5. Элементы и расчет магнитной цепи синхронного генератора

Расчет магнитной цепи явнополюсного синхронного генератора проводится в целях определения МДС катушек полюсов, необходимой для создания в машине требуемого магнитного потока

Магнитная система машины представляет собой разветвленную симметричную магнитную цепь, содержащую 2р контуров. Поэтому расчет магнитной цепи ведется по одному ее симметричному участку, включающему одну пару полюсов (рис.2.9).

Замкнутый контур, обозначенный средней линией по пути магнитного потока, который является общим для двух полюсов, принимаем за расчетную магнитную цепь. Остальные контуры, или замкнутые магнитные цепи, являются совершенно одинаковыми.

Расчет магнитной цепи ведется на основе закона полного тока, согласно которому циркуляция вектора напряженности магнитного поля по замкнутому контуру равна алгебраической сумме токов , охватываемых этим контуром:

Рис 2.9.- Однородные участки магнитной цепи

синхронного генератора p=3.

Здесь под знаком линейного интеграла по замкнутому контуру стоит скалярное произведение вектора напряженности и элемента контура , совпадающего с касательной к контуру обхода в точке с напряженностью . Если контур состоит из i однородных участков, в пределах которых напряженность постоянна, а вектор напряженности совпадает с направлением линии этого элемента контура , то интеграл вырождается в алгебраическую сумму

Величина напряженности связана с магнитной индукцией соотношением: ,

где - магнитная проницаемость участка магнитной цепи; - магнитная проницаемость воздуха (магнитная постоянная); - относительная магнитная проницаемость (relativ), и более для ферромагнитных материалов.

Сложность нахождения суммы обусловлена непостоянством магнитной проницаемости для ферромагнитных участков магнитной цепи, а именно, зависимостью напряженности от индукции . Эта зависимость обычно задается в виде таблицы для различных ферромагнитных материалов, образующих магнитную цепь машины (Приложение Б).

Итак, принцип расчета магнитной цепи заключается в следующем:

задаемся величиной магнитного потока в воздушном зазоре

1. определяем магнитную индукцию (плотность магнитного потока) в сечении каждого однородного участка

2. по величине индукции и таблицам намагничивания находим напряженность магнитного поля на однородном - м участке

длиной

3. рассчитывается произведение ; величину называют также падением магнитного напряжения или МДС участка;

4. суммируя падения магнитного напряжения по всему контуру магнитной цепи, находим необходимый суммарный ток: ,

где - - ток и витки катушки одного полюса.

Таким образом, каждому задаваемому значению магнитного потока машины можно рассчитать необходимое значение МДС обмотки возбуждения (и тока возбуждения , если определено число витков ).

Практический расчет должен учитывать приближенность разбиения магнитной цепи на «однородные» участки. Задача практического расчета решается, тем не менее, достаточно точно на основе опыта проектирования машин.