! Т
Рис. 5.4. Магнитное поле возбуждения неявнополюсной синхронной машины
Следовательно, коэффициент формы поля
Если обмотка возбуждения занимает примерно 2/3 полюсного деления, то коэффициент формы kf мало отличается от единицы, так как поле получается
близким к синусоидальному.
5.3. Расчет магнитной цепи синхронной машины при холостом ходе
Расчет магнитной цепи выполняется с целью определения МДС обмотки возбуждения, необходимой для создания требуемого магнитного потока при холостом ходе:
(5.1)
где кф - коэффициент формы поля.
Магнитная цепь машины на пару полюсов представлена на рис. 5.5. Для ее расчета используют уравнение полного тока
(5.2)
Интегрирование ведется вдоль средней силовой линии, разделенной на пять участков: воздушный зазор 1, зубцовую зону статора 2, ярмо статора 3, полюс 4 и ярмо ротора 5 в предположении, что напряженность магнитного поля каждого участка постоянна:
(5.3)
j
ИЗ
Рис. 5.5. Магнитная цепь машины на пару полюсов
Каждый линейный интеграл определяет магнитное напряжение на соответ ствующем участке, а сумма токов в левой части представляет собой полный ток обмотки возбуждения, охватываемый контуром интегрирования:
|
|
ijWk = Ff„ = Fs +Fzl + Fa, + Fm+ Fq2 . |
(5 .4 ) |
|
|
Магнитное напряжение воздушного зазора |
|
||
|
|
Fs~Hs -8-ks = — Sks |
|
|
|
Фfm |
Л |
|
|
где |
- максимальная индукция в зазоре; Is- расчетная длина маши |
|||
Lb |
||||
|
Su pm, |
|
||
ны; |
=agr - расчетная ширина полюсного наконечника; ае - коэффициент |
|||
полюсного перекрытия; к$ - коэффициент воздушного зазора, учитывающий
влияние зубчатости статора и ротора на магнитное сопротивление зазора. Магнитное напряжение зубцов статора
Fzi —Н21/з h2]i
определяется по средней напряженности поля в зубце, равной ее значению на высоте V3hzi от головки зубца. Принимая допущение, что магнитный поток зуб цового деления
Фа Li
полностью проходит через зубец, находим индукцию BZm на высоте hzю
от головки зубца:
Фа___ __ |
L \h |
^z\/3^m\^c
где lmi - длина сердечника статора; кс - коэффициент заполнения сердечника сталью, равный 0,93-0,95; bzU3 - ширина зубца в секции на высоте '/3Л2, от го
ловки зубца.
Напряженность поля в зубце Н2щ определяется по характеристике намаг ничивания стали H=f{B) для найденной индукции ВЛп.
Магнитное напряжение ярма статора
Fai = Haj Lai %
находим по максимальной напряженности поля в ярме, соответствующей по кривой намагничивания стали H=f(B) индукции
Фfm В . = ------ —f
2 h j m,kc '
где hol - высота ярма статора.
Коэффициент £> учитывает непостоянство напряженности поля На\ по дли не участка 1о1.
Магнитное напряжение сердечника полюса определяется по максимальной напряженности поля Нту основания полюса по формуле
Fm~ Нт hm.
Расчет магнитного поля в полюсе выполняется с учетом потока рассеяния обмотки возбуждения по формуле
фр = Ф/т +ФаГ= СГ/Флт,
где Of- коэффициент рассеяния полюсов, равный 1,3-1,4.
Этому потоку соответствует индукция у основания полюса
Ф
вт = - ^ ~
т ( A V
где 1т- расчетная длина сердечника полюса; Ьт- ширина сердечника полюса. Напряженность поля Нт определяется по кривой намагничивания стали
полюса H-fiB) для магнитной индукции Вт.
Магнитное напряжение ярма ротора
Fа2 Нд2 Lg2t
где Н02 - максимальная напряженность поля в ярме, соответствующая индукции
|
фр |
В" = |
’ |
где La2- длина средней силовой линии на участке ярма ротора; /а2 - длина ярма
ротора; Ла2 - высота ярма ротора.
Расчет магнитной цепи выполняется для 5-7 значений ЭДС £ 0 в диапазоне от 0,5 до 1,31/#. Результаты расчетов представляются в виде характеристики
холостого хода Ео = Aty и™ характеристики намагничивания Ф/т = J[Fj)
(рис. 5.6).
Рис. 5.6. Кривая намагничивания
Характеристики строят в относительных единицах, приняв за базисные значения номинальное напряжение UH, соответствующий ему магнитный поток
к.Uн
ф = ----- LJL—
и МДС возбуждения Fjo при Ео = Vн-
Характеристики холостого хода и характеристика намагничивания в отно сительных единицах совпадают. По характеристике холостого хода определяют коэффициент насыщения
В хорошо спроектированной машине
*„ = 1,1 -1 ,2 .
. .! . • /’
При малом насыщении (км < 1,1) возрастает масса стали, а при глубоком
(км > 1,2) существенно увеличивается ток возбуждения.
