Материал: Туровский Я. Техническая электродинамика

поля, имеет также и в этом случае направление, нор­

(8-16)

где В2 — индукция в стали, параллельная граничной по­ верхности.

Этим же объясняется разгрузка от механических уси­ лий проводников с током, расположенных в стальных экранах либо пазах электрических машин.

8-4. СИЛЫ В ОБМОТКАХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Силы и механические напряжения в обмотках электриче­ ских машин можно разделить на две основные группы: силы в лобовых соединениях обмоток и силы в пазовой части обмоток. Первые силы считают обычно более опас­ ными, и поэтому они лучше исследованы. По этому во­ просу существует богатая теоретическая и техническая литература {Л. 5-2, 5-6, в-3, 8-6—'8-10 и др.]. Основные положения для расчета поля лобовых соединений были приведены в § 5-6.

Здесь ограничимся рассмотрением проблемы сил {Л. 8-9], выступающих в пазовой части обмоток электри­ ческих машин. Эти силы создают не только механиче­ ские напряжения в клиньях и изоляции катушек, но так­ же могут быть причиной колебаний проводников в пазу, ведущих к постепенной порче и эрозии изоляции.

1. Основные положения

Одним из важных факторов, затрудняющих анализ явле­ ния, является насыщение зубцов, которое может в зна­ чительной степени влиять на величину, распределение и направление усилий короткого замыкания в зоне пазов. Выведем формулы, связывающие эти силы со степенью насыщения зубцов. Известно, что поперечная индукция в пазу (рис. 8-5) в критический момент короткого замы­ кания может достигать больших значений и вызывать значительное поперечное насыщение зубцов. Это насы-

407

Щение может быть настолько большим, что полузакры­ тые пазы действуют как открытые. Поэтому здесь огра­ ничимся анализом только этого случая. Явление насы­ щения зубцов учтем, введя конечную и постоянную маг­ нитную проницаемость стали. Это упрощение справедли­ во потому, что при значительных насыщениях магнитная проницаемость стали меняется относительно мало при изменениях индукции. Средние зубцы короткозамкнутой фазы имеют, как это видно из рис. 8-5, одинаковое на-

за насыщения зубцов относится к крайним зубцам фазы. Он может быть, следовательно, сведен к симметричному случаю с некоторым средним насыщением, так как будет отличаться от предыдущего, более простого случая толь­ ко небольшими изменениями коэффициента зеркального изображения (рис. 5-8 и 8-6).

Согласно результатам анализа зеркальных изображе­ ний токов в сложных системах со сталью (гл. 5, рис. 5-8) магнитное поле, образованное в пазу действительной си­ стемой токов, можно изобразить фиктивной системой токов, расположенных в воздушном пространстве, как на рис. 5-8,6. При принятии проницаемости стали равной бесконечности все изображения токов будут иметь то же значение, что и действительные токи. Однако в действи­

насыщение ярма является иным, чем насыщение зубцов, поэтому на рис. 8-6 коэффициент зеркального изображе­ ния в ярме обозначен Mj.

В общем случае в трехфазной обмотке с укорочен­

408

ки соседних фаз. Сначала рассмотрим первый случай, который включает в себя также обмотки с диаметраль­ ным шагом. Полагаем при этом, что паз имеет 'беско­ нечную длину.

Если полагать, что во всех проводниках паза протекает практически один и тот же ток, паз с конечным числом проводников может быть замещен некоторой идеальной системой, показанной на рис. 8-6, в которой ток с мгно-

• • • • M2di Mdi'Adi у Mai M2ai--M* Jt dxdy = d ix

X I X I X IX XIX X,

у/. Х\У XlxVlxXlx xlx хГ

MjMdiMjdi MjMdi-- -MjM" Jdxdy

Рис. 8-6. Воздействие поля зеркальных изображе­ ний тока на единицу сечения проводников в пазу [Л. 8-9].

409

силы, направленные вверх, а все токи, расположенные

fi^Hoiiiz/2nd.

Следовательно, мгновенная сила взаимодействия на единицу поверхности проводников в пазу в точке (О, у) на оси у составляет согласно рис. 8-6:

410