Меню

Коэффициент насыщения магнитной цепи машины постоянного тока

Расчет магнитной цепи машины постоянного тока

date image2014-02-02
views image3302

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Смешанная (лягушечья) обмотка

Секции этой обмотки представляют собою комбинацию простых обмоток (петлевой и волновой), рис. 173 , а. Эта обмотка применяется для машин большой мощности. В этой обмотке уравнительные соединения не нужны.

В роли уравнителя первого рода служит секция волновой обмотки, в роли уравнителя второго рода служит секция петлевой обмотки.

Расчет магнитной цепи машины постоянного тока сводится к тому, чтобы определить намагничивающую силу необходимую для создания в воздушном зазоре потока , который создает заданную ЭДС в обмотке якоря.

Магнитную цепь обычно рассчитывают на пару полюсов. Так как участки магнитной цепи имеют различное сечение и выполнены из различных материалов то считают, что на каждом участке напряженность магнитного поля постоянная.

При расчете магнитной цепи рассматривают следующие участки:

  1. воздушный зазор — ,
  2. зубцовая зона якоря — ,
  3. спинка якоря — ,
  4. полюса — ,
  5. ярмо станины — .

Магнитная цепь на пару полюсов представлена на рис. 174.

1. Расчет магнитного напряжения воздушного зазора.

При зубчатом якоре индукция имеет сложный характер (рис…). Действительную картину магнитной индукции заменяют равновеликим прямоугольником ( ), где

— расчетная величина полюсной дуги

— расчетный коэффициент полюсной дуги

Распределение индукции вдоль оси представлено на рис. 176.

Где: — длина полюса,

— расчетная длина якоря,

— длина без вентиляционных каналов.

Поток , откуда , т.к. , то магнитное напряжение гладкого якоря равно .

Зубчатый якорь при расчете приводят к гладкому, при этом , где — расчетная величина зазора, — коэффициент зазора

, тогда магнитное напряжение зубчатого якоря определится

2. Магнитное напряжение зубцовой зоны, рис. 177.

Магнитное напряжение зубцовой зоны рассчитывают на одно зубцовое деление.

Считается, если индукция зубца Тл, то весь поток зубцового деления проходит через зубец, а если Тл , то часть потока проходит через зазор, т.е. .

Разделим это выражение на , получим , где

— расчетная величина индукции, — реальная индукция зубца,

— индукция в пазу. Запишем , так как

, то , где — зубцовый коэффициент.

По этой формуле строится зависимость при различных коэффициентах ., рис. 178

По заданной определяется и (точка ).

Расчетная индукция исходит из того, что весь поток зубцового деления проходит через зубец, т.е. .

Находим расчетную индукцию для трех значений зубца ( ) при различных коэффициентах (рис…).

Зная марку стали, определяем напряженность для трех значений зубца.

, определяем расчетную напряженность зубца.

Магнитная напряженность зубцовой зоны

3. Магнитное напряжение спинки якоря.

, индукция спинки якоря .

Для данной марки стали определяем .

Магнитное напряжение спинки якоря , где

4.Магнитное напряжение полюсов и ярма.

Поток полюса где — поток рассеяния,

Индукция полюса , зная материал полюса по .

Магнитное напряжение полюса .

Поток ярма индукция ярма

Магнитное напряжение ярма , где

Определяем намагничивающую силу на пару полюсов , по заданной ЭДС определяем поток ,

Задавшись различными значениями потока определяем и стоим кривую намагничивания, рис. 179.

Где , коэффициент насыщения.

