Влияние насыщения на параметры.

При увеличении скольжения свыше критического и в пусковых режимах токи в обмотках возрастают и потоки рассеяния увеличиваются. Коронки зубцов статора и ротора в машинах средней и большой мощности оказываются сильно насыщенными.

Насыщение коронок зубцов (рис. 1.49) приводит к увеличению магнитного сопротивления для части потока рассеяния, магнитные линии которого замыкаются через верхнюю часть паза. Поэтому коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния уменьшается. Несколько снижается также магнитная проводимость дифференциального рассеяния. На коэффициент магнитной проводимости лобового рассеяния насыщение стали потоками рассеяния заметного влияния не оказывает.

 

Рис. 1.49 Насыщенные участки коронок зубцов потоками рассеяния.

Рис. 1.50 Функция cd в зависимости от фиктивной индукции B Фd.

 

Уменьшение потока пазового рассеяния из-за насыщения приближенно учитывают введением дополнительного раскрытия паза, равного с. Величина дополнительного раскрытия с берется такой, чтобы его магнитное сопротивление потоку рассеяния было равно магнитному сопротивлению насыщенных участков зубцов. При этом условии можно использовать для расчета коэффициента магнитной проводимости паза с учетом насыщения обычные формулы, предполагая, что m_ст =¥. Уменьшение l_п из-за насыщения участков зубцов (D l_п,нас) будет определяться с. Таким образом, с зависит от уровня насыщения верхней части зубцов потоками рассеяния и, следовательно, от МДС паза, т. е. от тока в обмотке. Так как ток обмотки в свою очередь зависит от индуктивного сопротивления, определяемого магнитной проводимостью, то расчет приходится проводить методом последовательных приближений. Первоначально задаются предполагаемой кратностью увеличения тока, обусловленной уменьшением индуктивного сопротивления из-за насыщения зубцовой зоны

где I - ток, рассчитанный для данного режима без учета насыщения;

I_нас - ток в этом же режиме работы машины при насыщении участков зубцов полями рассеяния.

Ориентировочно для расчета пусковых режимов принимают k_нас =1,25¸1,4; для режима максимального момента k_нас =1,1¸1,2.

Для двигателей с открытыми пазами следует задаваться меньшими значениями k_нас, при полузакрытых пазах — большими.

Расчет проводят в следующей последовательности. Определяют среднюю МДС обмотки, отнесенную к одному пазу обмотки статора,

(1.252)

где I ₁ — ток статора, соответствующий расчетному режиму, без учета насыщения;

а — число параллельных ветвей обмотки статора;

u_{п 1} — число эффективных проводников в пазу статора;

— коэффициент, учитывающий уменьшение МДС паза, вызванное укорочением шага обмотки; рассчитывается по (1.151) или (1.152);

k_{у 1} — коэффициент укорочения шага обмотки;

k_{об 1} — обмоточный коэффициент.

По средней МДС F_п,ср рассчитывают фиктивную индукцию потока рассеяния в воздушном зазоре

(1.253)

где коэффициент

(1.254)

(t ₁ и t ₂ — зубцовые деления статора и ротора).

По полученному значению В_фd определяется отношение потока рассеяния при насыщении к потоку рассеяния ненасыщенной машины, характеризуемое коэффициентом c_d, значение которого находят по кривой рис. 1.50.

 

 

Рис. 1.51 К расчету влияния насыщения полями рассеяния.

 

Далее рассчитывают значения дополнительного раскрытия пазов статора и ротора. Для пазов статора его принимают равным

c ₁ = (t ₁ – b_{ш 1})(1 - c_d). (1.255)

Вызванное насыщением от полей рассеяния уменьшение коэффициента проводимости рассеяния открытого паза статора (рис. 1.51, а)

(1.256)

Для полуоткрытых и полузакрытых пазов расчетная формула несколько усложняется из-за более сложной конфигурации их верхних клиновых частей. Для полуоткрытого паза (рис. 1.51, б)

(1.257)

Для полузакрытого паза (рис. 1.51, в,г)

(1.258)

Для фазных и короткозамкнутых роторов дополнительное раскрытие рассчитывают по формуле

c ₂ = (t ₂ – b_ш)(1 - c_d). (1.259)

Уменьшение коэффициента проводимости для открытых и полузакрытых пазов ротора (рис. 1.51, д, е,ж)

(1.260)

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния при насыщении l_{п 1 нас} определяют для статора из выражения

l_{п 1 нас} = l_{п 1} - D l_{п 1 нас} , (1.261)

где l_{п 1} — проводимость, рассчитанная без учета насыщения.

Для ротора

l_{п 2 xнас} = l_{п 2 x} - D l_{п 2 нас} , (1.262)

где l_{п 2 x} — проводимость пазового рассеяния ротора для ненасыщенной зубцовой зоны с учетом влияния вытеснения тока.

Коэффициенты проводимости дифференциального рассеяния при насыщении участков зубцов статора l_{д 1 нас} и ротора l_{д 2 нас}

(1.263)

Значения c_d берут по кривым рис. 1.50.

Индуктивное сопротивление обмотки статора с учетом насыщения от полей рассеяния определяют по отношению сумм коэффициентов проводимости, рассчитанных без учета и с учетом насыщения от полей рассеяния,

(1.264)

Для ротора принимают отношения сумм проводимостей, рассчитанных без учета влияния насыщения и действия эффекта вытеснения тока (для номинального режима) и с учетом этих факторов,

(1.265)

Значения параметров х _{1 нас} и x_2xнас используют при расчете точек характеристик при скольжениях s ³ s_кр. Полученные для каждой из точек характеристики значения кратности токов сравнивают с принятыми коэффициентами k_нас. Если расхождение превышает 10—15%, то расчет для этого значения s повторяют, внося соответствующую корректировку в первоначально принимаемый коэффициент k_нас.