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 тока в проводе, лежащем в пазу сердечника, с внешним магнитным полем, приложена главным образом не к проводу, а к зубцам, образующим стенки паза.

Рис. 11.5 Электромагнитные силы на зубцах ротора

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 м_r и паз между этими зубцами высотой h_z и длиной l_i. При отсутствии тока в проводнике пондеромоторные силы.

F₁ = F₂ ? 0,5 м₀ (м_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 м₀ (м_r — 1) l_i h_z [(H₀ + H)² — (H₀ — H)² ] =2 м₀ (м_r — 1) H₀ H l_i h_z =м₀ (м_r — 1) H₀ l(11.15).

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

F_пр ? м₀ H₀ l_i i (11.16).

т. е. она в м_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.