ГЛАВА ШЕСТАЯ МАГНИТНАЯ ЦЕПЬ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПРИ

ГЛАВА ШЕСТАЯ МАГНИТНАЯ ЦЕПЬ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПРИ ХОЛОСТОМ ХОДЕ. 6. 1 Метод расчета магнитной цепи

Основным магнитным потоком называется поток в воздушном зазоре, приходящийся на один главный полюс машины. Значение определяет значение индуктируемой в обмотке якоря ЭДС. При проектировании МПТ возникает необходимость определения зависимости от тока возбуждения полюсов.

Эта задача решается путем расчета магнитной цепи машины при х. х. , когда ток якоря равен нулю. Вследствие симметрии устройства машины и равенства потоков всех полюсов достаточно рассмотреть магнитную цепь одной пары полюсов. Магнитная цепь машины изображена на рис. 6. 1, причем для каждого полюса штриховой линией показана такая магнитная линия потока , длину которой можно считать средней для всех магнитных линий.

Магнитная цепь может быть рассчитана на основе закона полного тока для средней магнитной линии (рис. 6. 1): где Н – напряженность магнитного поля; dl – элемент длины магнитной линии; - полный ток, охватываемый магнитной линией.

Точное вычисление интеграла на практике затруднительно. Поэтому магнитная цепь разбивается на участки: - воздушный зазор ; - зубцы якоря hz; - спинку якоря La; - полюсы hm; - ярмо Lя; и заменяют интеграл суммой, предполагая, что на протяжении каждого участка Н постоянна.

Тогда вместо интеграла можно написать Отдельные слагаемые последнего соотношения представляют собой намагничивающие силы отдельных участков магнитной цепи, и их сумма – полную намагничивающую силу МПТ на пару полюсов где Fв - полная намагничивающая сила на один полюс.

При расчете магнитной цепи, исходя из заданного значения ЭДС и пропорциональной ей индукции, определяют значение Н на отдельных участках цепи, предполагая при этом, что поток распределяется равномерно по сечениям этих участков, и затем вычисляют их сумму (по последним двум выражениям). Подобный приближенный расчет дает достаточную для технических целей точность.

6. 2 Магнитное поле и намагничивающая сила воздушного зазора Гладкий якорь. Наиболее сложный характер имеет магнитное поле в воздушном зазоре, на который приходится наибольшая часть полной намагничивающей силы (дл 60 -80%). Предположим сначала, что пазы на поверхности якоря и радиальные вентиляционный каналы отсутствуют. На рис. 6. 2 а показан характер магнитного поля в зазоре вдоль окружности якоря, а на рис. 6. 2 б – кривая 1 распределения магнитной индукции на поверхности гладкого якоря на протяжении полюсного деления.

Для расчетный целей кривую 1 заменяют прямоугольником 2 (штриховая линия на рис. 6. 2 б) шириной и высотой, равной действительному значению индукции в средней части зазора. Величина называется расчетной полюсной дугой, она отличается от реальной полюсной дуги bn (рис. 6. 2 а) на некоторое значение зависящее от формы полюсного наконечного.

Расчетная длина якоря Таким образом, индукция в воздушном зазоре и намагничивающая сила воздушного зазора при гладком якоре

Учет влияния пазов и вентиляционных каналов. При наличии на якоре пазов поле над ним ослабевает (рис. 6. 3 а) и кривая магнитной индукции вдоль зазора принимает зубчатый вид (рис. 6. 3 б). Намагничивающая сила будет определяться где зазора. - общий коэффициент воздушного

6. 3 Магнитное поле и намагничивающая сила зубцовой зоны Рассмотрим сечение зубцовой зоны на некотором расстоянии x от корня зуба (рис. 6. 4). Поток на зубцовое деление Часть этого потока Фzx ответвляется в зубец, а остальная часть Фnx - в паз. Вследствие изменения геометрических соотношений и условий насыщения соотношение между этими двумя потоками по высоте зубца также изменяется.

6. 4. Намагничивающие силы сердечника якоря, полюсов, ярма Намагничивающие силы сердечника якоря, полюсов и ярма относительно малы и могут рассчитываться более приближенно. Основной магнитный поток разветвляется в спинке сердечника якоря на две части (рис. 6. 1), и средняя индукция в спинке

Индукция по сечению спинки якоря, а также вдоль магнитной линии на рис. 6. 1 несколько изменяется. Однако намагничивающая сила сердечника якоря относительно мала. Поэтому можно определить по кривым намагничивая значение Ha, соответствующее Ва (последняя формула), и положить Fa=Ha. La. Значение La можно вычислить приближенно по эмпирической формуле.

При известном значении величины воздушного зазора определяется индукция в сердечниках главных полюсов (рис. 6. 1): При неизолированных листах сердечника полюса kc=0, 95. Из кривых намагничивания по значению Bm находятся значения Hm и намагничивающая сила полюса Fm=Hmhm.

Индукция в ярме где lя – длина ярма в осевом направлении. Определив по Вя значение Ня находим F я = H я. L я. Длину средней магнитной линии Lя в ярме также вычисляют по приближенной эмпирической формуле. Выше предполагалось, что пазы в полюсных наконечниках отсутствуют. При наличии таких пазов рассчитывается также намагничивающая сила для зубцового слоя полюсных наконечников.

6. 5. Полная намагничивающая сила и магнитная характеристика машины Сложив вычисленные значения намагничивающих сил участков магнитной цепи, получим намагничивающую силу на один полюс: Если повторить расчет Fв для ряда значений основного потока то можно построить (рис. 6. 6, кривая 1) зависимости или , которые отличаются только масштабами по оси абсцисс.

Такие зависимости называются кривыми намагничивания или магнитными характеристиками машины.