8.6. Механический расчет магнитопровода ротора синхронной машины

В синхронных машинах общего назначения мощностью свыше 100 кВт магнитопровод ротора имеет два вида исполнения. У быстроходных машин магнитопровод выполняется из отдельных дисков (рис. 8.42), которые затем стягиваются шпильками, либо заклепками, либо электросварочным швом. Полюсы к магнитопроводу крепятся с помощью хвостов. В тихоходных машинах ротор выполняется в виде магнитного колеса (рис. 8.43), к ободу которого шпильками прикрепляются полюсы.

При вращении ротора его магнитопровод испытывает растягивающее напряжение центробежной силы, обусловленной собственной силой тяжести и силой тяжести прикрепленных к нему полюсов. Для того чтобы центробежная сила не вызывала остаточной деформации в магнитопроводе, необходимо, чтобы максимальные напряжения были меньше или равны допустимым. Напряжения в магнитопроводе ротора определяют из расчета его на прочность.

Рис. 8.42. Шихтованный ротор синхронной машины

Рис. 8.43. Ротор синхронной машины

в виде сварного магнитного колеса

8.6.1. Расчет дискового ротора

Магнитопровод ротора можно разбить на две части: собственно магнитопровод, ограниченный внутренним отверстием вала радиусом и окружностью радиусом (до дна пазов), и хвостовую зону, ограниченную внешним контуром сердечника и окружностью радиусом (см. рис. 8.34).

Масса хвостовой зоны на 1 м длины ротора, кг/м,

, (8.71)

где , м, — по рис. 8.34.

Центробежная сила хвостовой зоны на 1 м длины, Н/м,

. (8.72)

Центробежная сила полюса с обмоткой на 1 м длины, Н/м,

, (8.73)

где и — массы полюса и катушки обмотки возбуждения на 1 м длины, кг/м, по (8.51) и (8.50); — средний радиус центра тяжести полюса, м.

Радиальное напряжение на поверхности радиуса , Па,

. (8.74)

Максимальное тангенциальное напряжение, которое возникает на внутренней поверхности магнитопровода радиусом , Па,

, (8.75)

где — коэффициент, определяемый в зависимости от отношения по следующей формуле:

. (8.76)

Тангенциальное напряжение в стали магнитопровода ротора с учетом ослабления шпоночной канавкой, Па,

. (8.77)

Если в магнитопроводе имеется отверстие для стяжной шпильки, то из следует вычесть диаметр этого отверстия. Напряжение в стали магнитопровода не должно превышать 130 МПа.