Якорь; 6 — главный полюс; 7 — добавочный полюс
Характеристики машин постоянного тока определяются системой возбуждения: независимой, параллельной, последовательной или смешанной. При этом обмотка возбуждения служит для создания основного магнитного потока машины. Для получения требуемых характеристик машины постоянного тока необходимо знать свойства магнитной системы машины, которые, в свою очередь, зависят от применяемых материалов и геометрии магнитопровода. Эти свойства описываются магнитной характеристикой машины Ф 
= f(F 
), получаемую либо расчетным путем (на стадии проектирования машины), либо экспериментально (для существующих электромашин).
Расчет магнитной цепи машины постоянного тока
В предлагаемой работе по заданным исходным данным необходимо рассчитать магнитную цепь машины постоянного тока (МПТ) и построить его магнитную характеристику. При этом должны быть выполнены и представлены следующие элементы:
- расчет магнитной цепи для номинального режима;
- таблица с результатами расчета для 0,5; 0,75; 0,9; 1; 1,1; 1,25 - Ф 
Н
(от номинального значения магнитного потока в воздушном зазоре);
- магнитная характеристика МПТ;
- расчет коэффициента насыщения магнитной цепи, определенный аналитически и графически;
- эскиз магнитной цепи, вариант исполнения определяет задание преподавателя.
Намагничивающая сила обмотки возбуждения машины постоянного тока создает магнитный поток, который замыкается через участки машины, образующие магнитную цепь. Участками магнитной цепи являются: станина (ярмо), сердечники полюсов (включая полюсные наконечники), сердечник якоря и его зубцовый слой, воздушный зазор между полюсными наконечниками и якорем.
|
|
|
Основным магнитным потоком Ф 
называется поток в воздушном зазоре 
, приходящийся на один главный полюс машины. Величина Ф определяет значение индуцируемой в обмотке якоря ЭДС.
При проектировании машины постоянного тока возникает необходимость определения зависимости Ф от тока возбуждения полюсов. Эта задача решается путем расчета магнитной цепи машины при холостом ходе, когда ток якоря Ia = 0. Вследствие симметрии устройства машины и равенства потоков всех полюсов достаточно рассмотреть магнитную цепь одной пары полюсов (рисунок 2.2).
а) б) в)
Рис. 2.2. Магнитные системы МПТ:
А) 2-х полюсная; б) 4-х полюсная; в) 6-и полюсная
На рис.2.2. изображены магнитные системы машин постоянного тока с разным числом главных полюсов. Во всех случаях магнитная система представляет собой разветвленную симметричную цепь. Магнитный поток каждого полюса разделяется на две равные части и направляется к двум соседним полюсам. Каждая часть потока проходит последовательно по участкам магнитной цепи машины, составляющей её расчетную часть.
|
|
|
На рис.2.3. показана расчетная часть магнитной цепи четырехполюсной машины, на которой видны все её участки: воздушный зазор ( 
), зубцы якоря (hz ), спинка якоря (La), полюсы (hm), ярмо (L я).
Рис.2.3. Расчетная часть магнитной цепи машины постоянного тока
Для каждого полюса штриховой линией показана такая магнитная линия потока Ф 
, длину которой можно считать средней для всех магнитных линий, и тогда магнитную цепь можно рассчитать на основе закона постоянного тока для средней магнитной линии по формуле (1)
, (1)
где Н - напряженность магнитного поля;
dl- элемент длины магнитной линии;
i- полный ток, охватываемый магнитной линией.
Точные вычисления линейного интеграла (1) на практике затруднительны. Поэтому магнитную цепь разбивают на участки: воздушный зазор (d), зубцы якоря (hz), спинка якоря (La), полюсы (hm), ярмо (L я) и заменяют интеграл суммой, предполагая, что на протяжении каждого участка Н постоянна.
Тогда вместо равенства (1) получим:
(2)
|
|
|
где 
, hz , La , hm , L я – показанные на рис.1.3. геометрические размеры, равные длинам отрезков средней магнитной линии;
Н , Hz , Ha , Hm , H я – напряженности магнитного поля на соответствующих участках;
w в – число витков обмотки возбуждения на полюсе;
i в – ток возбуждения.
Левая часть уравнения (2) представляют собой падения магнитного напряжения участков цепи, а их сумма – полное падение магнитного напряжения машины, равное сумме магнитных напряжений всех участков магнитной цепи на пару полюсов.
Для каждого участка магнитной цепи магнитное напряжение F = H · l, тогда (2) можно записать в виде:
(3)
где F в – сумма магнитных напряжений всех участков цепи на один полюс.
Расчет магнитной цепи производят исходя из заданного значения ЭДС Еа и пропорциональной ей индукции в зазоре В , путем определения значения Н на отдельных участках цепи. Вводится допущение, что поток распределяется равномерно по сечениям этих участков, и затем вычисляют сумму (2) или (3).
При проектировании МПТ сечения участков магнитной цепи выбираются обычно таким образом, чтобы при номинальном режиме значения индукции находились в пределах, указанных в таблице 1.
При изготовлении полюсов из холоднокатаной стали допускается увеличение индукции в полюсе В m = 1,8Т.
|
|
|
Плотность потока в медной обмотке возбуждения обычно находится в пределах 2,0 – 3,5 А/мм2, а в алюминиевых обмотках примерно на 20% меньше.
Таблица 1
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 360; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!