264 (28)

OBLICZANIE WYMIARÓW UZWOJEŃ I OBWODU MAGNETYCZNEGO MASZYN PRĄDU PRZEMIENNEGO

Projektowanie obwodu magnetycznego musi się odbywać równolegle z projektowaniem uzwojeń. Tej komplikującej proces obliczeniowy okoliczności nie można uniknąć. Wynika ona bowiem z podstawowej struktury topologicznej maszyny elektrycznej, w której pierścienie elementarnych obwodów magnetycznych i elektrycznych są ze sobą splecione [2]. Ponieważ wymiary jednego z obwodów zależą od wymiarów drugiego, to zawsze występują sytuacje, w których projektując np. obwód magnetyczny, trzeba przyjąć intuicyjnie wymiary np. uzwojenia wirnika. Trafność poczynionych założeń można sprawdzić dopiero w dalszych etapach obliczeń.

W tym rozdziale podano sposób obliczania uzupełniających wymiarów uzwojenia twornika oraz obwodu magnetycznego, na podstawie których możliwe jest następnie obliczenie prądu magnesującego, rezystancji oraz reak-tancji uzwojeń, strat mocy i innych — wymaganych w założeniach projektowych — parametrów użytkowych maszyny.

8.1. Obliczanie wymiarów uzwojenia stojana

Na podstawie wstępnie obliczonej sem — zależności (7.9)+(7.13), obranych wymiarów głównych — punkt 7.2 oraz oszacowanej indukcji maksymalnej w szczelinie — rys. 7.12, z zależności (7.29) i (7.32) oblicza się tzw. efektywną liczbę zwojów szeregowych uzwojenia fazowego stojana

| N,k„,

2y/2fx.l„B_t

(8.1)

Przyjmując założenia co do struktury uzwojenia, tj.: jego rodzaju — tabl.

7.11, liczby żłobków na biegun i fazę — tabl. 7.8, skrótu fł = — cewek, oblicza

się współczynnik uzwojenia , dla podstawowej harmonicznej — np. według zależności (6.56) dla v = 1. Liczbę zwojów szeregowych otrzymaną z zależności

(8.2)

należy zaokrąglić do najbliższej liczby całkowitej podzielnej przez szeregową liczbę cewek uzwojenia fazowego — w przypadku uzwojenia jedno- lub dwuwarstwowego, albo przez liczbę 2cj+c_t — w przypadku uzwojenia mieszanego; przy czym c_; — liczba cewek jednowarstwowych, c₄ — liczba cewek dwuwarstwowych w uzwojeniu fazowym.

Chodzi bowiem o to, żeby liczba zwojów w cewce uzwojenia —• jednowarstwowego

N_a =

a N

M,

(8.3a)

— dwuwarstwowego

(8.3b)

była liczbą całkowitą, przy czym a, liczba gałęzi równoległych dobrana wg wskazówek podanych w p. 6.1,1. W obliczeniach optymalizacyjnych, przy zmianie wymiarów maszyny, zmienia się także liczba zwojów szeregowych N# zmiany te mogą odbywać się tylko skokowo: w uzwojeniu jednowarstwowym co pqja, zwojów oraz w dwuwarstwowym — co 2pq,/a, zwojów. W dużych maszynach, w których zwojność cewki N_c jest mała, skoki te są tak duże, że utrudniają dobór wymiarów głównych przy racjonalnych wartościach indukcji B_t oraz obciążenia liniowego A_s w szczelinie.

Na podstawie skorygowanej liczby zwojów N,, spełniającej warunki wykonania symetrycznego uzwojenia twomika, oblicza się skorygowaną wartość strumienia magnetycznego podstawowej harmonicznej w szczelinie

*.=

E.

4 M/N,k„t

(8-4)

Już w tej fazie obliczeń — przed przystąpieniem do dokładnego obliczenia indukcji maksymalnej — należy sprawdzić, czy — przy założonych na wstępie wymiarach głównych — indukcja B_t w szczelinie nie będzie zbyt odbiegać od uprzednio założonej oraz odpowiednio skorygować długość i średnicę rdzenia tak, żeby iloczyn

(8.5)

S *4

2B_t

oraz żeby założony przy wstępnym doborze wymiarów parametr wyzyskania maszyny a nie zmienił się, a zwłaszcza nie zwiększył o więcej niż np. 5%.

W sytuacjach, w których przy całkowitej liczbie N_a nie można dobrać racjonalnych wymiarów głównych i dobrze wyzyskać rdzenia pod względem magnetycznym (gdyż możliwe zmiany liczby zwojów N_t są zbyt duże), należy

zastosować ułamkową liczbę zwojów N_a -i[f przy czym keR,. Można to osiągnąć stosując albo cewki półtorawarstwowe (rys. 6.1c), albo jednakową