Магнитная несимметрия

Задавшись, например, магнитным потоком Ф15 определяем магнитную индукцию В,=Ф,/5', по кривой намагничивания В (Я) находим напряженность магнитного поля Н j, с помощью закона полного тока для мгновенных значений напряженности и тока HJ = i,w подсчитываем ток i1=Hll/w. Чтобы построить магнитную характеристику, необходимо проделать указанные операции для различных значений магнитного потока в пределах периода его изменения. Поскольку Ф = BS, a i = = Hl/w, магнитная характеристика будет подобна динамической петле гистерезиса.

Второй метод основан на замене реальной «прямоугольной» петли гистерезиса ( 6.43, а) идеализированной петлей ( 6.43,6), которой соответствуют средняя кривая намагничивания и магнитная характеристика, приведенные на 6.43, в и г. Такая замена позволяет получить относительно простые аналитические соотношения, хорошо совпадающие с опытными данными.

6.43. Кривые намагничивания и магнитная характеристика

б) магнитная характеристика Ф (Я) не имеет резкого перелома в точках Ф = + Ф5 и кривая / (/у) оказывается довольно гладкой.

Магнитная характеристика машины. При постоянной скорости вращения якоря и отсутствии тока нагрузки (холостой ход генератора) поток полюса Ф„ и соответствующая ему э. д. с. Е0 зависят только от тока возбуждения /в. Поэтому зависимость ?„ (7В), называемая х а -рактеристикой холостого хода генератора, является также магнитной характеристикой машины Ф0 (/в). Эти характеристики получают либо в результате расчета магнитной цепи, либо из опыта холостого хода генератора.

Характеристики этих н. э., получаемые экспериментально, задаются графиками (или таблицами) или приближенными аналитическими выражениями. Они представляют соответственно нелинейные зависимости тока от напряжения (вольт-амперная характеристика нелинейного сопротивления), потокосцепления или магнитного потока от тока (магнитная характеристика нелинейной индуктивности), заряда от напряжения (электрическая характеристика нелинейной емкости).

1,25-300-2- IP'4 _ ~ 6Т8~ 10е-0,5-Ю-з ~ = 1,87-1 -10-* вб. Расчет для удобства сведен в табл. 2-1. По данным расчета строится магнитная характеристика цепи, показанная на 2-6.

2.25. Универсальная магнитная характеристика

новном магнитной характеристикой, представляющей собой графическое изображение зависимости величины магнитного потока Ф от МДС трансформатора F или намагничивающего тока /ц, пропорционального МДС. Свойства электрических машин часто изображаются графически, так как многие зависимости, и в первую очередь магнитная характеристика, имеют весьма сложное аналитическое выражение. Магнитная характеристика трансформатора, как и других машин переменного тока, дает связь между амплитудными или мгновенными значениями потока и МДС. Зависимость потока от тока может быть получена экспериментально или расчетно. При проектировании пользуются только расчетным путем, поскольку он дает более глубокое представление о свойствах магнитной системы. Магнитная цепь трансформатора рассчитывается на основе закона полного тока. Для замкнутого контура магнитной цепи однофазного трансформатора (см. 2.1) имеем:

2.12. Магнитная характеристика трансформатора и построение кривой намагничивающего тока

Магнитная характеристика. На 4.31, а приведена типичная магнитная характеристика Ф = f(FB) в относительных единицах для

§ 10.2. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ И МАГНИТНАЯ НЕСИММЕТРИЯ

§ 10.2. Электрическая и магнитная несимметрия...... 153

Значительное влияние на процессы преобразования в электромеханических преобразователях оказавают: насыщение, нелинейности других параметров, электрическая и магнитная несимметрия и другие факторы. Все они влияют на форму поля в воздушном зазоре машины. Поэтому целесообразно ввести понятие коэффициента искажения (К„), учитывающего несколько факторов, влияющих на снижение энергетических характеристик машины.

§ 9.2. Электрическая и магнитная несимметрия

§ 92. Электрическая и магнитная несимметрия......................................................193

Распределение обмоток по пазам статора одновременно улучшает теплоотдачу обмоток, позволяет увеличить плотность тока в обмотках возбуждения, компенсационной и добавочных полюсов и довести их до уровней, установленных для статорных обмоток асинхронных машин. При применении шихтованного магнитопровода статора машин постоянного тока уменьшается магнитная несимметрия и повышается коммутационная надежность двигателей в стационарных и динамических режи мах, улучшаются динамические показатели машины при питании от тиристорных преобразователей напряжения.

Ротор явнополюсной СМ имеет магнитную и электрическую несимметрию. Магнитная несимметрия обусловлена различной магнитной проводимостью воздушного зазора по продольной и поперечной осям ротора. Электрическая несимметрия имеет место в том случае, когда ротор имеет только обмотку возбуждения или когда стержни демпферной обмотки расположены только в полюсных наконечниках и объединены по каждому полюсу отдельно. Демпферная обмотка выполняется, как правило, полной и симметричной относительно осей ротора d, q. В соответствии с этим она представляется двумя системами короткозамкнутых контуров. Контуры одной системы имеют магнитную ось, совпадающую с осью d, второй системы — с осью q.

Магнитная несимметрия ротора. Примером наличия в машине только магнитной несимметрии ротора служит синхронный реактивный двигатель без пусковой обмотки и с шихтованным сердечником ротора. При исследовании асинхронного режима синхронных реактивных двигателей без пусковой обмотки могут быть использованы формулы из предыдущих параграфов с учетом того, что комплексные индуктивные сопротивления

вид пусковых характеристик, отметим следующее. Магнитная несимметрия ротора приводит к тому, что кривая момента Мср в отличие от момента АД с симметричным ротором проходит нулевое значение при s > 0, а когда частота вращения равна синхронной, то Мср < 0. Средний момент при синхронной частоте вращения определяется уравнением (11.46), из которого следует, что значение Мср отрицательно и зависит от степени магнитной несимметрии ротора, определяемой разностью синхронных индуктивных сопротивлений по осям d и q, и от активного сопротивления rt обмотки статора. В машинах с не-явнополюсным ротором xq = xd и Л4ср = 0 независимо от значения rt.

то сумма ФА, Фв и Фс в любой момент времени будет равна нулю. Следовательно, трехфазный трансформатор можно выполнить без объединенного стержня для замыкания потоков отдельных фаз. Полученный таким образом симметричный трехстержневой трансформатор ( 2.28, б) можно сделать более компактным, несколько уменьшив длину магнитной цепи, по которой замыкается поток Фв ( 2.28, в). Возникшая при этом небольшая магнитная несимметрия контуров, по которым проходят потоки отдельных фаз, вызывает несимметрию токов холостого хода этих фаз. Однако, как было показано ранее, при нагрузке ток холостого хода оказывает весьма малое влияние на величины токов в первичной и вторичной обмотках.

Уравнительные соединения. В симметричной обмотке вследствие магнитной несимметрии машины токи по параллельным ветвям могут распределяться по-разному. Магнитная несимметрия возникает при эксцентриситете и перекосе якоря, из-за неоднородности материала полюсов и других условий. В результате несимметрии магнитные потоки разных полюсов оказываются неодинаковыми.