Магнитное поле возбуждения

. Магнитное поле, созданное обмоткой возбуждения, характеризуется рядом коэффициентов, посредством которых реальное распределение индукции в воздушном зазоре приводится к синусоидальному. К числу этих коэффициентов относятся: коэффициент формы кривой поля возбуждения kв = Ввm1/Ввm–отношение амплитуды первой гармоники Ввm1 индукции поля возбуждения в воздушном зазоре к амплитуде Ввm действительного распределения этой индукции; коэффициент потока возбуждения kф = Ф/Фв – отношение потока Ф, созданного обмоткой возбуждения в воздушном зазоре, к потоку первой гармоники Фв этого поля (потоку взаимной индукции).

Определим эти коэффициенты для неявнополюсной и явнопо-люсной машин. На рис. 1.17, а, б показано распределение магнитного поля возбуждения в воздушном зазоре в пределах одного полюсного деления для неявнополюсной машины. На одно полюсное деление ротора приходится значительное число пазов (20–40), поэтому можно принять, что распределение индукции в воздушном зазоре вдоль окружности якоря (сплошная линия) имеет трапецеидальный характер. Если рассматривать обмотку возбуждения как однофазную, распределенную на части γτ окружности ротора, то при указанном распределении индукции поля возбуждения получим для поля первой гармоники (штриховая линия)

Bвm1=4Bвmkр.в/π, (1.4)

где – коэффициент распределения для обмотки возбуждения; γ = Zв2/Z2 – коэффициент заполнения окружности ротора обмоткой возбуждения, равный отношению числа пазов ротора Zв2, заполненных проводниками обмотки, к полному числу Z2 пазовых делений ротора.

Следовательно, коэффициент формы кривой поля возбуждения

. (1.5)

Магнитный поток возбуждения

Ф=αδτliBвm (1.6)

Рис. 1.17 – Магнитное поле обмотки возбуждения в воздушном зазоре

Неявнополюсной и явнополюсной машин

При трапецеидальном распределении индукции поток Ф можно считать состоящим из двух частей: потока Ф', соответствующего части (1 – γ)τ окружности ротора, незаполненной обмоткой, и потока Ф», соответствующего части γτ окружности ротора, в пазах которой уложена обмотка возбуждения:

Ф=Ф' +Ф'' =Bвm(1-γ)τli + 0,5Bвmγτli= Bвmτli(1-γ/2). (1.7)

Поток первой гармоники поля возбуждения

Фв=2Bвm1τli/π (1.8)

Следовательно, коэффициент потока возбуждения

(1.9)

С учетом (1.7) расчетный коэффициент полюсного перекрытия

αi=Ф/(τli Bвm)=1-γ/2. (1.10)

На рис. 1.17, в, г показано распределение магнитного поля возбуждения в воздушном зазоре в пределах одного полюсного деления для явнополюсной машины.

При проектировании явнополюсных синхронных машин принимаются меры, чтобы кривая распределения поля возбуждения в воздушном зазоре (сплошная линия) приближалась к синусоиде (для этого воздушный зазор выполняют неравномерным), однако получить идеальное распределение не удается. Поэтому наряду с первой га-рмоникой (штриховая линия) имеется и ряд высших гармоник. Форма распределения магнитного поля и коэффициент kв зависят от коэффициента полюсной дуги αi = bр/τ и формы воздушного зазора, т.е. от отношений δмакс/δ и δ/τ. Обычно αi = 0, б5 ÷ 0,75; δмакс/δ = l ÷ 2,5 и δ/τ = 0,01 ÷ 0,05. При этих условиях kв = 0,90 ÷ l, 20.

Коэффициент магнитного потока kф также зависит от формы распределения магнитного поля и представляет собой отношение площадей, ограниченных рассматриваемыми кривыми. При указанных выше значениях bр/τ, δмакс/δ и δ/τ коэффициент kф = 0,92 ÷ 1,10.

С учетом (1.6) и (1.8) расчетный коэффициент полюсного перекрытия

αi=2kвkФ/π. (1.11)