Индуктивные сопротивления реакции якоря альтернативно-пульсационных машин Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА

им. С. М. КИРОВА *

Том 200 1974

ИНДУКТИВНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ РЕАКЦИИ ЯКОРЯ АЛЬТЕРНАТИВНО-ПУЛЬСАЦИОННЫХ МАШИН

В. Б. ГОМЗЯКОВ, Ю. Н. КРОНЕВЕРГ, А. С. ЖИВИНОВ

Представлена научным семинаром кафедр электрических машин и общей

электротехники

Особенность машин альтернативно-пульсационного типа [1 ] состоит в там, что полюсы одной полярности возбуждаются ¡постоянными магнитами, противоположной — преимущественно от обмотай возбуждения, а по осевым магнитопроводам замыкается разность потоков полюсов противоположной (полярности. Обычно для увеличения глубины регулирования полюсы, возбуждаемые ¡постоянными магнитами, <выпол-няются с меньшей полюсной дугой. ¡По этим (причинам потоки реакции якоря под разноименными ¡полюсами оказываются различными, а сопротивления реакции якоря ха<и Xaq определяются их суммарным действием. *

Несмотря на то, что из-за сложности .продольной цепи использование Xad в ¡машинах альтернативно-пульшционного типа для расчета рабочих характеристик нецелесообразно [2, 3], иногда знание этого параметра оказывается все-таки необходимым (работа в комплекте с регуляторами, анализы поведения машин ib (системах из нескольких источников и разных ¡по характеру нагрузок и т. д.). При определении xa(i должна учитываться специфика структуры продольной магнитной цепи машины.

Продольная ось

Индуктивное сопротивление реакции якоря по ¡продольной оси, как известно, определяется выражением [4]

Р г ad I

где / — частота; /?, m, — числа пар ¡полюсов, фаз и эффективных витков; Ф 2 adi—результирующий поток первой гармоники от намагничивающей силы (¡н. с.) реакции якоря с амплитудой Fad\- Для определения Osadi воспользуемся схемой замещения (магнитной цепи (рис. 1), сопротивления которой выражены в относительных единицах при базовом сопротивлении воздушного зазора

где т, I — полюсное деление ¡и длина якоря;

б, kb —воздушный зазор и коэффициент ,Картера.

"У

л .....I......

>>)))))

1 4

ш

«р

Рис. 1. Схема замещения магнитной цепи по продольной оси и составляющие индукций в воздушном зазоре: 1 — н. с. реакции якоря по продольной оси; 2 — поле реакции якоря; 3 — поле возбуждения; — сопротивление постоянного магнита с учетом его рассеяния; И] — сопротивление осевого магнитопровода

При линейности ¡магнитной цепи можно рассматривать ее конечное состояние как (результат наложения от действия двух источников: и. с. реакции якоря, синусоидально распределенной по расточке статора, А л. с. от падений 'магнитного потенциала на сопротивлениях и причем вторые действуют аналогично н. с. обмотки возбуждения, создавая потоки широких и узких лолюшв (Фвш,у) и лоля воздушного зазора с индукциям^ по осям полюсов

в

ф

в Ш.у

в ш.у

(3)

а

1 ш.у

где а*Ш(У — 'коэффициенты расчетной полюсной дуги [5].

Для индукций (Вааш, у) и потоков первых гармоник (Фы ш,у) Ре~ акции якоря, используя коэффициенты поля, (воздушного зазора [6], получаем

Ф

Ваёш,у — ра(11 8 к и°

и К§ Ка щ> у

2

1 ас! ш, у ~ ^ас! ш, у ^ ш,

У '

(4)

(5)

Учитывая, что отношение первых гармоник к полным потокам реакции якоря для альтерлати1В|но-!пульсационных 'машин имеет (вид

ш у ^(3 ш. у

Ф

ас! ш, у

найдем

Ф

ас! ш.у

Ра<11 ^ ш.у

(6)

(7) 39

где ¿/Ш)У, Ьа ш, у — коэффициенты формы полей возбуждения и реакций якоря; ^ |Ш, у — коэффициенты насыщения стали статора.

Для независимых [контуров схемы замещения можно составить уравнения для определения неизвестных потоков возбуждения

Кбка

ш

ясП

Ф

втп

Иокру

Ябкащ

F-.ii

1Ш

+ (Фа«1

ш

ф

айу

Ф

вш

ф

ву

Яок.

