Магнитная цепь синхронной машины

В режиме х. х. синхронной машины, т. е. при от­сутствии тока Л в обмотке статора, магнитное поле создается лишь МДС обмотки возбуждения Fв0. Форма графика распределения индукции в зазоре явнополюсной машины в этом случае зависит от конфигурации полюсных наконечников полюсов ро­тора. Для придания этой кривой формы, близкой к синусоидальной, воздушный зазор делают нерав­номерным, увеличивая его на краях полюсных на­конечников (см. рис. 6.2).

Основной магнитный поток явнополюсной син­хронной машины, замыкаясь в магнитной системе машины, сцепляется с обмоткой статора. Как и в асинхронных неявнополюсных машинах (см. § 11.1), магнитная система явнополюсной синхронной маши­ны представляет собой разветвленную симметрич­ную магнитную цепь (рис. 20.1, а), состоящую из 2р параллельных ветвей. Каждая из таких ветвей представляет собой неразветвленную магнитную цепь, содержащую одну пару полюсов (рис. 20.1, б). Основной магнитный поток Ф, замыкаясь в магнит­ной цепи, проходит ряд участков (рис. 20.2): воз­душный зазор б, зубцовый слой статора hz1, зубцовый слой ротора hz2, полюс ротора hm, спинку ста­тора L1 и спинку ротора (обод) Lo6.

Сумма магнитных напряжений на всех перечис­ленных участках магнитной цепи определяет МДС обмотки возбуждения на пару полюсов в режи­ме х. х. (А):

FB0 = ∑ F = 2 Fδ + 2Fz1 + 2 Fz2 + 2 Fm + Fс1+Fo6,

(20.1)

где Fδ, Fz1, Fz2, Fm, Fс1 и Fo6 — соответственно маг­нитные напряжения зазора, зубцовых слоев статора и ротора, полюсов, спинки статора и обода, А.

Порядок расчета магнитных напряжений на уча­стках магнитной цепи в принципе такой же, как и при расчете магнитной цепи асинхронной машины

(см. гл. 11). При расчете магнитного напряжения полюсов и спинки ротора необходимо иметь в виду, что магнитный поток на этих участках несколько больше основного магнитного пото­ка Ф на величину потока рассеяния ротора Ф„, представляю­щего собой небольшую часть общего потока полюсов Фш, не про­ходящего через зазор б, замыкающегося в межполюсном про­странстве:

Фм = Ф+ Фσ = Ф(1 + Ф/ Фσ). = Фσm, (20.2)

машины

где от—коэффициент магнитного рассеяния полюсов ротора.

машины

Для синхронных явнополюсных машин коэффициент

σm=1+0,2kμ1 (20.3)

где

kμ1= F10/(2Fδ) (20.4)

коэффициент магнитного насыщения сердечника статора син­хронной машины;

F10 = 2Fδ+2Fz1 +Fc1

сумма магнитных напряжений в сердечнике статора и воздуш­ном зазоре, А.

Для синхронных явнополюсных машин коэффициент магнит­ного рассеяния полюсов ротора

σm=1,1-14 в зависимости от степени магнитного насыщения магнитопровоДа машины и числа полюсов (с ростом числа полюсов 2р уменьшается межполюсное пространство ротора машины и магнитное рассеяние увеличива­ется). После расчета магнитной цепи синхронной машины строят магнитную характеристику машины, аналогичную представлен­ной на рис. 11.3. Используя МДС обмотки возбуждения в ре­жиме х. х. ∑F, путем дополнительных расчетов определяют МДС обмотки возбуждения при нагрузке Fв.н.. Обычно Fв.н.=(2,0- 2,2) ∑F.

Полученное значение МДС Fв.н. позволяет рассчитать число витков в полюсной катушке ротора:

ωк.в = Fв.н /(2Iв), (20.5)

где Iв — ток в обмотке возбуждения синхронной машины, А.