Читальный зал -->  Цилиндрические электромагнитные экраны 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 [ 43 ] 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64

6.5. СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ

НА ПАЗОВУЮ ЧАСТЬ ОБМОТОК

Увеличение номинальной мощности турбогенераторов сопровождается увеличением электродинамических сил, действующих на пазовую часть обмоток. Эти силы могут вызвать механическую эрозию изоляции вследствие ударов о дно паза и клин. Разрушающее действие такого типа наиболее опасно для твердой изоляции. Поэтому целесообразным считается размещение на дне паза или под клином упругих элементов и изолирующих прокладок [6.24].

Расчет этих сил производится при помощи аналитических, численных или аналоговых методов. В каждом случае следует учитывать насыщение зубцов, поскольку в противном случае расчеты приведут к получению чрезмерно больших значений этих сил. Соотношения размеров пазов и зубцов могут быть весьма разнообразными в зависимости от мощности и конструктивного решения турбогенератора. Магнитное поле и силы в пазу можно рассчитать или численным методом, например методом конечных элементов, или методом зеркальных отражений.

При использовании наиболее распространенной двухслойной укороченной обмотки (рис. 6.11) существуют пазы, в которых лежат проводники одной фазы (ii = iii), а также пазы, в которых встречаются витки соседних фаз (/i, = /,e~/2°). Заменой действительного паза полем соответствующих токов, отраженных с коэффициентом М = = (цг-1)/(цг+1)<1. могут быть получены следующие выражения [6.16]:

1. Сила, прижимающая ко дну паза обмотку на высоте у при ii = i\\ (однослойная обмотка)

(6.60)

где k - коэффициент, зависящий от параметров паза и проницаемости 136

Ix.xix

>< I X I X I

ХХХ }хххх

-LJ

Рис. 6.11. Определение поля и сил з пазу методом зеркальных отражений

ц (насыщения) зубцов в направлении оси X (рис. 6.12).

Если в пазу размещаются только два стержня (/т = = (bh)), то на дно паза действует максимальная сила

F -2 (U/ft). . (6-61)

причем

I, --.-{l,6-l,S){V2UIX, ) = (l,61,8)(100]/2 Xd ) (6.62)

к;кс[;к 1,0

0,8 0,6

ОЛ 0,2

Рис. 6.12. Коэффициенты уменьшения сил при коротком замыкании в пазовой части обмоток вследствие насыщения зубцов

- наибольший ударный ток нижнего стержня (нижнего слоя) при коротком замыкании.

2. Сила, направленная ко дну паза и действующая на единицу поверхности нижнего слоя паза на

высоте у при 1и = 1\е з

\-Q,blksm%-i)y, (6.63)

где kd, k - коэффициенты, определяемые по рис. 6.12.

Сила, определяемая по (6.63), достигает максимального значения при (ntVkI(2kd)+nnj2, п = = 1, 3, 5, ..., и составляет

(6.64)

Если в нижнем слое расположен только один стержень, то максимальная сила

2 b

(6.65)

Из сравнения (6.61) и (6.65) следует, что сила, действующая на дно паза для двухслойной обмотки, при слабом насыщении в 4 раза, а при сильном насыщении - приблизительно в 2,5 раза меньше по сравнению с силой при однослойной обмотке.

3. Максимальная сила, действующая на клин в двухслойной обмотке со стержнями в пазу, принадлежащими разным фазам,

F,.k. (6.66)

Как видно, эта сила приблизительно на 30 % меньше силы, рассчитанной по (6.65), действующей на дно паза.

В фазных роторах асинхронных двигателей к силе, определяемой по (6.66), следует добавить центробежные силы. Как следует из рис. 6.12, габаритные соотношения паза (большое значение отношения /i/Ь), а также насыщение зубппв могут существенно влиять на умень-

шение механических напряжений в пазу. Соответствующую проницаемость в зубце \1г можно оценить по

граничному условию Нтг\Х = НтрЦо

в среднем сечении по высоте паза, причем

HLp-VAV2Ub). (6.67)

При коротких замыканиях происходит сильное насыщение зубцов, приблизительно соответствующее индукции насыщения 5,s = 1,9- 2,15 Тл. При этом условии в первом приближении Нтг\Ц] - Bis-}-

Принимая во внимание, что Hmz = = (1/цг) , 7 получаем рг1Цо= = (B,s /mp)pri+o, откуда в первом приближении

ц -L (6.6R)

После определения проницаемости Цг1 из (6.68) рассчитывается первое приближение напряженности магнитного поля в зубце Ятг1 =

= Hmp/\iri; затем можно определить следующее приближение проницаемости \1г2, откуда рассчитывается величина Я, л2 = Я, р/цг2, и т. д. Этот метод последовательных приближений используется до выполнения условия Мпи Нт-Величина Цгп = Цл позволяет затем использовать кривые рис. 6.12.

Для узких и длинных зубцов следует в соответствии с рис. 2.21 рассмотреть влияние полей соседнего паза, проходящих через зубец.

А.б. основы РАСЧЕТА ПОЛЕЙ

И СИЛ В ЛОБОВЫХ ЧАСТЯХ ОБМОТОК

R п. 4.3.2 рассмотрены общие методы расчета индуктивности элементарных контуров, входящих в лобовые соединения. При этом можно рассмотреть влияние стали и воздушного зазора. Аналогичные методы можно использовать для расчета сил.

Метд Лоуренсона \в.13\. R Гб.131 описывается компьютерный метод расчета сил в эвольвент-пых лобовых соединениях двухпо-

Виток 1, начало

Рис. 6.13. Представление лобового соели-пения при помощи токовой нити (по [6.13])

люсных обмоток. Метод этот может также применяться для произвольных лобовых соединений, а также произвольной пространственной конфигурации проводников.

Основное значение при расчетах играет точное рассмотрение формы обмоток, при этом влияние границ менее существенно и в среднем приводит к ошибкам: 5-10%-при замене проводника бесконечно тонкой центральной нитью с током; ±10%-при исключении лобовых поверхностей машины.

Лобовые соединения могут быть заменены большим числом бесконечно тонких элементарных сегментов, причем одновременно в цилиндрической и прямоугольной системах координат (рис. 6.13). Распределение сил, действующих на витки, представляется с помощью радиальных kr, тангенциальных ks и аксиальных kz составляющих плотности силы, проявляющихся в середине сегмента.

Метод расчета основывается на обычном сложении в центральной точ1ке сил, обусловленных совокупностью элементарных сегментов. Входными данными для расчета (кроме тока) являются координаты концов этих сегментов. Последние определяются по чертежам.

Плотность силы F в произвольной точ1ке Т{х, у, г) на проводнике UV (рис. 6.14), вызванную током в проводнике RS, можно представить как

а также

(6.69)

F (sin 6,. + sin 6,.+ ,) sin а -=

4пТР

loipiq / rp . ps \ . /с СП ч

=-f+ +rrlsma- (6.69а) 4птя \tr ts j

Обозначив

Су=Ус+1 - У

можно представить

PS = l/a/ + Q/ + g,; I

TRVJTTblTVj, TS=VCx+Cy\+c,\f

(6.70)

(6.71)

У(Хр+иУр+ь2р4.)

и \\Я*1 (Xq,yq,iq)

Виток 1, начало

Рнс. 6.14. Определение силы Я Xр взаимодействия двух участков проводников

с током (по [6.13])

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 [ 43 ] 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.