2. 1 Расчет магнитной цепи при холостом ходе (стр. 3 из 11)
Высоту паза hп1 и другие линейные размеры в формулы (18) и (20) подставляют в метрах, Вδ - в теслах и НZ1 - в амперах на метр; суммарная длина пакетов сердечника lст определяют по формуле:
(21)Для машин небольшой мощности, имеющих полузакрытые пазы, зубец по большей части своей высоты имеет прямоугольную форму, и в этом случае ВZ1 и НZ1 определяют для сечения, расположенного на 1/2 высоты hп1.
При нахождении HZ1, соответствующего полученному значению индукции, используют кривые намагничивания стали, из которой выполнена магнитная система статора. У выпускаемых в настоящее время синхронных машин магнитопроводы статора выполняют из горячекатаных сталей марок 1211 для машин мощностью до 100 кВт и 1511, 1512, 1413 для более мощных машин.
При разработке новых машин возможно также применение изотропных холоднокатаных сталей, имеющих лучшие магнитные характеристики по сравнению с горячекатаными. Для машин относительно небольшой мощности целесообразно применение сталей марки 2013 или 2312, а для более мощных машин - марки 2411.
При значениях ВZ1≤1,8 Тл для горячекатаной стали и ВZ1≤1,9 Тл для холоднокатаной стали HZ1 для выбранной марки стали определяют по основным кривым намагничивания [5, приложение 1]. При больших значениях индукции необходимо учитывать, что из-за насыщения зубцов часть потока будет ответвляться в пазы и вентиляционные каналы. Напряженность HZ1 в этом случае для выбранной марки стали определяют по индукции ВZ1 с помощью кривых [5, приложение 2], построенных для различных отношений площади воздушных частей к площади зубцов в данном сечении:
(22)2.1.3 Магнитное напряжение для спинки статора
Магнитное напряжение для спинки статора, А,
(23)где La - длина магнитной линии в спинке статора, м:
(24)ξ - коэффициент, выбираемый по рис. 8 и учитывающий неравномерное распределение индукции по поперечному сечению спинки статора; Hа - напряженность магнитного поля в спинке статора, А/м.
Напряженность На определяют в соответствии с индукцией Ва по той же кривой намагничивания, что и для зубцов статора:
(25) 
Рис. 8. Зависимость коэффициента ξ от индукции в ярме
2.1.4 Магнитное напряжение зубцов ротора
Магнитное напряжение зубцов ротора, А,
(26)Высота зубца ротора, м (см. рис. 9),
(27)Напряженность магнитного поля зубцов определяют из кривой намагничивания стали ротора по индукции в зубце ВZ2. Для роторов крупных синхронных машин для полюсов применяют сталь Ст. 3.
Рис. 9. Демферная (пусковая) обмотка:
а - расположение обмотки на полюсе; б - продольно-поперечная обмотка; в - продольная обмотка
У машины небольшой мощности полюсы изготавливают из стали 1211. Соответствующие кривые намагничивания даны в [5, приложение 1]. Индукцию ВZ2, Тл, и соответствующую ей напряженность магнитного поля НZ2 определяют для одного сечения зубца ротора, расположенного от коронки зубца на расстоянии 1/3hZ2:
(28)где ширина зубца, м,
(29)При ВZ2>1,8 Тл необходимо учитывать потоки, вытесняемые в паз, так же как это было показано для зубцов статора.
2.1.5 Магнитное напряжение полюса
Магнитное напряжение полюса, А,
(30)где
- расчетная длина силовой линии в полюсе, м; Нm - напряженность поля у основания полюса, А/м.Напряженность поля Нm определяют из кривой намагничивания по индукции в основании полюса Вm.
При определении индукции Вm следует, исходя из найденных размеров полюса (см. рис. 10), произвести уточнение потока рассеяния Фσ. Поток рассеяния Фσ можно подразделить на три составляющие (рис. 11):
1) поток рассеяния между внутренними поверхностями сердечников полюсов (линия 1);
2) поток рассеяния между внутренними поверхностями полюсных наконечников (линия 2);
3) поток рассеяния между торцевыми поверхностями полюсов (линия 3). В соответствии с этим Фσ, Вб, можно найти по следующему выражению:
(31)где
- расчетная длина сердечника полюса, м; 
- удельная магнитная проводимость для потока рассеяния на одну сторону полюса. 
Рис. 10. Размеры ротора синхронной явнополюсной машины
Рис. 11. К расчету потоков рассеяния полюсов
Удельная проводимость рассеяния между внутренними поверхностями сердечников полюсов:
(32)
Удельная проводимость рассеяния между внутренними поверхностями полюсных наконечников:
(33)
Удельная проводимость рассеяния между торцевыми поверхностями:
(34)
Здесь принято
<0,025 первым членом в (33) пренебрегают.Индукция, Тл,
(35)Если индукция Вm в основании полюса превышает 1,6 Тл, то следует проводить уточненный расчет, учитывающий изменение потока по высоте полюса. Для этого определяют потоки в трех сечениях полюса: у его основания Фm=Ф+Фσ, у полюсного наконечника
и в среднем сечении 
Деля эти потоки на площадь поперечного сечения полюса, определяют индукции, а затем и магнитные напряженности 
Расчетное значение напряженности полюса определяют по приближенной формуле:
(36)2.1.6 Магнитное напряжение стыка между полюсом и ярмом ротора
Магнитное напряжение стыка между полюсом и ярмом ротора определяют по индукции в основании полюса Вm, А:
(37)2.1.7 Магнитное напряжение в остове или ободе ротора
Магнитное напряжение в остове или ободе ротора, А,
(38)где
- длина магнитной линии в остове, м; Нj - напряженность магнитного поля, А/м, определяемая по кривой намагничивания, исходя из индукции Вj.Индукция в остове или ободе магнитного колеса, Тл, с некоторым приближением может быть определена так:
(39)При нешихтованном ободе kcp=1.
Обычно в средних и крупных машинах магнитное напряжение Fj относительно мало и при расчете магнитной цепи не учитывается.
Просуммировав магнитные напряжения всех участков магнитной цепи, определяют МДС обмотки возбуждения на один полюс при холостом ходе:
(40)Проделав подобный расчет для ряда значений ЭДС, получают характеристику холостого хода Е=f(Ff0). Для расчетов можно задаваться следующими значениями ЭДС: 0,5; 1,1; 1,2 и 1,3∙Uном.ф. Полученные результаты сводят в таблицу (см. пример расчета в [5, стр. 564] или в [2, стр. 344]). Характеристику холостого хода целесообразно выразить в относительных единицах и сравнить ее с нормальной характеристикой. При переводе в относительные единицы значение ЭДС в вольтах делят на нормальное фазное напряжение. Для МДС обмотки возбуждения за базовое значение принимают МДС, соответствующую нормальному фазному напряжению Uном.ф, и к ней относят остальные значения МДС.