получим характеристику холостого хода, зная и

Итак, рассчитав магнитную цепь на пару полюсов, определяем намагничивающую

силу необходимую для проведения заданного магнитного потока по всем участкам магнитной цепи.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Насыщение — магнитная цепь

Насыщение магнитной цепи вызывает уплощение кривой поля; соответственно при повышенной индукции магнитное сопротивление зубцов по середине полюсного деления больше, чем по краям. Для облегчения расчета в приложениях 8 — 10 приведены таблицы намагничивания Hf ( B) для зубцов статора и ротора, вычисленные с учетом уплощения поля; эжи таблицы используют при расчете магнитного напряжения участка зубцов. При расчете магнитной цепи условно принимают среднюю длину пути магнитного потока в спинке статора или ротора; в действительности длина этих путей различна — максимальная по краям полюсного деления и минимальная посередине. Соответственно неравномерно распределяется индукция. [1]

Читайте также:  Электромагниты постоянного тока тяговы

Насыщение магнитной цепи дает резкое возрастание магнитного напряжения по длине сердечника [ см. отрезок В В кривой г р ( /), а также кривую на рис. 9 — 8 6 z f ( x) при х е ], что вызывается сильным увеличением его магнитного сопротивления. [2]

Насыщение магнитной цепи уменьшает первую гармонику продольного поля. При определении Faa и Faq насыщение обычно учитывают приближенно введением поправочных коэффициентов Xrf и Wg, значения которых в зависимости от степени насыщения, выраженной отношением FUSC / F. [3]

Насыщение магнитной цепи вызывает уплощение кривой поля; соответственно при повышенной индукции магнитное сопротивление зубцов по середине полюсного деления больше, чем по краям. Для облегчения расчета в приложениях 8 — 10 приведены таблицы намагничивания Hf ( B) для зубцов статора и ротора, вычисленные с учетом уплощения поля; эти таблицы используют при расчете магнитного напряжения участка зубцов. Соответственно неравномерно распределяется индукция. [4]

Насыщение магнитной цепи уменьшает первую гармонику продольного поля. [6]

Вследствие насыщения магнитной цепи результирующее магнитное поле машины несколько ослабляется. [8]

Степень насыщения магнитной цепи определяется видом магнитной характеристики Ф f ( F) и расположением на ней рабочей точки. [9]

Пренебрежение насыщением магнитной цепи и потерями в стали позволяет пользоваться линейной зависимостью между потоками и МДС. [10]

Так как насыщение магнитной цепи значительно снижает коэффициент передачи, то работа ЭМУ с самовозбуждением определяется обычно прямолинейной частью характеристики холостого хода. [12]

Так как насыщение магнитной цепи сильно снижает коэффициент усиления, то самовозбуждающийся электромашинный усилитель работает обычно на прямолинейной части холостого хода. [14]

Так как насыщение магнитной цепи сильно снижает коэффициент усиления, то самовозбуждающийся электромашинный усилитель работает обычно ни прямолинейной части холостого хода. [15]

Источник



2.4. Магнитная цепь машины постоянного тока

Ток, проходящий по обмотке возбуждения, создает м.д.с. F. Она обусловливает магнитный поток Ф, который замыкается че­рез участки машины, образующие ее магнитную систему. Сюда входят (рис.2.12.): воздушный зазор δ; зубцовый слой hз; спинка сердечника якоря Lя; полюса hпи ярмо Lяр. Магнитный поток каждого полюса разделяется на две равные части и направляется одновременно к двум соседним полюсам.

Рис. 2.12. Магнитная цепь машины постоянного тока

В соответствии с законом Ома, применительно к магнитной цепи величина магнитного потока Ф прямо пропорциональна м.д.с. F и обратно пропорциональна сумме магнитных сопро­тивлений Rm всех участков магнитной цепи:

где ФS — поток рассеяния между полюсами.

Величина основного (полезного) магнитного потока, необхо­димая сила наведения в обмотке якоря требуемой э.д.с., опреде­ляется по формуле (2.2.)

Необходимая м.д.с. для создания в магнитной цепи требуе­мого магнитного потока определяется расчетом магнитной цепи.

