книги / Проектирование электрических машин

При определении индукции В т следует, исходя из найденных раз­ меров полюса (рис. 7-19), произве­ сти уточнение потока рассеяния Фа. Поток рассеяния Ф0 можно подраз­ делить на три составляющие: 1) по­ ток рассеяния между внутренними поверхностями сердечников полю­ сов; 2) поток рассеяния между внутренними поверхностями полюс­ ных наконечников; 3) поток рассея­ ния между торцевыми поверхно­ стями полюсов. В соответствии с этим Фа, Вб, можно найти по следу­ ющему выражению:

Ф о = ^ Иа С ( ^ + ^ .+ ^ + ^ ) .( 7 - 8 0 ) где /^ — расчетная длина сердечника

магнитная проводимость для потока рассеяния на одну сторону полюса.

Здесь принято cp= { b v—bm)/2; а =

(7-82) пренебрегают. Индукция Вт, Тл,

Ф+ Фд

В.(7-84)

4 Ьт К ,

292

Если индукция В т в основании полюса превышает 1,6 Тл, то следу­ ет проводить уточненный расчет, учитывающий изменение потока по высоте полюса. Для этого опреде­ ляют потоки в трех сечениях полюса: у его основания Ф т = Ф + Ф о , у по­

люсного наконечника Ф ' = Ф + Ф а - | ^

л/«а и в среднем сечении Ф т с р = ( Ф ш +

+Ф (',)/2. Деля эти потоки на пло­ щадь поперечного сечения полюса, определяют индукции, а затем и магнитные напряженности Нт , В'т,

ТЛпер.

Расчетное значение напряженно­ сти полюса определяют по прибли­ женной формуле

=„). (7-85)

6.Магнитное напряжение стыка между полюсом и ярмом ротора оп­ ределяют по индукции в основании полюса Вт, А:

поля, А/м, определяемая по кривой намагничивания, исходя из индук­ ции Bj.

Индукция в остове или ободе магнитного колеса, Тл, с некоторым

При нешихтованном ободе kc,p =

Обычно в средних и крупных ма­ шинах магнитное напряжение Fj относительно мало и при расчете магнитной цепи не учитывается.

Просуммировав магнитные на­ пряжения всех участков магнитной цепи, определяют МДС обмотки воз­ буждения на один полюс при холо­

иитному напряжению воздушного зазора. Коэффициенты х* и кч полу­ чены для машин с равномерным воз­

душным зазором, а х* и щ —для

Рис. 7-24. Зависимость коэффициентов хл, у., и к от FeM'Fe .

машин, у которых зазор изменяется согласно уравнению

<7 - 9 2 >

cos —

т

нить и для машин, у которых 6„,/б= = 1,5.

Как известно, поперечная реак­ ция якоря вызывает ослабление поля под одним краем полюса и уси­ ление его под другим. В ненасыщен­ ной машине результирующий поток полюса при этом не изменяется. При насыщении магнитной цепи увеличе­ ние потока под одним из краев по­ люса происходит в меньшей мере, чем ослабление под другим, и ре­ зультирующий поток (его первая гармоника) уменьшается. Для ком­ пенсации размагничивающего дей­ ствия поперечной реакции якоря не­ обходимо увеличивать МД С обмотки возбуждения на Fqa.

При равномерном воздушном за­ зоре Fqd можно определить по фор­ муле

<7 ' 9 3 >

а при зазоре, изменяющемся по (7-92), по формуле

-Fr (7-94)

На рис. 7-24 даны зависимости

k и k от отношения FbJF&.

При построении векторных диа­ грамм, а в дальнейшем и при расче­ те характеристик синхронных машин необходимо знать параметры обмот­ ки статора.

Активное сопротивление обмотки статора, Ом, определяется из (4-33):

(6-138), а для всыпных обмоток по (6-135).

