Расчет демпферной (пусковой) обмотки

Демпферную (пусковую) обмотку размещают в пазах полюсных наконечников ротора (рис. 10.20, ). Эта обмотка в генераторах служит для ослабления обратного синхронного поля при несимметричной нагрузке, успокоения качаний ротора, предотвращения динамических перенапряжений при несимметричных коротких замыканиях и повышения электродинамической стойкости. В двигателях эта обмотка необходима для асинхронного пуска и успокоения качаний ротора.

Расчет демпферной обмотки заключается в определении количества и размеров стержней обмотки, а также размеров короткозамыкающих сегментов. Короткозамыкающие сегменты замыкают все стержни с торцов полюса и соединяются с сегментами соседних полюсов, образуя кольцо (рис. 10.20, ). В этом случае демпферная обмотка носит название продольно-поперечной. Если сегменты соседних полюсов не соединяются между собой (рис. 10.20, ), то обмотка называется продольной. Наиболее часто применяют продольно-поперечные демпферные обмотки.

Рис. 10.20. Демпферная (пусковая) обмотка:

а — расположение обмотки на полюсе;

б — продольно-поперечная обмотка; в — продольная обмотка

Для машин общего назначения число стержней на полюс выбирают обычно в пределах от 5 до 10. Стержни выполняют из меди или латуни круглого сечения. Чаще всего демпферную (пусковую) обмотку выполняют из медных стержней. Стержни из латуни применяют в тех случаях, когда необходимо получить большие значения начального пускового момента у синхронных двигателей. Иногда для повышения пускового момента обмотку изготовляют из разнородных материалов — крайние стержни клетки делают из латуни, а остальные — из меди. Поперечное сечение всех стержней, расположенных на полюсе, принимают равным 0, 15…0, 35 сечения меди обмотки статора, приходящейся на полюс. Исходя из этого, сечение стержня

. (10.55)

Коэффициент в скобках (10.55) для генераторов принимается равным 0, 15…0, 25, для двигателей 0, 25…0, 35.

Диаметр стержня

(10.56)

округляют до размера, кратного 0, 5 мм.

Зубцовый шаг на роторе

, (10.57)

где — расстояние между крайним стержнем и краем полюсного наконечника: м.

Кроме выполнения основной своей задачи демпферная обмотка снижает амплитуды гармоник магнитного поля, обусловленных зубчатостью статора. Эти гармоники и вызывают пульсацию ЭДС в обмотке статора и образуют токи и добавочные потери в самой демпферной обмотке. Для того чтобы демпферная обмотка наилучшим образом выполняла свои задачи, при ее проектировании следует соблюдать следующие требования.

В генераторах для уменьшения, добавочных потерь и искажения ЭДС желательно иметь зубцовый шаг на роторе возможно более близким к зубцовому шагу статора . Если число пазов на полюс и фазу в статоре — целое число, или, , или , то .

Для исключения из кривой ЭДС высших гармонических, обусловленных зубчатостью статора, необходимо иметь:

; (10.58)

, (10.59)

где — число стержней в полюсе; — целое число, близкое к ().

При достаточно высокой дробности зубцовые гармонические в кривой ЭДС не проявляются, поэтому при можно принимать .

Исходя из этого необходимо найденное в (10.59) значение зубцового шага проверить на соответствие указанным требованиям и в случае их невыполнения сделать пересчет, задавшись другими значениями и .

В двигателях для уменьшения добавочных потерь и исключения «прилипания» ротора число стержней и их шаг выбирают так чтобы

;

(10.60)

Пазы на роторе выбирают круглые, полузакрытые. Диаметр паза , мм, равен . Ширина шлица паза мм, высота мм. В дальнейшем при расчете параметров и пусковых характеристик раскрытие паза может быть уточнено.

Длина стержня , м, предварительно может быть принята равной:

. (10.61)

Окончательно длину стержня устанавливают при разработке конструкции.

Сечение короткозамыкающего сегмента выбирают примерно равным половине сечения стержней одного полюса:

.

По найденному сечению выбирают стандартную полосовую медь (см. табл. П3.6) толщиной не менее [2].