Расчет магнитной цепи при холостом ходе

Общие положение. Для построения характеристик намагничивания и х. х. синхронной машины производят расчет магнитной цепи при х. х., который сводится к определению МДС обмотки возбуждения при нескольких значениях магнитного потока Ф и соответствующей ему ЭДС обмотки статора . МДС равна сумме МДС отдельных последовательно соединенных участков магнитной цепи, включающей воздушный зазор между полюсным наконечником ротора и сердечником статора, зубцы статора, спинки статора и ротора, сердечник полюса, полюсные наконечники и зазор в стыке полюса и сердечника ротора или полюсного наконечника и полюса.

Магнитное поле синхронной машины имеет сложную форму в связи с зубчатостью статора и полюсного наконечника (при наличии демпферной обмотки) и насыщением участков ярма и зубцов.

Влияние зубчатости зазора, вентиляционных каналов в сердечнике статора, насыщения зубцовой зоны и спинки статора при расчете синхронных машин, так же как и для асинхронных двигателей (см. § 9-7) и машин постоянного тока (см. § 10-8), учитывают системой коэффициентов и применением таблиц намагничивания для зубцов и спинки статора (см. приложения 8-16).

Поскольку магнитная цепь синхронной машины (рис.11-14) симметрична, то расчет МДС ведется на один полюс. При этом для каждого участка определяют площадь поперечного сечения, магнитную индукцию (полагая, что она распределена равномерно по всему сечению рассматриваемого участка), напряженность поля, среднюю длину пути магнитного потока, МДС участка и суммарную МДС цепи.

Рис. 11-14. Схема магнитной цепи синхронной машины.

При расчете магнитной цепи условно принимают среднюю длину пути магнитного потока на отдельных участках магнитопровода. В действительности длина этих путей в спинке статора и ротора различна по середине и по краям полюсного деления. Соответственно неравномерно распределяется магнитная индукция.

Для упрощения расчетов при определении магнитного напряжения спинки статора следует пользоваться кривыми намагничивания, построенными с учетом этого фактора и приведенными в приложениях 11-13. Магнитную цепь синхронных машин рассчитывают в такой последовательности.

МДС для воздушного зазора между сердечником статора и полюсным наконечником. МДС определяют по (9-116) — (9-121). При этом расчетная площадь поперечного сечения воздушного зазора (мм²)

(11-60)

Уточненное значение магнитной индукции в воздушном зазоре (Тл)

(11-61)

МДС для зубцов статора синхронных машин. МДС определяют так же, как и для асинхронных двигателей (см. § 9-7).

МДС для зубцов при трапецеидальных полузакрытых пазах статора (см. рис. 9-7). МДС определяют по (9-124) — (9-125) и приложениям 8—10 (при Тл) или приложениям 14—16 (при Тл). При этом расчетная площадь поперечного сечения зубцов статора (мм²)

(11-62)

Магнитная индукция в равновеликом поперечном сечении зубца (Тл)

(11-63)

МДС для зубцов при прямоугольных открытых и полуоткрытых пазах статора (см. рис. 9-9). МДС определяют по (9-122) — (9-126) и приложениям 8—10 (при Тл) или по (9-124) — (9-136) и приложениям 14—16 (при Тл).

Расчетная площадь поперечного сечения зубцов статора (мм²)

(11-64)

Магнитная индукция в зубце статора (Тл) на расстоянии 1/3 его высоты от окружности, соответствующей диаметру ,

(11-65)

МДС для спинки статора. Расчетная площадь поперечного сечения спинки статора (мм²) и магнитная индукция (Тл)

(11-66)

(11-67)

Напряженность магнитного поля (А/см) определяют по кривым намагничивания для спинки статора (см. приложения 11—13), а среднюю длину пути магнитного потока (мм) — по (9-166).

МДС для спинки статора (А)

(11-68)

МДС для зубцов полюсного наконечника
Магнитная индукция в зубцах полюсного наконечника (Тл)		(11-69)
Напряженность магнитного поля в зубцах полюсного наконечника (А /см)	из приложений 5-7, 21
Средняя длина пути магнитного потока в зубцах полюсного наконечника (мм)		(11-70)
МДС для зубцов полюсного наконечника (А)		(11-71)

МДС для полюсов. Магнитный поток в полюсном сердечнике больше потока в воздушном зазоре на величину потока рассеяния , оцениваемую коэффициентом рассеяния =1,05 ÷ 1,2.

Если величина расчетной магнитной индукции в сердечнике полюса 1,6 Тл, то магнитный поток по высоте полюса изменяется незначительно, поэтому можно принять

Активная площадь поперечного сечения полюсного сердечника (мм²) определяется шириной и длиной полюса (рис. 11—11).

Для найденного значения по приложениям 5, 6, 7, 20 или 21 определяют напряженность поля в сердечнике полюса (А/см). Если >1,6 Тл, то следует учитывать изменение магнитного потока по высоте полюса, обусловленное рассеянием. В этом случае величину магнитного потока определяют в трех сечениях по высоте полюса — у его основания ,у полюсного наконечника и в среднем сечении .

По полученным значениям магнитных потоков и известной площади поперечного сечения сердечника полюса определяют индукции в рассматриваемых сечениях полюса и по кривой намагничивания (см. приложение 21) находят соответствующие напряженности магнитного поля .