Активное сопротивление фазы в

Индуктивное сопротивление про­ дольной реакции якоря в относи­ тельных единицах

напряжений стали и зазора между полюсом и ярмом для ненасыщен­ ной машины; он может быть най­ ден из расчета магнитной цепи для точки, соответствующей £=0,5£/ц.ф.

Индуктивное сопротивление по­ перечной реакции якоря в относи­ тельных единицах

Коэффициент kaq определяют по рис. 7-23; k6 — коэффициент воз­

вое значение потока, равное потоку при номинальном фазном напряже­ нии:

^6га* ~ F (> J F B,6 •

Fn,i* = FJ F*.v FB . 6 - базовое

значение МДС, равное МДС обмот­ ки, возбуждения при холостом ходе

Рис. 7-26. Векторные диаграммы,

о — для генератора; б — для двигателя.

7-14. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МДС ОБМОТКИ ООЗБУЖДЕНИЯ ПРИ НАГРУЗКЕ. ВЕКТОРНЫЕ ДИАГРАММЫ

Для определения МДС обмотки возбуждения при нагрузке исполь­ зуют векторные диаграммы (рис. 7-26).

При построении векторных диа­ грамм целесообразно использовать относительные значения парамет­ ров, тока, напряжения, ЭДС и МДС.

Для более точного определения потока рассеяния полюсов при на­ грузке необходимо иметь частич­ ные характеристики намагничива­ ния:

* . = E . = f(Fbzam), Ф0.= / ( £ 6га,).

Ф т * = 1 ( р т ц ) (РИС. 7-27).

Рис. 7-27. Частичные характеристики на­ магничивания.

и номинальном фазном напряже­ нии.

Для оценки насыщения машины удобно построить зависимость £* =

вания возбуждения. Это повы­ шает надежность и улучшает ис­ пользование машин. Кроме того, КПД тиристорных возбудительных устройств выше, чем генераторов постоянного тока.

На рис. 7-29 дана структурная схема одного из применяемых в на­ стоящее время ТВУ. В этих уст­ ройствах питание обмотки возбуж-

Рис. 7-29. Структурная схема тиристорного возбудителя устройства синхронного' дви­ гателя (питание от сети 380 В).

ограничения тока ротора; ДТР —датчик тока ро­ тора: СУ— схема уставок угла регулирования; Ре — герконное реле.

дения происходит через тиристор­ ный преобразователь или от се­ ти переменного тока с напряжени­ ем 380 В через согласующий транс­ форматор ТСЗВ (рис. 7-29), или от дополнительной трехфазной обмот­ ки, расположенной на статоре. Пре­ образователи осуществляют вы­ прямление переменного тока в по­ стоянный и имеют трехфазную схе­ му со средним выводом при вы­ прямленном напряжении до 100 В или трехфазную мостовую при на­ пряжении выше 100 В. Параллельно

обмотке возбуждения синхронного двигателя через тиристорный ключ подключено пусковое сопротивле­ ние R„.

Управление тиристорным преоб­

рования в ТВУ осуществляет элек­ тронная система управления, в комп­ лект которой входит ряд блоков, показанных на рисунке.

В табл. 7-10 даны номинальные данные тиристорных возбудитель­ ных устройств серии ТВУ, разрабо­ танных ЦПКТБ КЭМ для синхрон­ ных двигателей.

Кроме того, для синхронных ма­ шин 13-го и 14-го габаритов разра­ ботаны тиристорные возбудитель­ ные устройства с питанием от до­ полнительной обмотки статора. Вы­

хронных машин применяют бескон­ тактные системы. В этом случае к обмотке возбуждения непосредст­ венно (без контактных колец) под­ водят выпрямленное напряжение от машины переменного тока неболь­ шой мощности (синхронной или асинхронной), якорь которой распо­ лагается на одном валу с синхрон­ ной машиной. Выпрямители за­ крепляют на роторе, и они враща­ ются вместе с ним.

При проектировании обмоток возбуждения для улучшения тепло­ отдачи и заполнения катушки медью