Магнитное поле воздушного зазора

Полезное действие машины переменного тока, за редким исключением, основывается на действии основной (первой) гармоники магнитного поля, создаваемой первой гармоникой МДС обмотки. Магнитные линии основной гармоники поля проходят через воздушный зазор и замыкаются по сердечникам магнитопровода. В силу этого такое поле называют полем воздушного зазора. Из предыдущего известно, что многофазная обмотка создает МДС, первая гармоника которой имеет амплитуду на полюс (рис.1.31)

.

При равномерном воздушном зазоре, то есть при отсутствии пазов на статоре и роторе, первая гармоника МДС создает вращающуюся первую гармонику магнитного поля с амплитудой:

,

где – удельная магнитная проводимость воздушного зазора.

При наличии зубчатости воздушного зазора, кривая поля в воздушном зазоре приобретает зубчатый характер. Эта кривая поля при односторонней зубчатости имеет вид, изображенной на рис. 1.31,б. Она содержит основную и высшие гармоники поля, причем амплитуда первой гармоники уменьшается по сравнению с амплитудой при равномерном зазоре в отношении ,

где – коэффициент воздушного зазора.

При этом условии удельная магнитная проводимость воздушного зазора будет

.

В общем случае магнитная цепь машины может иметь насыщение. В этом случае кривая поля, создаваемая первой гармоникой МДС имеет уплощенную форму (рис. 1.32). Уплощенная кривая индукции содержит основную и высшие гармоники. С достаточным приближением можно считать, что амплитуда первой гармоники поля вследствие насыщения уменьшается в раз, где – коэффициент насыщения. В общем случае удельная магнитная проводимость воздушного зазора будет иметь вид

.

Здесь рассчитывается с учетом двухсторонней зубчатости.

В результате в общем случае амплитуда первой гармоники магнитного поля воздушного зазора

.

Поток, соответствующей первой гармоники поля, определяется следующим образом:

;

.

МДС многофазной обмотки создает, кроме первой гармоники поля, высшие гармоники. В первом приближении можно считать, что в отношении высших гармоник зубчатость поля и насыщение оказывает такое же влияние, как и для первой гармоники. Тогда для ν-ой гармоники

.

Обычно влияние полей высших гармоник невелико, и потоки этих полей относят к полям рассеяния. Основное действие машин переменного тока основывается на действии первой гармоники. Первая гармоника поля, создаваемая, например, многофазной обмоткой статора наводит в этой обмотке ЭДС, действующее значение которой равно

,

где – главное собственное индуктивное сопротивление статорной обмотки, причем

.

Аналогично главное собственное индуктивное сопротивление обмотки неподвижного ротора

.