Так как магнитная цепь машины состоит из пяти участков, отли­чающихся как размерами, так и свойствами материалов, из кото­рых они изготовлены, то рассчитывают магнитные напряжения для каждого участка цепи в отдельности. Затем, сложив резуль­таты, получают значение м.д.с. всей магнитной цепи в расчете на пару полюсов:

Читайте также:  Какая величина тока признана порогом отпускания

где Fδ — магнитное напряжение воздушных зазоров;

Fз — магнитное напряжение зубцовых зон;

Fя — магнитное напряжение сердечника якоря;

Fп — магнитное напряжение сердечников полюсов;

Fяр — магнитное напряжение ярма.

Основное значение здесь имеет магнитное напряжение воздуш­ного зазора, которое вычисляется по формуле

где Нδ — напряженность магнитного поля, А/м;

Вδ. — магнитная индукция, mл;

δ — воздушный зазор, м;

μ=4π·10 -7 — магнитная проницаемость вакуума, гн/м;

Кδ — коэффициент зазора, учитывающий увеличение магнитного сопротивления вследствие зубчатой поверхности якоря (Кδ = 1,15 — 1,3).

Магнитное напряжение остальных участков магнитной цепи, выполненных из стали, определяется по формуле

Напряженность магнитного поля на различных участках цепи определяется по магнитной индукции, подсчитываемой по фор­муле

где Фх — магнитный поток на участке, вб;

Sх — площадь поперечного сечения участка, м 2 .

Зная величину магнитной индукции участка, по кривым на­магничивания определяют напряженность магнитного поля. Та­ким образом, в соответствии с рис.2.12. и формулой (2.19.) маг­нитодвижущая сила на пару полюсов будет

Число витков в катушке возбуждения wB, располагаемой на полюсе, определяется из отношения м. д. с. F к току в обмотке возбуждения iи:

Величина тока в обмотке возбуждения, включенной параллельно обмотке якоря, обычно не превышает 1-5% номинально­го тока якоря. В последовательной обмотке возбуждения проте­кает ток якоря.

О магнитных свойствах машины судят по так называемой кривой намагничивания Ф=f(F). Для ее построения берут несколько значений магнитного потока, например, 0,5 Ф; 0,75 Ф; 1,0 Ф и 1,25 Ф, и для каждого из них рассчитывают м.д.с. F. По полученным данным строится кривая Ф=f(F) (рис.2.13. ). В начальной части кривая намагничивания имеет прямолинейный характер, так как при малых значениях магнитного потока сталь машины не насыщена и м.д.с. тратится на прохождение магнитного потока практически толь­ко через воздушный зазор.

Рис.2.13. Кривая намагничивания машины постоянного тока

По мере увеличения маг­нитного потока Ф, все боль­шая часть м.д.с. тратится на проведение магнитного потока по стали, и характе­ристика становится криво­линейной. Если прямолиней­ную часть характеристики Ф=f(F) продолжить до пе­ресечения с горизонтальной прямой ас, то отрезок ab покажет практически величину магнит­ного напряжения воздушного зазора Fδ. Отношение

называется коэффициентом насыщения.

По величине КН можно судить о степени насыщения магнит­ной цепи машины (обычно КН = 1,1 — 1,35).

Источник

Магнитная цепь машины постоянного тока

Магнитное поле машины постоянного тока

Магнитная система машины постоянного тока состоит из станины (ярма), сердечников главных полюсов с полюсными наконечниками, воздушного зазора и сердечника якоря.

На рис. 26.1 показана картина магнитного поля четырехполюсной машины. При этом имеется в виду машина, работающая в режиме х.х., когда МДС соз­дается лишь обмоткой возбуждения, а в обмотке якоря и обмотке добавочных полюсов тока нет или он настолько мал, что его влиянием на картину маг­нитного поля можно пренебречь. В целях упрощения на рисунке не показаны добавочные полюсы, так как в режиме х.х. их влияние на картину магнитного по­ля машины незначительно. Как это следует из рис. 26.1, магнитный поток главных полюсов состоит из двух неравных частей: большая часть образует ос­новной магнитный поток , а меньшая — магнит­ный поток рассеяния полюсов . Поток рассеяния учитывается коэффициентом рассеяния (см. § 20.1).

