Глава 11

Магнитная цепь асинхронной машины

Основные понятия

Магнитодвижущая сила обмотки статора создает магнитный поток, который замыкается через элементы магнитной системы машины. Магнитную систему асинхронной машины называют неявнополюсной (рис. 11.1), так как она не имеет явно выраженных магнитных полюсов (сравните с рис. 20.1). Количество магнитных полюсов в неявнополюсной магнитной системе определяется числом полюсов в обмотке, возбуждающей магнитное поле, в данном случае в обмотке статора. Магнитная система машины, состоящая из сердечников статора и ротора, представляет собой разветвленную симметричную магнитную цепь. Например, магнитная система четырехполюсной машины состоит из четырех одинаковых ветвей, в каждой из которых замыкается половина магнитного потока одного полюса (рис. 11.1). В двухполюсной машине таких ветвей две, в шестиполюсной — шесть и т. д. Каждая из таких ветвей образует неразветвленную магнитную цепь, которая и является предметом расчета. На рис. 11.2 представлена магнитная цепь неявнополюсной машины. Здесь видны участки магнитной цепи: воздушный зазор δ, зубцовый слой статора h_z1, зубцовый слой ротора h_z1, спинка ротора L_c2, спинка статора L_c1. Замыкаясь в магнитной цепи, магнитный поток проходит воздушный зазор и зубцовые слои статора и ротора дважды.

Каждый из перечисленных участков оказывавает магнитному потоку некоторое магнитное сопротивление. Поэтому на каждом участке магнитной цепи затрачивается часть МДС обмотки статора, называемая магнитным напряжением:

= 2F_δ + 2F_zl + 2F_z2 + F_cl+F_c2, (11.1)

где — МДС обмотки статора на пару полюсов в режиме х.х., A; F_δ, F_z1, F_z2, F_c1 и F_c2 — магнитные напряжения соответственно воздушного зазора, зубцовых слоев статора и ротора, спинки статора и ротора, А.

Таким образом, расчет МДС обмотки статора на пару полюсов сводится к расчету магнитных напряжений на всех участках магнитной цепи.

Полученное в результате расчета магнитной цепи значение МДС на пару полюсов

позволяет определить намагничивающий ток (основную гармонику) обмотки

статора:

I_1μ = (11.2)

Исходным параметром при расчете магнитной цепи асинхронного двигателя является максимальная магнитная индукция в воздушном зазоре В_δ. Величину В_δ принимают по рекомендуемым значениям в зависимости от наружного диаметра сердечника статора D_1нар и числа полюсов 2р. Например при D_1нар = 300 800 мм рекомендуемые значения

Рис. 11.1. Магнитное поле четырехполюсной Рис. 11.2. Магнитная цепь

асинхронной машины асинхронной машины

В_δ = 0,80 1,1 Тл соответственно. При этом для двигателей с большим 2р принимают большие значения В_δ.

Магнитная индукция В_δ определяет магнитную нагрузку двигателя: при слишком малом В_δ магнитная система двигателя недогружена, а поэтому габаритные размеры двигателя получаются неоправданно большими; если же задаться чрезмерно большим течением В_δ, то резко возрастут магнитные напряжения на участках магнитной системы, особенно в зубцовых слоях статора и ротopa, в результате возрастет намагничивающий ток статора I_1μ снизится КПД двигателя (см. § 13.1).

Для изготовления сердечников статора и ротора асинхронных двигателей обычно применяют холоднокатаные изотропные листовые электротехнические стали, обладающие одинаковой магнитной проводимостью вдоль и поперек проката листов

(табл 11.1).

Таблица 11.1