Стартовая >> Оборудование >> Эл. машины >> Проектирование электрических машин переменного тока

Рассеяние обмоток возбуждения - Проектирование электрических машин переменного тока

Оглавление
Проектирование электрических машин переменного тока
Требования, предъявляемые к проектируемой машине
Основные элементы конструкции
Формулировка задачи проектирования
Магнитная цепь
Рассеяние обмоток возбуждения
Магнитное поле в сердечнике статора и ротора
Ток ротора и поле в воздушном зазоре под нагрузкой
Обмотки статоров
Схемы статорных обмоток
Транспозиция элементарных проводников статорной обмотки
Роторные обмотки
Обмотки асинхронных машин
Основные условия разработки конструкции
Основные конструктивные элементы статоров
Основные конструктивные элементы роторов
Вопросы конструкции, связанные с системой охлаждения
Турбогенераторы
Основные параметры турбогенераторов
Параметры возбуждения и охлаждающей воды
Общая компоновка турбогенераторов
Особенности конструкции обмотки статора турбогенераторов
Особенности конструкции обмотки ротора турбогенераторов
Задание по проектированию
Основные принципы проектирования обмоток с непосредственным охлаждением
Основные размеры
Электрические нагрузки
Магнитные нагрузки
Обмоточные данные ротора
Предварительный выбор размеров асинхронных машин при проектировании
Конструктивное исполнение асинхронных общепромышленных серий
Конструктивное исполнение асинхронных двигателей для особых условий эксплуатации
Диаметр и длина сердечника явнополюсных синхронных машин
Конструктивное исполнение явнополюсных синхронных машин
Конструктивное исполнение полюсов явнополюсных  роторов гидрогенераторов
Конструктивное исполнение явнополюсных синхронных  компенсаторов
Оптимизация проекта
Проектирование гидрогенераторов с помощью ЭВМ
Проектирование асинхронных машин с частотным управлением на минимум веса
Проектирование асинхронных двигателей на минимум приведенной стоимости

Для расчета магнитной цепи необходимо предварительно рассчитать потоки рассеяния обмоток возбуждения, которые также будут нагружать магнитную цепь.
Потоки рассеяния сцеплены с обмоткой возбуждения и в основном проходят по воздушным промежуткам: поперек пазов или в промежутке между полюсами. Поэтому для расчета этих потоков сопротивление ферромагнитных участков цепи, по которым проходят потоки рассеяния, не учитывается.
Для неявнополюсных синхронных генераторов характерным является поперечно-пазовый поток рассеяния, поскольку обмотка возбуждения укладывается в радиальные пазы. Этот поток рассеяния проходит поперек зубцов и пазов и нагружает в продольном направлении большой зубец и ярмо ротора. При этом в нагружении ярма участвует весь поток рассеяния; большой же зубец в основании нагружается полностью потоком рассеяния, который затем ответвляется по высоте зубца в пазы.
Расчет потока рассеяния для этого случая может быть произведен по рис. 3-14. Элементарный поток на единицу длины ротора можно представить как

После интегрирования получим


где
— магнитная проводимость для поперечно-пазового рассеяния прямоугольного паза; l2 — длина бочки ротора, см; F2'—н. с. ротора на один полюс; z2—число обмотанных пазов ротора и р—число пар полюсов.
Наиболее мощные турбогенераторы изготовляются с трапецеидальными пазами возбуждения. В этом случае может быть получена существенная экономия в потерях на возбуждения и облегчено охлаждение обмотки.

Рис. 3-14. К расчету рассеяния обмотки возбуждения с прямоугольным пазом (а)
и трапецеидальным пазом (б)
Выражение для проводимости пазового рассеяния приобретает вид

Функция ф (bn2/Вn2) представлена на рис. 3-15.
При расчете рассеяния по (3-23) и аналогичным формулам F2 представляет собой полную н. с. обмотки возбуждения за вычетом магнитного падения напряжения в самом роторе. Следовательно, F2 теоретически может быть получено, если н. с. возбуждения определяется по внешней характеристике и реакции якоря машины. Внешняя магнитная характеристика определяется магнитным сопротивлением, внешним по отношению к ротору, т. е. магнитным сопротивлением воздушного зазора, зубцовой зоны и ярма статора. Для определения F2 в формуле (3-23) необходимо построить диаграмму н. с. машины под нагрузкой с использованием вместо характеристики холостого хода внешней характеристики магнитной цепи. Такое построение показано на рис. 3-16.
Рассеяние полюсов явнополюсных синхронных машин может быть определено по картине поля, как это показано на рис. 3-5. Если силовые линии и линии уровня начерчены с соблюдением «квадратности» каждой клетки, то отношение потока рассеяния к основному потоку может быть определено как отношение числа силовых трубок, выходящих из полюсного башмака и сердечника-полюса, к числу силовых трубок, входящих в сердечник статора.
В результате построения многих картин поля могут быть получены приближенные формулы для определения коэффициентов рассеяния полюсов. Такие выражения приведены, например, в гл. 9 при расчете характеристики холостого хода явнополюсных, машин.
Аналогично может быть учтено рассеяние в торцевой части машин и лобовой части обмоток.
Поток в воздушном зазоре, конечно, не является чисто синусоидальным как для неявнополюсных, так и для явнополюсных машин. Определение действительной формы поля в воздушном зазоре является необходимым для расчета магнитной цепи.

Рис. 3-16. Диаграмма для определения н. с. F2 под нагрузкой
1 — характеристика холостого хода. 2 — переходная характеристика (падение магнитного напряжения в воздушном зазоре и сердечнике статора)
При определении н. с. воздушного зазора для явнополюсных синхронных машин было уже указано (§ 3-2) на способ определения коэффициента формы kф.


Рис. 3-15. Поправочный коэффициент φ для расчета проводимости рассеяния трапецеидального паза ротора

Принимая в первом приближении для неявнополюсных машин чисто трапецеидальное распределение индукции в воздушном зазоре, получим зависимость между амплитудой индукции основной гармонической Вδ1 и индукцией под большим зубцом Вδ:

где γ= z2/z0— отношение числа обмотанных пазов к числу пазовых делений; поправочный коэффициент для определения Βδ по первой гармонической принимает значения:

Он незначительно отличается от единицы, и поэтому для турбогенераторов во многих случаях расчет может быть сделан по первой гармонической индукции в зазоре.



 
« Продолжительность сушки электрических машин   Пропитка и сушка электродвигателей »
электрические сети