказывают взаимного влияния друг на друга. При наличии насыщения такое допущение может внести в расчет погрешности. Однако учет взаимного влияния продольного и поперечного потоков в насыщенной машине связан с большими трудностями и может быть сделан приближенно.

На основе анализа магнитных полей в синхронных машинах при нагрузке и насыщении были определены коэффициенты и (рис. 10.25), на которые нужно умножить МДС и , чтобы получить соответствующие их значения и при учете насыщения. Эти коэффициенты получены в функции , т. е. отношения суммы магнитных напряжений воздушного зазора, зубцов и спинки статора к магнитному напряжению воздушного зазора. Коэффициенты и получены для машин с равномерным воздушным зазором, а и — для машин, у которых зазор изменяется согласно уравнению

, (10.92)

где — расстояние от оси полюса до рассматриваемой точки.

Коэффициенты и можно с некоторым приближением применить и для машин, у которых .

Характеристики

Список файлов книги