Проектирование специальных электрических машин переменного тока - Балагуров В.А.
Скачать (прямая ссылка):
^2 = /яоп-60/«
При увеличении максимальной частоты вращения до 5500 об/мин допустимая величина Z2 снижается до 14. Однако вы-
S)
П
U U
Г
Рис. 6 17. Зубцовые зоны трехфазного генератора т=3 при <?=1/5 (а) и q=l/7 (б)
18.
Таблица 62
•Na п/п 1 2 3
V, м/с 50 75 100
/, Гц - 2500 3750 5000
бирать число зубцов индуктора близким к допустимому не следует, так как при целесообразных величинах q это приводит к увеличению числа зубцов статора, а следовательно, снижению технологичности конструкции. В то же время при малом числе Z2 снижается частота и увеличиваются габариты машины.
Для индукторных машин с классической зубцовой зоной статора оптимальной по использованию магнитного потока и величине максимальной частоты генерируемой ЭДС является зубцовая
221
т
зона с зубцовым делением статора tz\=x(q=\) при т=\ (см. рис. 6.16, а, б), с зубцовым делением tz\~x (? = 0,25) (см. рис. 6.16, е) и ^2I = T {q= 1) (рис. 6.1.6, г) при т = 3.
Целесообразно применять полузакрытые пазы с прорезью до 0,3т, а при ?=1 и т= \ до (0,3^0,4)т. Для тракторных генераторов с т = 3 в целях упрощения технологии их изготовления применяются открытые пазы.
При выборе геометрии зубцовой зоны определяются такие ее параметры, которые обеспечивают минимальное содержание высших гармонических в кривой напряжения и наилучшие показатели по массе машины. Поэтому за критерий выбора геометрии зубцовой зоны в одном случае принимается минимальное содержание высших гармонических в кривой напряжения, а в другом — минимум удельной массы.
Геометрия зубцовой зоны кроме числа пазов на полюс и фазу q определяется относительным зубцовым делением ротора T2* = /,г/б или относительным пазовым делением ротора тп* = Оц2/о, т. е. отношением зубцового шага или ширины паза ротора к воздушному зазору, соотношением между шириной зубцов статора и га иа и Ьпг/й pOTOpa y = bz2[bz\, зубцовым перекрытием Рис. 6.18. Зависимость az = O22It22 или пазовым перекрытием Іи=/(бпі/б) aa = bn2ltz2, углом скоса зубцов ротора
(Хгк (внутренним). Величина и форма ЭДС в проводнике обмотки якоря зависят
OT Переменной СОСТаВЛЯЮЩеЙ МаГНИТНОГО ПОТОКа Ф~ = Фмакс —Фмин,
которая в свою очередь определяется размерами зубца и паза ротора.
Отношение переменного потока к полному
&и = (Фчаке- ФчннЖФ-аке+ Фмин) (6-35)
зависит от соотношения ширины зубца и паза ротора, а также глубины паза и величины воздушного зазора.
При слишком широком зубце амплитуда переменной составляющей потока снижается — она зависит от глубины паза. Чем меньше глубина паза, тем больше поток ФМИа тем меньше переменная составляющая потока и его первая гармоническая.
Установлено, что глубина паза должна быть не менее половины его ширины
K>bJ2 (6.36)
или не менее 20-кратной величины воздушного зазора
Л1|2>20 8. (6.37)
222
Большее увеличение глубины паза ротора нецелесообразно, так как оно приводит к увеличению диаметра расточки и МДС на зубцы ротора.
Если знач'ение b-ns.lt г^ постоянное, то коэффициент §и зависит только от отношения ширины впадины к воздушному зазору. Из графической зависимости ?и=/(&П2/6) (рис. 6.18) следует, что чем меньше воздушный зазор, тем больше переменная составляющая потока. Так, например, при отношении &П2/б = 50 значения ?и = 0,85 [13].
В то же время при выборе размеров зубца и паза ротора надо стремиться к тому, чтобы форма кривой ЭДС якоря, созданная переменной составляющей потока, была как можно ближе к синусоиде.
В результате исследований установлено, что для режима холостого хода наименьшая величина высших гармонических в кривой ЭДС якоря получается при
0^ = ^^ = 0,35 н- 0,41, (6.38^
15 IO
О
г-
У V \
/ \
К7 і ^
0,2 OA 0,5
Рис. 6.19. Зависимость напряжения пятой гармонической от тока нагрузки
где bZ2 — ширина зубца у периферии ротора; tz2 ¦ ниє ротора.
При этом ширина паза у периферии ротора
*„2 = **2-**2=(0,65 -S- 0,58)^2.
Так как полюсное деление ротора
X = 0,5^2,
¦зубцовое деле-
(6.39)
то
^2=(0,35 -5-0,41)^=(0,70 -а- 0,82) т.
(6.40) (6.41)
Оптимальная ширина зубца ротора получается меньше полюсного деления. При отношении ширины зубца к зубцовому делению, равном ~ 0,375, получается минимум третьей и пятой гармонической магнитной проводимости зазора. В этом случае ?Z2/t = 0,75.
При нагрузке проявляется сильное влияние гармоник тока на форму кривой напряжения [20]. Отдельные гармонические составляющие сильно изменяются с увеличением нагрузки. Так, например, пятая гармоническая при определенной величине нагрузки сильно возрастает (рис. 6.19).
Кривая изменения коэффициента нелинейных искажений с увеличением нагрузки имеет сложный характер (рис. 6.20). С точки зрения формы кривой напряжения в режиме холостого хода, как уже указывалось, оптимальными следует считать az = 0,4, так как этим зонам соответствует минимальное значение коэффициента нелинейных искажений. Однако при нагрузке минимум коэффициента сдвигается в области меньших и больших зубцовых перекры-
223
тий (рис. 6.21). Для улучшения формы кривой напряжения следует выбирать зубцовые перекрытия az=0,325^-0,350 или аг = 0,4-^0,45» и у = 1.
