6. Расчет магнитной цепи

Магнитодвижущую силу обмотки возбуждения , необходимую для создания в машине требуемого магнитного потока Ф в режиме холостого хода, определяют из расчета магнитной цепи. Требуемое значение магнитного потока в воздушном зазоре, Вб,

(8.50)

где – ЭДС фазы обмотки статора в режиме холостого хода, равная номинальному напряжению ; – уточненное значение коэффициента формы поля, определяют по рис. 8.16 в зависимости от конструктивного коэффициента полюсного перекрытия a, принятого при расчете ширины полюсного наконечника b_p, см (8.34).

Затем уточняют максимальное значение магнитной индукции в воздушном зазоре, Тл,

(8.51)

где – коэффициент полюсного перекрытия, определяемый по рис. 8.16 в зависимости от a.

Расчет магнитной цепи ведут на пару полюсов. В принципе этот расчет не отличается от расчета магнитной цепи асинхронного двигателя (см. § 5.7) и состоит в определении магнитного напряжения отдельных участников магнитной цепи. В явнополюсной синхронной машине различают следующие участки магнитной цепи (рис. 8.17): воздушный зазор , зубцовый слой статора , спинку статора , стык между полюсом и ободом .

Магнитное напряжение воздушного зазора, А, определяют по (5.152), предварительно рассчитав коэффициент воздушного зазора . Коэффициент воздушного зазора для статора и ротора определяют по формулам

(8.52)

(8.53)

В этих выражениях t₁ и t₂ – зубцовые деления статора и ротора; b_п1 – ширина паза статора [при полузакрытых пазах вместо b_п1 в (8.52) следует поставить – ширину шлица паза статора], мм; – ширина шлица паза ротора (см. рис. 8.15), мм; – среднее значение воздушного зазора по (8.31), мм.

Магнитное напряжение зубцового слоя статора, А, определяют по (5.156). В новых разработках явнополюсных синхронных машинах для изготовления сердечника статора следует применять холоднокатаные изотропные стали марок 2013, 2312, а для машин большой мощности – 2411. При расчете магнитной индукции в зубце статора B_z1 и определении напряженности поля H_z1 следует руководствоваться указаниями § 5.7. Но при этом необходимо иметь ввиду следующее: при B_z1 1,9 Тл напряженность H_z1 следует воспользоваться кривыми намагничивания для зубцов (см. рис. П.2.3 или П.2.4), предварительно рассчитав k_п1, учитывающий ответвление части магнитного потока в паз.

Магнитное напряжение зубцового слоя ротора, А, определяют по (5.186), при этом высота зубца на полюсном наконечнике ротора (см. рис. 8.15) равна

(8.54)

Напряженность поля в зубцах определяют по магнитной индукции Тл, для расчетного сечения, расположенного на высоте 1/3 от поверхности полюсного наконечника:

, (8.55)

где – ширина зубцового ротора на расстоянии 1/3 от поверхности полюсного наконечника, мм:

. (8.56)

При определении H_z2 следует пользоваться основной таблицей намагничивания приложения П.2 для соответствующей марки стали.

Магнитное напряжение спинки статора, А,

(8.57)

где – коэффициент, учитывающий неравномерное распределение магнитной инлукции в спинке статора вдоль магнитной линии (рис. 8.18); – средняя длина магнитной линии в спинке статора, мм:

(8.58)

Напряженность поля в спинке статора определяют по магнитной индукции см. (5.189) и основной таблице намагничивания.

Коэффициент магнитного насыщения сердечника статора и зубцового слоя ротора

(8.59)

где

(8.60)

Магнитное напряжение полюса, А,

(8.61)

где – напряженность поля у основания полюса, А/м.

Напряженность поля определяют по магнитной индукции в основании полюса, Тл,

(8.62)

где – расчетная длина сердечника полюса (8.35), мм; – ширина сердечника полюса, мм; – коэффициент заполнения сердечника полюса сталью.

Коэффициент рассеяния полюсов ротора можно определить из выражения

(8.63)

Магнитное напряжение обода ротора, А,

(8.64)

где – длина магнитной линии в ободе, мм:

(8.65)

где – напряженность магнитного поля в ободе, А/м№ определяется по магнитной индукции в ободе, Тл

(8.66)

и таблице намагничивания (см. приложение П.2). В машинах средней и большой мощности значение невелико и его можно не учитывать.

Магнитное напряжение стыка между полюсом и ободом, А, определяют по приближенной формуле

(8.67)

где – магнитная индукция в основании полюса, Тл (8.62).

Магнитодвижущая сила обмотки возбуждения синхронной машины в режиме холостого хода на пару полюсов определяется суммой магнитных напряжений:

(8.68)

Задавшись рядом относительных значений ЭДС статора , например 0,5; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3, и рассчитав для каждого из этих значений , построим характеристику холостого хода синхронной машины в относительных единицах . За базовое значение относитель-ной МДС принята МДС, соответствующая ЭДС статора

Характеристику холостого хода машины сравнивают с нормальной характерис-тикой холостого хода явнополюсных синхронных машин:

	0,58	1,0	1,21	1,33	1,44	1.46	1,51
	0,50	1,0	1,50	2,0	2,50	3,0	3,50

Обе характеристики холостого хода, построенные в одних осях координат, должны мало отличаться друг от друга.

Для удобства расчета магнитной цепи следует составить таблицу, аналогичную табл. 8.11.