Магнитное поле синхронной машины при холостом ходе

При холостом ходе магнитное поле создается током, протекающим по обмотке возбуждения. Наибольший интерес представляет магнитное поле в воздушном зазоре, так как от характера распределения этого поля зависит форма ЭДС обмотки статора.

Картина магнитного поля в воздушном зазоре явнополюсной синхронной машины представлена на рис. 5.3. Кривая распределения радиальной составляющей индукции поля в воздушном зазоре имеет уплощенный характер. Для характеристики поля вводится понятие коэффициента формы поля , представляющего отношение амплитуды основной гармоники к индукции поля на оси полюса ,

.

Коэффициент формы поля является сложной функцией геометрических размеров магнитной цепи на участке воздушного зазора:

.

Эта зависимость может быть получена на основе расчета магнитного поля при холостом ходе.

При проектировании синхронных машин принимаются меры к тому, чтобы кривая распределения индукции приближалась к синусоиде. Для этого ширину полюсного наконечника принимают в пределах

и выполняют скос полюсных наконечников на краях, чтобы . При этих условиях распределение поля в зазоре приближается к синусоидальному, и высшие гармоники ЭДС, наводимой полем в обмотке статора, относительно малы. Кроме того, их дополнительно уменьшают соответствующим укорочением шага и распределением обмотки. Поэтому классическая теория синхронных машин оперирует с первыми гармониками индукции магнитного поля и ЭДС обмотки статора.

В неявнополюсных синхронных машинах воздушный зазор равномерный. Поэтому синусоидальное распределение поля может быть получено за счет соответствующего распределения МДС обмотки возбуждения.

МДС, образуемая этой обмоткой, имеет вид ступенчатой кривой, приближающейся по форме к трапеции (рис. 5.4). При равномерном зазоре можно считать, что кривая индукции повторяет кривую МДС,

.

Раскладывая ее в ряд Фурье, получим для первой гармоники

,

где - коэффициент распределения для первой гармоники МДС; - электрический угол между осями соседних пазов ротора.

Следовательно, коэффициент формы поля

.

Если обмотка возбуждения занимает примерно полюсного деления, то коэффициент формы мало отличается от единицы, так как поле получается близким к синусоидальному.