292 (25)

292 9. Obliczanie obwodu magnetycznego maszyn prądu pnemi

— kształtu szczeliny między stojanem a wirnikiem;

— napięć magnetycznych w rdzeniu stojana oraz wirnika.

Na tym etapie obliczeń nie są jeszcze znane napięcia magnetyczne w rdzeń a szczelina oraz parametry uzwojeń, od których zależy przebieg funkcji 0(_x) „ obrane wstępnie; indukcję maksymalną oraz napięcia magnetyczne oblicza się więc metodą kolejnych przybliżeń.

W maszynie, w której szczelina 8 = const na całym obwodzie i napięcia magnetyczne w rdzeniu są równe zeru, rozkład indukcji jest podobny do rozkładu przepływu

(9.7)

Natomiast w maszynie o szczelinie nierównomiernej ó (x)

^B(X)~j(x)^0(X) (9'⁸⁾

W celu analitycznego wyrażenia rozkładu przepływu &(x) wprowadza się pomocnicze wielkości: liniową gęstość prądu <x, na wewnętrznym obwodzie stojana oraz liniową gęstość prądu o_r na zewnętrznym obwodzie wirnika. Przyjmuje się, że gęstości te są przedziałami stałe i różne od zera;

— w uzwojeniu umieszczonym w żłobkach tylko na odcinku b_t rozwarcia żłobka (rys. 9.4a)

11 §p| (9.9a)

^bi

— w uzwojeniu biegunów tylko na odcinku b₀ między nabiegunnikami (rys. 9.4b)

1! (9.9b)

|o

przy czym: £ IN — suma amperozwojów boków cewek umieszczonych w żłobku (przy prądzie przemiennym — z uwzględnieniem przesunięć fazowych); liii — suma amperozwojów cewek dwóch sąsiednich biegunów; pozostałe oznaczenia —jak na rys. 9.4.

Uwzględniając, że w stanie jałowym prąd występuje albo tylko w uzwojeniu stojana, albo tylko wirnika, otrzymuje się

0(x) = fo(x)dx (9.10)

o

Funkcja &(x)jest więc proporcjonalna do prądu w uzwojeniu, a jej charakter zależy od geometrycznych parametrów struktury obwodu magnetycznego oraz uzwojenia, obliczonych w rozdz. 8 lub założonych wstępnie w rozdz. 7.

Napięcia magnetyczne w strefie zębowo-żłobkowęj powodują „spłasz-

Rys. 9.4. Ru/k lad liniowej gęstości prądu wzdłuż obwodu rdzenia z uzwojeniem umieszczonym: a) w żłobkach, b) na rdzeniach biegunów

ozenie” rozkładu pola B(x) w porównaniu z przebiegiem funkcji 0(x)—a więc zmniejszenie indukcji maksymalnej w szczelinie; ta okoliczność jest znana już od ok. 1900 r. Natomiast napięcia magnetyczne w strefie jarzmowej powodują „zaostrzenie” funkcji B(x) w porównaniu z 9(x) — pod ich wpływem indukcja maksymalna w szczelinie zwiększa się; to oddziaływanie uzasadniono stosunkowo niedawno [9.1]. W maszynach o liczbie par biegunów p > 4 wpływ napięć magnetycznych w jarzmach na rozkład pola B{x) w szczelinie jest zwykle pomijalnie mały.

W maszynach prądu przemiennego pole magnetyczne podczas biegu jałowego powstaje bądź tylko pod wpływem przepływu wytwarzanego przez m-fazowy układ prądów okresowo zmiennych w w-fazowym uzwojeniu — jak np. w silniku indukcyjnym, albo tylko pod wpływem przepływu prądu stałego w rozłożonym lub skupionym uzwojeniu wzbudzającym —jak np. w maszynie synchronicznej. W drugim przypadku pole magnetyczne może być wzbudzone także przez zespół magnesów trwałych. Istnieje jednak istotna różnica w zachowaniu się pola magnetycznego powstałego w wyniku prądów wielofazowych w porównaniu z polem wzbudzonym przez zespół wirujących „elektromagnesów” lub magnesów trwałych. Jest ona wyraźnie widoczna w maszynie o gładkiej — tj. meużłobkowanęj — powierzchni rdzenia tej części maszyny, na której nie ma uzwojeń wzbudzających. Pole wytworzone przez prąd stały łub przez wektor namagnesowania nie zmienia wówczas kształtu, tzn. jego rozkład nie zależy od kąta obrotu wirnika względem stojana. Natomiast pole wzbudzone przez symetryczny układ prądów, np. 3-fazowych, wraz ze swym położeniem zmienia kształt co 1/6 podńałki biegunowej — rys. 9.5. Wartość maksymalna indukcji — przy założeniu, że napięcia magnetyczne w rdzeniu są równe zeru — może zmieniać się w stosunku 1:1,155. Jest to zmiana bardzo duża, jeśli chodzi o obliczanie napięć magnetycznych oraz strat mocy w rdzeniu. W przypadku uzwojenia skróconego o całkowitej liczbie q żłobków na biegun i fazę oraz o strefie biegunowo-fazowęj 60^c zmiany indukcji są mniejsze. W maszynie zaś z uzwojeniem o strefie 120°, a także