КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Магнитное поле и параметры обмотки возбуждения
Синхронных машин Магнитное поле и параметры Обмотка возбуждения создает магнитный поток возбуждения синхронной машины, который сцепляется с обмоткой статора и индуктирует в ней ЭДС. Явнополюсная машина. На рис. 2.1 изображена картина магнитного поля обмотки возбуждения в воздушном зазоре явнополюсной синхронной машины на протяжении одного полюсного деления. Вполне синусоидального распределения индукции достичь не удается и поле возбуждения (кривая 1 на рис. 2.1) можно разложить на основную (кривая 2) и высшие гармоники, которые индуктируют в обмотке статора основную и высшие гармоники ЭДС. Высшие гармоники ЭДС довольно малы, так как малы соответствующие гармоники поля и, кроме того, выбором шага и числа пазов на полюс и фазу обмотки якоря достигается уменьшение высших гармоник ЭДС. Поэтому в теории синхронных машин учитывается только основная гармоника ЭДС якоря, соответственно, потоком взаимной индукции между индуктором и якорем считается поток основной гармоники поля возбуждения (кривая 2 на рис. 2.1, б). Отношение амплитуды основной гармоники поля к действительному максимальному значению этого поля (2.1)
называется коэффициентом формы кривой поля возбуждения. Величина коэффициента (рис. 2.1) зависит от отношений и и от коэффициента полюсной дуги Обычно и . МДС обмотки возбуждения на один полюс
, (2.2)
где – число витков всей обмотки возбуждения; – ток возбуждения. Амплитуда основной гармоники поля возбуждения
(2.3)
где – коэффициент воздушного зазора; – коэффициент насыщения магнитной цепи по продольной оси, то есть по оси полюсов. В общем случае размер зазора в пределах полюсного наконечника не постоянен, и значение принято рассчитывать для среднего расчетного зазора .
На основании выражений (2.2) и (2.3)
. (2.4)
Поток основной гармоники поля возбуждения
,
или, согласно выражению (2.4), . (2.5)
Потокосцепление потока с фазной обмотки якоря, когда ось этой фазы совпадает с продольной осью полюсов машины,
. (2.6)
При повороте ротора относительно фазы обмотки статора потокосцепление потока возбуждения с этой обмоткой изменяется по синусоидальному закону, следовательно, взаимная индуктивность обмотки возбуждения с фазой обмотки статора изменяется по такому же закону. Амплитуда этой индуктивности на основании выражений (2.5) и (2.6) равна ,
. (2.7)
При вращении ротора с угловой частотой
потокосцепление потока основной гармоники поля возбуждения с фазой обмотки якоря изменяется по закону
,
при этом в якоре индуцируется ЭДС
Амплитуда и действующее значение этой ЭДС вычисляются по формулам: (2.8)
где (2.9) есть сопротивление взаимной индукции обмотки возбуждения с обмоткой якоря. Согласно выражению (2.7), амплитуда зависит от насыщения магнитной цепи, и ее значение в соответствии с (2.8),(2.9) можно определить с помощью характеристики холостого хода по формуле .
Индуктивные параметры обмотки возбуждения вычисляются по реальному значению потока в воздушном зазоре , определяемому выражением = , (2.10)
где – коэффициент формы потока, определяемый по реальной картине магнитного поля в зазоре. Значение определяется конфигурацией пространства воздушного зазора. Собственная индуктивность обмотки возбуждения от поля воздушного зазора
согласно выражению (2.10, определяется соотношением
= .
Кроме поля в воздушном зазоре обмотка возбуждения создает поток рассеяния в междуполюсном пространстве (рис. 2.2) и поток рассеяния лобовых частей . Поток можно приближенно рассчитывать также, как поток пазового рассеяния. Потокам и соответствуют индуктивности рассеяния паза, а также индуктивности рассеяния обмотки возбуждения и , формулы расчета которых приводятся в руководствах по проектированию электрических машин. В соответствии с этим полная индуктивность обмотки возбуждения
.
Реальный поток возбуждения в зазоре (см. рис. 2.1, кривая 1) сцепляется с обмоткой возбуждения полностью, а при создании потокосцепления с обмоткой якоря во внимание принимается только его основная гармоника (см. рис. 2.1, кривая 2). Это обстоятельство, а также различный характер пространственного распределения обмоток возбуждения и якоря обусловливают наличие дифференциального рассеяния обмотки возбуждения, и индуктивность этого рассеяния является составляющей величины В установившемся режиме работы , и поэтому ЭДС самоиндукции обмотки возбуждения
.
Однако в переходных режимах Активное сопротивление обмотки возбуждения нетрудно вычислить по известным обмоточным данным (число витков, их сечение и длина). Неявнополюсная машина. Обмотка возбуждения неявнополюсной машины располагается на большей части окружности ротора, составляющей зону малых зубцов, а остальная, меньшая, часть, остающаяся необмотанной, составляет зону большого зубца. На рис. 2.3, а представлена картина магнитного поля возбуждения в воздушном зазоре неявнополюсной машины на протяжении полюсного деления. В этих машинах ширина открытия паза по сравнению с величиной зазора относительно невелика, а число пазов ротора велико ( Поэтому влияние пазов также невелико и можно принять, что кривая распределения индукции поля возбуждения вдоль зазора имеет вид трапеции (кривая 1 на рис. 2.3, б). Отношение обмотанной части полюса ко всему полюсному делению лежит обычно в пределах =0,67 0,8. Обозначим пространственную угловую координату вдоль воздушного зазора через Разлагая трапецеидальную кривую МДС возбуждения согласно рис. 2.3 в ряд Фурье, при расположении начала координат против центра большого зубца получим:
…,
причём амплитуда -й гармонической будет
Произведя интегрирование и учитывая, что - нечётное число, получим: (2.11)
При этом представляет собой МДС обмотки возбуждения на один полюс:
где ток возбуждения и число витков на полюс. Для основной гармонической из выражения (2.11) получим: , где коэффициент (2.12)
в соответствии с (2.1) называется коэффициентом формы поля возбуждения, который определяет отношение амплитуды индукции основной волны поля возбуждения к действительному максимальному значению индукции поля возбуждения. Наименьшее относительное содержание гармонических получается при =0,75, поэтому обычно в турбогенераторах стараются выбрать около указанного значения. Обмотку возбуждения неявнополюсной машины можно также рассматривать как распределенную однофазную обмотку с полным шагом. Коэффициент распределения или обмоточный коэффициент этой обмотки .
Максимальная индукция поля возбуждения (рис. 2.3, б)
Амплитуду основной гармоники обмотки возбуждения найдем по формуле для амплитуды первой гармоники фазы обмотки
если положим в ней . Таким образом, амплитуда основной гармоники поля возбуждения Найдем коэффициент формы поля возбуждения неявнополюсной машины: .
Эта формула точно такая же как (2.12).
Дата добавления: 2014-11-29; Просмотров: 1636; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |