Магнитное поле синхронной машины

В настоящей главе рассматривается трехфазный синхронный генератор, работающий на симметричную нагрузку так, что все фазы обмотки нагружены равномерно, т. е. в них наводятся одина­ковые ЭДС и проходят равные по значению и сдвинутые по фазе относительно друг друга на угол 120° токи. Известно, что в этих условиях трехфазная обмотка статора создает вращающуюся синхронно с ротором МДС, максимальное значение которой опре­деляется выражением:

Как показано в далее, вектор МДС статора может зани­мать разные пространственные положения относительно оси по­люсов ротора.

В неявнополюсной синхронной машине воздушный зазор рав­номерен, а поэтому пространственное положение вектора МДС статора относительно оси полюсов ротора не влияет на величину и график распределения магнитного поля статора.

В явнополюсной синхронной машине воздушный зазор нерав­номерен из-за наличия значительного межполюсного пространст­ва, не заполненного сталью (рис. 11), и магнитное сопротивле­ние потоку статора Ф _d по продольной оси dd намного меньше магнитного сопротивления потоку статора Ф _q по поперечной оси qq. Поэтому величина индукции магнитного поля статора и график ее распределения в воздушном зазоре в явнополюсных машинах зависят от пространственного положения вектора МДС обмотки статора F₁ или его составляющих.

Так, амплитуда основной гармоники индукции магнитного поля статора по продольной оси В_1d1 больше амплитуды основной гармоники индукции поля по поперечной оси В_1q1

В_1d1 = B₁k_d; В_1q1 = B₁ k_q (6)

где В₁ – амплитудное значение магнитной индукции поля статора при равномерном зазоре;

k_d и k_q – коэффициенты формы поля статора (якоря) по продольной и поперечной осям.

Коэффициенты k_d и k_q определяют степень уменьшения ам­плитуды основной гармоники поля статора (якоря) по продольной и поперечной осям, обусловленную неравномерностью воздушно­го зазора в машинах с явнополюсным ротором.

Значения k_d и k_q зависят от отношения максимального и ми­нимального воздушных зазоров δ_max/δ, от относительной величи­ны зазора δ/τ, а также от коэффициента полюсного перекрытия α_i. При равномерном зазоре (δ = const) отношение δ_max/δ = 1. Полюсное деление τ. Коэффициент полюсного перекрытия α_i = b_р / τ, где b_р – ширина полюсного наконечника (см. рис. 8).

Рисунок 11. Магнитные поля статора синхронной явнополюсной ма­шины

по продольной (а) и поперечной (б) осям

При равномерном воздушном зазоре (δ_max/δ = 1) и весьма малой его относительной величине (δ/τ ≈ 0) коэффициенты формы поля определяются выражениями:

; (7)

. (8)

Из этих выражений видим, что α_i = 1 т.е. при неявнополюсном роторе, k_d = k_q = 1.

Рисунок 12. Магнитные поля возбуждения

неявнополюсной (а) и явнополюсной (б) синхронных машин

Обмотка возбуждения синхронной машины при прохождении по ней тока I _в создает МДС на пару полюсов (А):

F _в.н = I _в 2 w _к.в. (9)

При этом форма магнитного поля возбуждения в зазоре ма­шины зависит от конструкции ротора. Амплитуда основной гар­моники этого поля В_в1 определяется коэффициентом формы поля возбуждения

k_f = B _в1 / В _в, (10)

где В _в – максимальное значение магнитной индукции поля воз­буждения (рис. 12).

Для неявнополюсного ротора коэффициент формы поля воз­буждения (рис. 12, а)

, (11)

где – отношение обмотанной части полюса ротора ко всему полюсному делению. Обычно . Наименьшее содержание высших гармоник поля соответствует .

Для явнополюсного ротора при равномерном зазоре и δ/τ ≈ 0 коэффициент формы поля возбуждения (рис. 12, б)

. (12)

Увеличение зазора на краях полюсов способствует приближе­нию коэффициента k_f к единице, т. е. приближает форму кривой индукции поля к синусоиде.

При неравномерном воздушном зазоре значения коэффициен­тов формы поля определяют по графикам, приводимым в руково­дствах по расчету синхронных машин.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: