Особенности выбора величины зазора в синхронной машине
Воздушный
зазор в основном определяет
технико-экономические показатели машин.
С одной стороны, при увеличении зазора
возрастают размеры обмотки возбуждения
и потери в этой обмотке. С другой стороны,
при малых зазорах повышаются добавочные
потери на поверхности полюсных
наконечников, а также появляется
опасность при деформации ротора задевания
его о статор. От зазора зависят возможные
кратковременные перегрузки синхронной
машины по моменту и мощности. На
максимальные значения момента
и электромагнитной мощности
существенное
влияние оказывает синхронное индуктивное
сопротивление по продольной оси
. Чем больше зазор, тем меньше индуктивное
сопротивление
и, следовательно, большими будут кратности
максимальных значений момента
и мощности
.
В синхронных машинах общего назначения
при выборе воздушного зазоры обычно
исходят из значения
,
при котором
или
будут иметь необходимые значения.
.
В
(10.44) подставляют
в А/м,
— в теслах,
— в м, тогда
получаем в метрах. Коэффициент в скобках
выбирают тем меньше, чем большее значение
имеет
.
Нижний его предел соответствует
.
На рис. 10.18 дана зависимость
,
полученная на основании осреднения
расчетных данных явнополюсных синхронных
машин общего назначения. По этой
зависимости, исходя из заданного значения
,
можно предварительно найти
и подставить в (10.44). Для синхронных
двигателей согласно ГОСТ 183
.
Такое же значение можно принимать для
кратности максимальной мощности у
генераторов. Обычно отношение
лежит
в пределах 1,65…2,5.
Расчет геометрии полюсов
Полюсы
чаще всего выполняют шихтованными. В
крупных машинах для полюсов используют
сталь Ст3 толщиной 1 или 1,4 мм. Запрессовку
сердечников полюсов осуществляют с
помощью нажимных щек и шпилек. Полюсы
в быстроходных машинах при
м/с прикрепляют с помощью хвостов к
шихтованному остову (см. рис. 10.3 и 10.19),
а в тихоходных машинах приворачивают
шпильками к ободу магнитного колеса
(см. рис. 10.2). Шихтованный обод и магнитное
колесо изготавливают из стали Ст3. У
машин мощностью меньше 100 кВт полюсы
собирают из листов электротехнической
стали и прикрепляют проходящими через
них болтами к напрессованной на вал
втулке или непосредственно к валу.
Применяют конструкцию ротора, показанную
на рис. 10.7. Более подробно о креплении
полюсов изложено в § 9.5. Высоту полюсного
наконечника
(см. рис. 10.19) выбирают, исходя из того,
чтобы была возможность разместить на
его краях стержни демпферной (пусковой)
клетки, а также из условий достаточной
механической прочности. В табл. 10.9
приведены значения
в зависимости от полюсного деления
машины. Длины полюсного наконечник
и полюса
по оси машины принимают равными длине
статора
(или на 1—2 см меньше). Высота полюсного
сердечника
,
м, предварительно может быть найдена
по одной из следующих формул: для машин
16—20-го габаритов:
;
для машин 10—15-го габаритов при
:
;
для машин 10—15-го габаритов при
:
;
для машин небольшой мощности (до 100
кВт):
.
В уравнениях
и
подставляют в метрах. Окончательно
высоту
устанавливают после расчета и укладки
обмотки возбуждения и вычерчивания
эскиза с расположением ее проводников
в межполюсном пространстве. Ширину
полюсного сердечника
определяют, исходя из допустимого
значения индукции
в основании полюса. Этот поток наряду
с основным потоком
проходит по сердечнику полюса (см. §
10.11). Таким образом, поток полюса
,
где
— коэффициент рассеяния. Тогда ширину
полюсного сердечника находят по следующей
формуле
.
Коэффициент заполнения полюса сталью
принимают при толщине листов 1 мм —
0,95, при толщине листов 1,4 мм — 0,97.
Расчетная длина сердечника полюса, м,
,где
— толщина одной нажимной щеки полюса,
м:
.
Принимают
,
а не
,
чтобы приближенно учесть ослабление
сечения щек за счет закругления
краев и отверстий для гаек стяжных
шпилек. Размеры остова или обода
магнитного колеса
в большинстве случаев определяются
конструктивными соображениями и
требованиями механической прочности
и получаются больше, чем это необходимо
для проведения магнитного потока. Ввиду
этого при электромагнитном расчете
определяют длину остова или обода
и их минимально возможную толщину
.
В дальнейшем при размещении обмотки
возбуждения на полюсе и при разработке
конструкции толщина остова или обода,
а также их внешние диаметры и размеры
самого полюса должны быть уточнены:
,
для крупных машин
м,
для средних
м и для малых
;
.