Роль зубцов сердечника в наведении ЭДС и создании электромагнитного момента

Как известно, поверхности сердечников статора и ротора со­стоят из зубцов и пазов, при этом пазовые стороны обмоток рас­положены в пазах, где магнитная индукция намного меньше, чем в зубцах. Однако условия наведения ЭДС в обмотке не меняются и остаются такими же, как если бы пазовые стороны обмотки были расположены на гладкой поверхности сердечника. Объясняется это свойством непрерывности магнитных линий. Согласно этому свойству, магнитные линии вращающегося магнитного поля пере­водят из одного зубца в другой и пересекают пазовые проводники обмотки, лежащие в пазах между зубцами, наводя в них ЭДС.

Интересно отметить, что электромагнитная сила, возникающая при взаимодействии

Рис. 11.5 Электромагнитные силы на зуб­цах ротора

тока в проводе, лежащем в пазу сердеч­ника, с внешним магнитным полем, приложена главным образом не к проводу, а к зубцам, образующим стенки паза. Это явление переноса механических сил с проводов на зубцы объясняется воз­никновением пондеромоторных сил, которые появляются в магнитном поле на гра­нице раздела двух сред с разной магнитной про­ницаемостью и всегда направлены от среды с большей магнитной про­ницаемостью к среде с меньшей магнитной про­ницаемостью (в рассмат­риваемом случае из зуб­ца в паз).

Для пояснения этого явления рассмотрим два зубца с напряженностью поля Н₀ в каждом и отно­сительной магнитной проницаемостью μ_r и паз между этими зуб­цами высотой h_z и длиной l_i. При отсутствии тока в проводнике пондеромоторные силы

F₁ = F₂ ≈ 0,5 μ₀ (μ_r - 1) H₀² l_i h_z, (11.12)

а результирующая пондеромоторная сила F_п = F₂ – F₁ =0 (рис. 11.5, а).

С появлением тока I в проводнике напряженность Н₁ поля в левой стенке паза уменьшится, а напряженность H₂ в правой увеличится (рис. 11.5, б):

H₁ = H₀ — H; H₂ = H₀ + H, (11.13)

где

H ≈ i / (2h_z) (11.14)

- напряженность поля от тока i.

В этом случае с учетом (11.13) и (11.14) результирующая пон­деромоторная сила (Н), действующая на стенку правого зубца,

F_п = F₁ – F₂ ≈ 0,5 μ₀ (μ_r – 1) l_i h_z [(H₀ + H)² – (H₀ - H)² ] =2 μ₀ (μ_r – 1) H₀ H l_i h_z =

= μ₀ (μ_r – 1) H₀ l_i i (11.15)

Сила (Н), действующая непосредственно на проводник в пазу,

F_пр ≈ μ₀ H₀ l_i i (11.16)

т. е. она вμ_r – 1 раз меньше силы, действующей на зубец сердечника.

При реальных значениях магнитной индукции в зубцах сер­дечника сила, действующая на зубец F_п, в 50—100 раз больше силы, действующей на проводник, расположенный в пазу F_np.

Контрольные вопросы

1. Из каких участков состоит магнитная цепь асинхронной машины?

2. Какова цель расчета магнитной цепи асинхронной машины?

3. Как влияет выбор значения магнитной индукции в воздушном зазоре на свойства асинхронного двигателя?

4. Какие марки листовых электротехнических сталей применяют в асинхрон­ных двигателях?

5. Что учитывает коэффициент воздушного зазора?

6. Как определить коэффициент магнитного насыщения?

7. Чем обусловлены индуктивные сопротивления рассеяния обмоток статора и ротора асинхронного двигателя?

8. Почему электромагнитные силы в асинхронном двигателе приложены глав­ным образом к зубцам сердечника, а не к проводам обмотки?

ГЛАВА 12