Магнитное поле синхронной машины
В настоящей главе рассматривается трехфазный синхронный генератор, работающий на симметричную нагрузку так, что все фазы обмотки нагружены равномерно, т. е. в них наводятся одинаковые ЭДС и проходят равные по значению и сдвинутые по фазе относительно друг друга на угол 120° токи. Из гл. 9 известно, что в этих условиях трехфазная обмотка статора создает вращающуюся синхронно с ротором МДС, максимальное значение которой определяется выражением (9.16):
F1 = 0,45m1 I1 w1 kоб1 / p.
Как будет показано в § 20.3, вектор МДС статора может занимать разные пространственные положения относительно оси полюсов ротора.
В неявнополюсной синхронной машине воздушный зазор равномерен, а поэтому пространственное, положение вектора МДС статора относительно оси полюсов ротора не влияет на величину и график распределения магнитного поля статора.
В явнополюсной синхронной машине воздушный зазор неравномерен из-за наличия значительного межполюсного пространства, не заполненного сталью (рис. 20.3), и магнитное сопротивление потоку статора Фd по продольной оси dd намного меньше магнитного сопротивления потоку статора Фq по поперечной оси qq. Поэтому величина индукции магнитного поля статора и график ее распределения в воздушном зазоре в явнополюсных машинах зависят от пространственного положения вектора МДС обмотки статора F1 или его составляющих.
Так, амплитуда основной гармоники индукции магнитного поля статора по продольной оси B1d1 больше амплитуды основной гармоники индукции поля по поперечной оси В1q1:
B1d1 = B1kd; B1q1 = B1kq (20.6)
где В1 — амплитудное значение магнитной индукции поля статора при равномерном зазоре; kd и kq — коэффициенты формы поля статора (якоря) по продольной и поперечной осям.
Коэффициенты kd и kq определяют степень уменьшения амплитуды основной гармоники поля статора (якоря) по продольной и поперечной осям, обусловленную неравномерностью
Рис. 20.3. Магнитные поля статора синхронной явнополюсной
машины по продольной (а) и поперечной (б) осям
воздушногo зазора в машинах с явнополюсным ротором.
Значения kd и kq зависят от отношения максимального и минимального воздушных зазоров δmах/δ, от относительной величины зазора δ/ τ , а также от коэффициента полюсного перекрытия αi, При равномерном зазоре (δ = const) отношение δmах/δ = 1. Полюсное деление τ определяют по (7.1). Коэффициент полюсного перекрытая αi = bр/τ, где bр — ширина полюсного наконечника (см. рис. 19.8).
При равномерном воздушном зазоре (δmах/δ =1) и весьма малой его относительной величине (δ/ τ ≈ 0) коэффициенты формы поля определяются выражениями
kd = [παi + sin(αi 180°)] /π; (20.7)
kq =[παi - sin(αi 180°)] /π . (20.8)
Из (20.7) и (20.8) видим, что при αi = 1, т. е. при неявнополюсном роторе, kd = kq= 1.
Обмотка возбуждения синхронной машины при прохождении по ней тока Iв создает МДС на пару полюсов (А):
Fв.н = Iв 2wк.в (20.9)
Рис. 20.4. Магнитные поля возбуждения неявнополюсной
(а) и явнополюсной (б) синхронных машин
При этом форма магнитного поля возбуждения в зазоре машины зависит от конструкции ротора. Амплитуда основной гармоники этого поля Вв1 определяется коэффициентом формы поля возбуждения
kf = Bв1/ Вв, (20.10)
где Вв — максимальное значение магнитной индукции поля возбуждения (рис. 20.4).
Для неявнополюсного ротора коэффициент формы поля возбуждения (рис. 20.4, а)
kf = 8sin γ 90°/ (π2 γ) (20.11)
где γ = 2α/ τ — отношение обмотанной части полюса ротора ко всему полюсному делению. Обычно γ = 0,67 ÷ 0,80. Наименьшее содержание высших гармоник поля соответствует γ = 0,75.
Для явнополюсного ротора при равномерном зазоре и δ/τ ≈ 0 коэффициент формы поля возбуждения (рис. 20.4, б)
kf = 4sin αi 90°/ π . (20.12)
Увеличение зазора на краях полюсов способствует приближению коэффициента kf к единице, т. е. приближает форму кривой индукции поля к синусоиде.
При неравномерном воздушном зазоре значения коэффициентов формы поля определяют по графикам, приводимым в руководствах по расчету синхронных машин [5 и 15].
Дата добавления: 2015-11-18; просмотров: 4399;