проектирование ТГ

49

Окончание табл. 11

50

Еще большего улучшения формы кривой МДС и магнитной индукции в не-

магнитном зазоре с учетом насыщения можно добиться неравномерным распреде-

лением пазов на роторе или выполнением пазов различной высоты (глубины) в

пределах полюсного деления. Однако это затруднительно в производстве. Практи-

чески достаточно хорошей формы кривой МДС и магнитной индукции доби-

ваются уменьшением высоты пазов для одной или двух катушек с уменьшенным числом витков, расположенных непосредственно у большого зуба ротора.

Сечение ротора показано на рис. 9. Размеры зубцов и ярма выбирают с уче том допустимых механических напряжений при угонной скорости пу=1,2×пН=3600

об/мин в наиболее узком сечении зубца – у его основания и на поверхности цен-

трального отверстия ротора. Паз может быть мелким или глубоким.

Рис. 9. Сечение ротора

Для размещения обмотки в мелком пазу приходится брать его широким, а

это приводит к уменьшению ширины основания зубца b¢Z2 и снижению его меха-

нической прочности. При глубоком пазе его можно взять более узким, однако ширина основания зубца b¢Z2 также уменьшается из-за уменьшения длины окруж-

51

ности по дну пазов. Ориентировочно глубину паза hП2, отнесенную к диаметру ротора D2 и обеспечивающую наибольшую площадь пазов при допустимых меха-

нических напряжениях в основании зубца, можно найти по рис. 10 или 11.

Там же дана зависимость отношения ширины паза bП2 к ширине основания зубца b′Z2 от диаметра ротора для косвенного и непосредственного охлаждения

обмотки.

Рис. 10. Отношение hП2/D2, bП2/b′Z2 = f(D2) при косвенном

охлаждении обмотки ротора

52

Рис. 11. Отношение hП2/D2, bП2/b¢Z2 = f(D2) при непосредственном

охлаждении обмотки ротора

По рис. 10 или 11 находят отношение bП2/b¢Z2 и, учитывая выражение (89),

определяют предварительно bП2 и b¢Z2 . Затем по табл. 12 подбирают ширину меди b2, близкую к ширине b¢2:

53

где δШ2 – общая двусторонняя толщина изоляции по ширине паза из табл. 13.

Таблица 12

Размеры (мм) и площади поперечного сечения s (мм2) сплошных прямоугольных проводов для обмоток возбуждения

54

Таблица 13

Размеры изоляции в пазовой части роторных обмоток турбогенераторов

55

По технологическим и производственным соображениям для роторов,

Если ширина основания зубца получилась меньше допустимой по (93) или

(94), то следует выбрать другое число пазов ротора.

57

Правую часть выражения (95) обычно заменяют суммой магнитных напря-

жений отдельных участков магнитной цепи, в которых напряженность магнитно-

го поля по пути интегрирования считают постоянной. Для каждого участка при заданном магнитном потоке определяют площадь сечения, магнитную индукцию,

длину участка по пути интегрирования, напряженность магнитного поля и , нако-

нец, магнитное напряжение участка.

Магнитную цепь турбогенератора представляют пятью участками. МДС ро-

тора равна сумме магнитных напряжений пяти участков: немагнитного зазора Fδ,

зубцовой зоны статора FZ1, ярма статора Fа1, зубцовой зоны ротора FZ2 и ярма ро-

тора Fa2, т.е.

Расчет магнитной цепи турбогенератора существенно усложняет то обстоя-

тельство, что МДС обмотки возбуждения размещена в реальных пазах ротора и при наличии большого зубца распределена по его окружности по закону равнобо-

кой ступенчатой трапеции. Поэтому при интегрировании по контурам индукци-

онных линий, проходящих не через большой зубец, а через малые зубцы, напри-

мер по контуру 2 (рис. 12), полный ток или МДС ротора отличается от полного тока, охватываемого контуром 1 или другими контурами. В таком случае расчет магнитной цепи довольно сложен и трудоемок, так как его следует проводить по отдельным параллельным участкам с шагом в одно пазовое деление, где МДС ро-

тора постоянна.

В практике электромашиностроения широкое применение получил упро-

щенный метод расчета магнитной цепи. По этому методу реальная двух-полюсная синхронная машина – турбогенератор с распределенной МДС ротора – приводит-

ся к эквивалентной явнополюсной синхронной машине с сосредото-ченной МДС,

где все элементы магнитопровода соединены последовательно.

Суть приведения к эквивалентной явнополюсной машине заключается в том, что первая гармоника магнитной индукции в немагнитном зазоре, созданная

58

распределенной МДС ротора, заменяется прямоугольной волной магнитного по-

ля. Основание прямоугольника обозначим τЭ – полюсное деление эквивалент-ной машины, а высота прямоугольника должна быть равна амплитуде первой гармо-

нической Вδ1. При переходе к эквивалентной явнополюсной машине магнитный поток не должен изменяться. Для выполнения этого условия необходимо, чтобы площадь прямоугольника τЭ×Вδ1 была равна площади, ограниченной первой гар-

Рис. 13. Рис. 14. К определению площади сечения зубцов ротора эквивалентной явнополюсной машины

Из равенства площадей находим полюсное деление эквивалентной машины:

τЭ =D2 . (97)

Из равенства (97) следует, что полюсное деление эквивалентной машины с явнополюсным ротором τЭ равно диаметру ротора D2 турбогенератора, т.е. в π/2

меньше полюсного деления реальной машины. Можно рассматривать полюсное