МДС для полюсов рассчитывают в такой последовательности.

Полюсные наконечники гребенчатой конструкции (см. рис. 11-6)
Величина выступа полюсного наконечника (мм)		(11-72)
Высота широких полюсных наконечников (мм)		(11-73)
Расстояние между боковыми поверхностями широких пакетов смежных полюсных наконечников (мм)		(11-74)
Коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния в зоне широких пакетов полюсных наконечников		(11-75)
Высота узких (в том числе крайних) полюсных наконечников (мм)		(11-76)
Расстояние между боковыми поверхностями узких (в том числе крайних) пакетов смежных полюсных наконечников, мм		(11-77)
Коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния в зоне узких пакетов полюсных наконечников		(11-78)
Коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния в зоне крайних пакетов полюсных наконечников		(11-79)
Суммарный коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния полюсных наконечников гребенчатой конструкции		(11-80)
Длина пути магнитного потока в полюсе, при отсутствии демпферной обмотки (мм)		(11-81)
То же, при наличии демпферной обмотки		(11-82)

Полюсные наконечники традиционной конструкции (см. рис. 11-8)
Высота полюсного наконечника (мм)		(11-83)
Расстояние между боковыми поверхностями смежных полюсных наконечников (мм)		(11-84)
Коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния по внутренним поверхностям полюсных наконечников		(11-85)
Длина пути магнитного потока в полюсе при отсутствии демпферной обмотки (мм)		(11-86)
То же, при наличии демпферной обмотки		(11-87)
Коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния: по сердечникам полюсов		(11-88)
То же, по торцам полюсов		(11-89)
Коэффициент магнитной проводимости потока рассеяния полюсов		(11-90)
МДС для статора и воздушного зазора (А)		(11-91)
Магнитный поток рассеяния полюсов (Вб)		(11-92)
Коэффициент рассеяния магнитного потока		(11-93)
Расчетная площадь поперечного сечения сердечника полюса (мм2)		(11-94)
При Bп≤ 1,6 Тл
Магнитный поток в сердечнике полюса (Вб)		(11-95)
Магнитная индукция в сердечнике полюса (Тл)		(11-96)
Напряженность магнитного поля в сердечнике полюса (А /см)	– по приложениям 5-7,21
При Вп > 1,6 Тл
Магнитный поток у основания полюса (Вб)		(11-97)
То же, у полюсного наконечника		(11-98)
То же, в среднем сечении полюса		(11-99)
Магнитная индукция у основания полюса (Тл)		(11-100)
То же, у полюсного наконечника		(11-101)
То же, в среднем сечении полюса		(11-102)
Напряженность магнитного поля у основания полюса, у полюсного наконечника и в среднем сечении полюса (А /см)	и по приложениям 5-7,21
Расчетная напряженность магнитного поля в сердечнике полюса (А /см)		(11-103)
МДС для полюса (А)		(11-104)
МДС для спинки ротора
Расчетная площадь поперечного сечения спинки ротора (мм2)		(11-105)
Среднее значение индукции в спинке ротора (Тл)		(11-106)
Напряженность магнитного поля в спинке ротора (А /см)	- из приложений 5-7,21
Средняя длина пути магнитного потока в спинке ротора (мм)		(11-107)
МДС для спинки ротора (А)	по (9-170)
МДС для воздушного зазора в стыке между сердечником полюса и полюсным наконечником (при гребенчатой конструкции ротора) или между сердечниками полюса и ротора (при традиционной конструкции ротора)
Зазор в стыке (мм)		(11-108)
МДС для зазора в стыке между сердечником полюса и полюсным наконечником (А)		(11-109)
МДС для зазора в стыке между сердечниками полю полюса и ротора (А)		(11-110)
Параметры магнитной цепи
Суммарная МДС магнитной цепи (на один полюс) (А)		(11-111)
Коэффициент насыщения магнитной цепи		(11-112)

Характеристика намагничивания и холостого хода. Расчет характеристик намагничивания и х. х. может быть выполнен в физических или относительных единицах. Обычно расчет ведется в относительных единицах для нескольких значений магнитного потока в воздушном зазоре или ЭДС в пределах от 0,5 до 1,3 о. е. При этом в качестве базового значения магнитного потока принимают его величину при номинальном фазном напряжении, а базовое значение МДС соответствует МДС обмотки возбуждения при х. х. и номинальном фазном напряжении . В таком случае обе характеристики выражаются одной и той же кривой.

Характеристики х. х. рассчитывают по приведенной методике, а результаты оформляют в виде табл. 11-2 и 11-3, полагая, что магнитный поток в воздушном зазоре (Вб)

. (11-113)

ЭДС обмотки статора (В)

. (11-114)

Магнитная индукция в воздушном зазоре (Тл)

. (11-115)

Суммарная МДС для спинки ротора (А)

. (11-116)

Суммарная МДС для полюса и спинки ротора (А)

. (11-117)

Расчетную характеристику х. х. рекомендуется сравнить с нормальной, которую строят по следующим данным:

		0,5	1,0	1,1	1,2	1,3
		0,47	1,0	1,17	1,4	2,0

Расхождение расчетной и нормальной характеристик в рабочей зоне не должно превышать 15%.

Date: 2015-09-05; view: 1403; Нарушение авторских прав