Машиностроение \ Проектирование тяговых электрических машин

ТЭМ переменного тока. Тяговые генераторы переменного тока, страница 3

- магнитная индукция в ярме статора ;

- магнитная индукция в характерных сечениях зубцов статора ; ; ;

- магнитная индукция в воздушном зазоре ;

- магнитная индукция в характерных сечениях зубцов ротора ; ; ;

- магнитная индукция в ярме ротора ,

где , - активные сечения магнитопроводов ротора и статора на один полюс; - сечение воздушного зазора на один полюс; - активные сечения магнитопроводов в зубцах статора на один полюс соответственно у основания в его среднем сечении и коронке (рис. 19); - аналогичные сечения магнитопровода в зубцах ротора (рис. 20). Все активные сечения магнитопроводов статора и ротора рассчитываются аналогично ТЭД (табл. 5). Напряженности магнитной цепи в зубцах и воздушном зазоре при аналитическом задании кривой намагничивания и использовании формулы Симпсона должны представляться в виде функций от :

- в ярме статора и ротора ;

- в зубцах статора и ротора

- в воздушном зазоре , где -результирующий коэффициент Картера, учитывающий дополнительное сопротивление магнитной цепи в воздушном зазоре, вносимое наличием пазов статора и ротора.

Значение коэффициента Картера определяется через аналогичные величины, рассчитанные отдельно для пазов статора и ротора:

где - коэффициент Картера, учитывающий влияние пазов статора на магнитное сопротивление в воздушном зазоре;

- коэффициент Картера, учитывающий влияние пазов ротора на магнитное сопротивление в воздушном зазоре;

- ширина паза статора в штампе (рис. 19);

- ширина шлица паза ротора (рис. 20).

Решение нелинейного уравнения

позволяет определить фактическое значение коэффициента насыщения магнитной цепи для каждого значения магнитного потока и соответствующее значение коэффициента полюсного перекрытия .

Таким образом, падения магнитного напряжения будут рассчитываться по зависимостям:

- в зубцах статора ;

- в зубцах ротора ;

- в воздушном зазоре .

При определениинапряженностей в ярме статора и ротора должна учитываться неравномерность распределения индукций в этих сечениях.. Как правило, это учитывается коэффициентом неравномерности индукции вдоль силовой линии в ярме (рис. 21), поэтому падения магнитного напряжения на участках ярма статора и ротора будут рассчитываться соответственно по зависимостям: и , где и - длины магнитных силовых линий в статоре и роторе, которые рассчитываются аналогично ТЭД (табл. 5).

Требуемое значение намагничивающей силы на один полюс для создания магнитного потока значением при холостом ходе АТД

а действующее значение тока намагничивания на холостим ходу

После расчета требуемого значения следует определить его относительное значение , которое на номинальном режиме должно составлять . Если целесообразно увеличить индукции в сечениях за счет уменьшения габарита АТД. Если следует уменьшить индукцию в наиболее напряженном сечении за счет увеличения его площади. Если все участки магнитопровода имеют большое магнитное напряжение, то целесообразно увеличить значение .

Поскольку АТД работает при , то для определения его характеристик холостого хода и рабочих характеристик требуется выполнять расчет магнитной цепи для всего диапазона значений магнитного потока .

По значению можно оценить значение тока холостого хода . При работе без нагрузки активная составляющая этого тока . Поэтому можно считать, что ток холостого хода приблизительно равен своей реактивной составляющей, т.е. току намагничивания .

Расчет индуктивных сопротивлений. Индуктивные сопротивления АТД рассчитываются на основании зависимости эдс рассеяния катушки. Основная реактивность фазы обмотки определяется как , где - индуктивность рассеяния одной катушки.

На практике расчет реактивных сопротивлений выполняется для характерных сечений катушки: пазовой и лобовой, а также по коронкам зубцов ярма (дифференциальное рассеяние). С учетом такой дифференциации, и того, что число витков в одной фазе статора реактивное сопротивление обмотки статора представляется как , где ,- проводимости рассеяния соответственно пазовой и лобовой частей обмотки и по коронкам зубцов. Значения проводимостей рассеяния определяются геометрией паза и катушки обмотки статора.

Проводимость пазового рассеяния обмотки статора при прямых пазах (рис. 22) , где значения , , принимаются по поверхности меди проводников обмотки;; .

Проводимость дифференциального рассеяния обмотки статора

, где – зубцовый шаг по внутреннему диаметру статора; - коэффициент демпфирования (табл. 8); - коэффициент учета открытия паза; - коэффициент Картера (коэффициент воздушного зазора);