Читайте также:  Двигателями водного тока в растении являются

Магнитодвижущая сила обмотки возбуждения на пару полюсов в режиме х.х. определяется суммой магнитных напряжений на участках магнитной цепи (рис. 26.2):

где — магнитные напряжения воз­душного зазора, зубцового слоя якоря, главного по­люса, спинки якоря, станины (ярма) соответственно.

Если машина имеет компенсационную обмотку (см. § 26.4), то в (26.1) следует ввести еще одно сла­гаемое , представляющее собой магнитное на­пряжение зубцового слоя главного полюса.

Порядок расчета магнитных напряжений на уча­стках магнитной цепи машины постоянного тока в принципе такой же, что и в случае асинхронной ма­шины (см. гл. 11). При этом расчет магнитных на­пряжений станины и сердечника главного полюса ведут по магнитному потоку главного полюса , который больше основного потока на значение потока рассеяния :

где — коэффициент магнитного рассеяния.

Рис. 26.1. Магнитное поле машины постоянного тока в режиме х.х.

При заданном значении ЭДС машины определяют требуе­мое значение основного магнитного потока (Вб) [см. (25.20)]:

Далее рассчитывают магнитную индукцию для каждого уча­стка магнитной цепи:

где — магнитный поток на данном участке магнитной цепи. Вб;

— площадь поперечного сечении этого участка, м 2 .

Рис. 26.2. Расчетный участок магнитной цепи

четырехполюсной машины постоянного тока

По таблицам или кривым намагничивания для соответствующих ферромагнитных материалов находят напряженность магнитного поля на участках магнитной цепи ,а затем определяют магнитное напряжение (А)

и МДС обмотки возбуждения на пару полюсов по (26.1).

Значения магнитных напряжений для различных участком магнитной цепи неодинаковы и зависят от магнитных сопротивлений этих участков. Наибольшим магнитным сопротивлением обладает воздушный зазор, поэтому магнитное напряжение на­много больше любого из слагаемых выражения (26.1).

Другие участки магнитной цепи выполняют из ферромагнит­ных материалов. В машинах постоянного тока для изготовления различных элементов магнитной цепи применяют следующие ма­териалы.

Сердечник якоря — тонколистовые электротехниче­ские стали марок 2013, 2312 и 2411 толщиной 0,5 мм (см. табл. 11.1).

Сердечник главного полюса — листовая анизо­тропная (холоднокатаная) сталь марки 3411 толщиной 1 мм, пла­стины не изолируют.

Станина — в машинах малой мощности станину изготов­ляют из стальных цельнотянутых труб, а для машин средней и большой мощности станины делают, сварными из листовой конст­рукционной стали марки СтЗ.

Магнитное напряжение воздушного зазора (А)

где — величина воздушного зазора, мм; — коэффициент воз­душного зазора, учитывающий увеличение магнитного сопротив­ления зазора из-за зубчатости якоря ( > 1).

Магнитная индукция в воздушном зазоре (Тл) пропорцио­нальна основному магнитному потоку Ф. В машинах постоянного тока общего назначения Тл (большие значения со­ответствуютболее крупным машинам).

Обычно расчет МДС ведут для ряда значений магнитного потока и , а затем строят магнитную характери­стику машины , где — относительное значение магнитного потока; — относитель­ное значение МДС обмотки возбу­ждения на пару полюсов в режиме х.х.; и — номинальные значения магнитного потока и МДС в режиме х.х., соответствую­щие номинальному значению ЭДС [см. (26.2)]. В начальной части магнитная характеристика прямо­линейна (рис. 26.3). Объясняется это тем, что при небольших значениях магнитная цепь не насыщена и МДС возбуждения определяется, в основном, магнит­ным напряжением воздушного зазора .

Рис. 26.3 Магнитная характеристика

Затем с ростом наступает насыщение магнитной цепи и магнитная характеристика становится криволинейной. Коэффициент насыщения магнитной цепи машины

Для машин постоянного тока .

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник