Расчет демпферной обмотки. Варианты ее выполнения
Демпферную
(пусковую) обмотку размещают в пазах
полюсных наконечников ротора. Эта
обмотка в генераторах служит для
ослабления обратного синхронного поля
при несимметричной нагрузке, успокоения
качаний ротора, предотвращения
динамических перенапряжений при
несимметричных коротких замыканиях и
повышения электродинамической стойкости.
В двигателях эта обмотка необходима
для асинхронного пуска и успокоения
качаний ротора.
Расчет демпферной обмотки заключается
в определении количества и размеров
стержней обмотки, а также размеров
короткозамыкающих сегментов.
Короткозамыкающие сегменты замыкают
все стержни с торцов полюса и соединяются
с сегментами соседних полюсов, образуя
кольцо (
).
В этом случае демпферная обмотка носит
название продольно-поперечной. Если
сегменты соседних полюсов не соединяются
между собой (
),
то обмотка называется продольной.
Наиболее часто применяют продольно-поперечные
демпферные обмотки. Для машин общего
назначения число стержней
на полюс выбирают обычно в пределах от
5 до 10. Стержни выполняют из меди или
латуни круглого сечения. Чаще всего
демпферную (пусковую) обмотку выполняют
из медных стержней. Стержни из латуни
применяют в тех случаях, когда необходимо
получить большие значения начального
пускового момента у синхронных двигателей.
Иногда для повышения пускового момента
обмотку изготовляют из разнородных
материалов — крайние стержни клетки
делают из латуни, а остальные — из меди.
Поперечное сечение всех стержней,
расположенных на полюсе, принимают
равным 0,15…0,35 сечения меди обмотки
статора, приходящейся на полюс. Исходя
из этого, сечение стержня
.
Коэффициент в скобках для генераторов
принимается равным 0,15…0,25, для двигателей
0,25…0,35. Диаметр стержня
округляют до размера, кратного 0,5 мм.
Зубцовый шаг на роторе
,
где
— расстояние между крайним стержнем и
краем полюсного наконечника:
м. Кроме выполнения основной своей
задачи демпферная обмотка снижает
амплитуды гармоник магнитного поля,
обусловленных зубчатостью статора. Эти
гармоники и вызывают пульсацию ЭДС в
обмотке статора и образуют токи и
добавочные потери в самой демпферной
обмотке. Для того чтобы демпферная
обмотка наилучшим образом выполняла
свои задачи, при ее проектировании
следует соблюдать следующие требования.
В генераторах для уменьшения, добавочных
потерь и искажения ЭДС желательно иметь
зубцовый шаг на роторе
возможно более близким к зубцовому
шагу статора
.
Если число пазов на полюс и фазу в статоре
— целое число, или,
,
или
,
то
.
Для исключения из кривой ЭДС высших
гармонических, обусловленных зубчатостью
статора, необходимо иметь:
;
,
где
— число стержней в полюсе;
— целое число, близкое к (
).
При достаточно высокой дробности
зубцовые гармонические в кривой ЭДС не
проявляются, поэтому при
можно принимать
Исходя из этого необходимо найденное
значение зубцового шага проверить на
соответствие указанным требованиям и
в случае их невыполнения сделать
пересчет, задавшись другими значениями
и
.
В двигателях для уменьшения добавочных
потерь и исключения «прилипания» ротора
число стержней
и их шаг
выбирают так чтобы
;
Пазы на роторе
выбирают круглые, полузакрытые. Диаметр
паза
,
мм, равен
.
Ширина шлица паза
мм, высота
мм. В дальнейшем при расчете параметров
и пусковых характеристик раскрытие
паза может быть уточнено. Длина стержня
,
м, предварительно может быть принята
равной:
.
Окончательно длину стержня устанавливают
при разработке конструкции. Сечение
короткозамыкающего сегмента выбирают
примерно равным половине сечения
стержней одного полюса:
.
По найденному сечению выбирают стандартную
полосовую медь толщиной
не менее
.