•лу

•1у

+ ФВу) =

(8)

(®ас1у - фвУ) КуИб - (Фаёш - Ф-». - Ф-

вш

решив которые, найдем

1 ИТ

Ф = ^у

ву "ЛГ где

М

И6

иГ

К]

фву) ^Иг = ¥ай1

К

(!<• V + 7;.Ку) - к.-

к^щНу + И]

к^у

(К

1 ш

ас!у |

(9)

(10) ,(П)

'Р-У

м = к,,ш (к,,у + а/уИу) + Н] [<*\уКш + а1ш (к,-у + ^уИу)], (12)

причем коэффициенты аг- ш, у, входящие в (10),— (12), должны определяться с учетом соотношения индукций |(Р) под широкими и узкими полюсами [5]

3 =

1Ш

Ф

ВIII

ф

(13)

ву

При известных Фв ш, у можно найти первые гармоники результирующих 'ПОТОКОВ широких и узких полюсов

2 / РасЛ у (т>

-вш.у

ф

1ш, у

^ш. у ^

кащ. у

а подставив их сумму в (1), получим

•1Ш. у

Г

(14)

хас1 - 2ш!

01

Г 2

а к,

с_

М '

(15>

где

С = М

ш

- +

ка

кау

- И

и.

«Ущ

-1- а-

Чу

'Л III

к!Ч1Т

1 к

к!у - к[

ш

к 4 0 Кау

(16>

Поперечная ось

Первая гармоника потока поперечной реакции якоря также может быть получена суммированием первых гармоник потоков уз'ких и широких полюсов, причем при отсутствии полюсных башмаков потоки реакции якоря под узкими полюсами (из постоянных магнитов) существенно снижаются, что приводит к уменьшению хад. Для учета этого факта воспользуемся эмпирической формулой для хая магнитоэлектрических машин [7]

хаам — хааэ ь '

1 + м

где йм, р — ширина магнита и проницаемость возврата. Тогда для индуктивного сопротивления по поперечной оси альтернативно-пульсаци-онной машины имеем

хаа = 2т1 ^ —э2- /+ Лу. V \ , (18)

'1Ч р- [Т^ 1+_Ь

м

8р

откуда при большой проницаемости возврата (р~оо) получим сопротивление хад для ¡машины с полюсными башмаками.

Расчеты, проведенные по (15), показывают, что индуктивное сопротивление реакции якоря по продольной оои интенсивно уменьшается с ростом сопротивлений магнита и осевого (магнитопровода, снижаясь при больших значениях последних до 20—30% от сопротивления базовой ¡машины электромагнитного возбуждения с полюсной дугой а = 0,5 (ау-Ьаш), тогда как неравенство полюсных дуг (ау/аш=0,5н-1) мало влияет на величину хаа-

Индуктивное сопротивление реакции я!коря по поперечной оси машины с полюсными наконечниками увеличивается при уменьшении ссу/аш примерно до 1,1 сопротивления базовой машины; при отсутствии башмаков Xaq растет более интенсивно (~0,6 хадб при ау/аш=1 и ~0,9 Хадб ¡при ау/аш = 0,5).

ЛИТЕРАТУРА

1. Ю. Н.' Кронеберг, В. Б., Г ом з я,ков, А. С. Жибииов. Конструкции альтернативно-пульсационных машин. В кн.: «Проектирование устройств электропитания и электропривода». Т. 2. «Электромеханические устройства и элементы технологии». М., «Энергия», 1973, с. 22—27.

2. Ю. Н. Кронеберг, В. Г. Мосин, А. С. Жибинов. К расчету электрических машин со сложными продольными цепями. В кн.: «Устройства электропитания и электропривода малой мощности». Т. 2. «Электрические машины и аппараты». М. «Энергия», 1970, с. 30—33.

3. Ю. Н. Кронеберг, В. Г. Моей и, А. С. Жибинов. Расчет внешних характеристик синхронных машин со сложными продольными цепями. В кн.: «Электротехническая аппаратура». Т. 2. «Электрические машины». М., «Энергия», 1971, с. 8—14.

4. М. П. К о с т е н к о, Л. М. Пиотровский. Электрические машины. Ч. 2. М.-Л., «Энергия», 1965, с. 704.

5. Ю. Н. Кронеберг, А. С. Жибинов, В. Б. Гомзяков. Коэффициенты расчетной полюсной дуги альтернативно-пульсационных машин с магнит-номягкими полюсными наконечниками. Известия ТПИ, т. 228 (в печати).

6. А. С. Жибинов, Ю. Н. Кронеберг, В. Б. Гомзяков. Коэффициенты формы поля воздушного зазора альтернативно-пульсационных машин с магнитномягкими полюсными наконечниками. Настоящий сборник.

7. В. А. Балагуров, Ф. Ф. Га л те ев, А. Н. Ларионов. Электрические машины с постоянными магнитами. М.-Л., «Энергия», 1964, с. 480.

!