Повітряний зазор і полюси ротора - студопедія

Повітряний зазор в основному визначає техніко-економічні показники машин. З одного боку, при збільшенні зазору зростають розміри обмотки збудження і втрати в цій обмотці. З іншого боку, при малих зазорах підвищуються додаткові втрати на поверхні полюсних наконечників, а також з'являється небезпека при деформації ротора зачіпання його про статор. Від зазору залежать можливі короткочасні перевантаження синхронної машини по моменту і потужності. На максимальні значення моменту і електромагнітної потужності істотно впливає синхронне індуктивний опір по поздовжній осі. Чим більше зазор, тим менше індуктивний опір і, отже, більшими будуть кратності максимальних значень моменту і потужності. У синхронних машинах загального призначення при виборі повітряного зазори зазвичай виходять із значення. при якому або матимуть необхідні значення. Зв'язок між і зазором встановлюється відомим співвідношенням

Враховуючи що . після перетворень отримуємо

де - індуктивний опір поздовжньої реакції якоря; - індуктивні опори розсіювання і синхронне індуктивний опір по поздовжній осі; - коефіцієнт повітряного зазору; - коефіцієнт поздовжньої реакції якоря по рис. 10.23; - коефіцієнт, що враховує вплив магнітних напруг сталевих ділянок магнітного кола і стиків між полюсом і ярмом для ненасиченої машини; - максимальна індукція в зазорі при холостому ході і номінальній напрузі, Тл; Г / м - магнітна постійна.

Якщо прийняти в середньому і то отримаємо

В (10.44) підставляють в А / м, - в теслах, - в м, тоді отримуємо в метрах. Коефіцієнт в дужках вибирають тим менше, чим більше значення має. Нижній його межа відповідає. На рис. 10.18 дана залежність. отримана на підставі усереднення розрахункових даних явнополюсних синхронних машин загального призначення. З цієї залежності, виходячи із заданого значення. можна попередньо знайти і підставити в (10.44). Для синхронних двигунів згідно ГОСТ 183. Таке ж значення можна приймати для кратності максимальної потужності у генераторів. Зазвичай ставлення лежить в межах 1,65 ... 2,5.

Мал. 10.18. Залежність від

В сучасних синхронних машинах повітряний зазор по ширині полюсного наконечника роблять неоднаковим. Щоб отримати розподіл магнітного поля, що наближається до синусоидальному, зазор під краями полюсів беруть приблизно в 1,5 рази більше, ніж в середині, т. Е.. де - зазор під серединою полюса. З цією метою радіус дуги полюсного наконечника вибирають менше внутрішнього радіусу статора (рис. 10.19):

Мал. 10.19. Розміри ротора синхронної явнополюсной машини

Середнє значення зазору приймають рівним:

Рівномірний повітряний зазор по всій ширині полюсного наконечника в даний час застосовують іноді в машинах невеликої потужності.

Довжина полюсной дуги

де - коефіцієнт полюсного перекриття (конструктивний).

При хорда, що з'єднує краї полюсного наконечника, практично не відрізняється від дуги.

Від залежить використання активного об'єму машини. Зі збільшенням при інших рівних умовах зменшується обсяг активної частини машини, але зростає потік розсіювання полюсів. Зазвичай вибирають в межах 0,68 ... 0,73.

Полюси найчастіше виконують шихтованими. У великих машинах для полюсів використовують сталь Ст3 товщиною 1 або 1,4 мм. Запрессовку сердечників полюсів здійснюють за допомогою натискних щік і шпильок.

Полюси в швидкохідних машинах при м / с прикріплюють за допомогою хвостів до шіхтованного остову (див. Рис. 10.3 і 10.19), а в тихохідних машинах приворачивают шпильками до обода магнітного колеса (див. Рис. 10.2). Шихтованний обід і магнітне колесо виготовляють зі сталі Ст3.

У машин потужністю менше 100 кВт полюси збирають з листів електротехнічної сталі і прикріплюють проходять через них болтами до напрессованной на вал втулки або безпосередньо до валу. Застосовують конструкцію ротора, показану на рис. 10.7. Більш докладно про кріплення полюсів викладено в § 9.5.

Висоту полюсного наконечника (див. Рис. 10.19) вибирають, виходячи з того, щоб була можливість розмістити на його краях стрижні демпферної (пусковий) клітини, а також з умов достатньої механічної міцності. У табл. 10.9 наведені значення в залежності від полюсного поділу машини.

Довжини полюсного наконечник і полюса по осі машини приймають рівними довжині статора (або на 1-2 см менше).

Таблиця 10.9. Значення в залежності від полюсного поділу машини

для машин 16-20-го габаритів:

для машин 10-15-го габаритів при:

для машин 10-15-го габаритів при:

для машин невеликої потужності (до 100 кВт):

В (10.48) і підставляють в метрах.

Остаточно висоту встановлюють після розрахунку і укладання обмотки збудження (див. § 10.15) і креслення ескізу з розташуванням її провідників в межполюсние просторі.

Ширину полюсного сердечника визначають, виходячи з допустимого значення індукції в підставі полюса. При визначенні індукції необхідно враховувати потік розсіювання полюса. Цей потік поряд з основним потоком проходить по сердечнику полюса (див. § 10.11). Таким чином, потік полюса

де - коефіцієнт розсіювання.

Потік і коефіцієнт розсіювання залежать від розмірів полюса, які поки не відомі. Попередньо коефіцієнт розсіювання можна визначити так:

де і - в метрах; - коефіцієнт, що залежить від висоти полюсного наконечника.

При виборі коефіцієнта можна керуватися такими даними:

Тоді ширину полюсного сердечника знаходять за такою формулою

Коефіцієнт заповнення полюса сталлю приймають при товщині листів 1 мм - 0,95, при товщині листів 1,4 мм - 0,97. Індукцію вибирають в межах 1,4 ... 1,6 Тл.

Розрахункова довжина сердечника полюса, м,

де - товщина однієї нажімной щоки полюса, м:

В (10.52) приймають. а не . щоб наближено врахувати ослаблення перетину щік за рахунок заокруглення країв і отворів для гайок стяжних шпильок.

Розміри остова або обода магнітного колеса в більшості випадків визначаються конструктивними міркуваннями і вимогами механічної міцності і виходять більше, ніж це необхідно для проведення магнітного потоку. Зважаючи на це при електромагнітному розрахунку визначають довжину кістяка або обода і їх мінімально можливу товщину. Надалі при розміщенні обмотки збудження на полюсі і при розробці конструкції товщина кістяка або обода, а також їх зовнішні діаметри і розміри самого полюса повинні бути уточнені:

для великих машин м, для середніх м і для малих;

Індукція вибирається в межах 1 ... 1,3 Тл.