7. Электромагнитный момент машины постоянного тока

На каждый активный проводник обмотки якоря с током в магнитном поле будет действовать сила :

где — индукция в точке, где лежит данный проводник;

- активная длина проводника;

— ток проводника, А.

где — ток якоря машины, А.

Сила, действующая на якорь, равна сумме сил действующих на каждый проводник. При большом количестве коллекторных пластин эту силу можно считать постоянной и равной:

(1)

где В_ср — среднее значение индукции в пределах полюсного деления.

Электромагнитный момент, действующий на якорь машины равен:

(2)

(3)

Подставив в выражения (1) и (3) в формулу (2) получим

- постоянную машины при расчете момента.

Основной магнитный поток

Тогда

При работе машины в двигательном режиме электромагнитный момент является вращающим, а в генераторном режиме – тормозным.

Уравнение равновесия моментов генератора:

где — момент приводного двигателя;

— момент генератора (направлен против вращения);

—динамический момент;

— момент инерции якорей генератора, приводного двигателя и соединительной муфты.

Уравнение моментов двигателя

(2.53)

где — момент двигателя;

— момент сопротивления рабочей машины.

8. Магнитная цепь машины постоянного тока

Магнитный поток при холостом ходе создается только обмоткой возбуждения Ф_f . Магнитный поток всегда замкнут. Магнитный поток проходит через полюсы 1, воздушный зазор 2, зубцовую зону якоря 3, ярмо ротора 4 и станину 5. При симметричном воздушном зазоре между якорем и сердечником полюса поток распределяется симметрично относительно продольной оси машины.

Зависимость магнитного потока от МДС Ф_f= f(F_f) или от тока возбуждения Ф_f= f(I_f) называется магнитной характеристикой машины.

Н а первом участке зависимость прямолинейна. Вся МДС машины тратится на преодоление воздушного зазора с постоянным магнитным сопротивлением. Участки выполненные из ферромагнитного материала сопротивление магнитному потоку практически не оказывают.

С ростом тока возбуждения и магнитного потока сталь насыщается и начинает оказывать сопротивление магнитному потоку. Поэтому характеристика теряет свою линейность.

Ток возбуждения принимают такой, чтобы рабочая точка "А" находилась в месте перегиба характеристики. Магнитная система будет насыщена. Степень насыщения характеризуется коэффициентом насыщения — отношением МДС машины к МДС воздушного зазора:

Для машины постоянного тока .

При расчете магнитная цепь машины разбивается на 5 вышеуказанных участков и задаются оптимальным значением магнитного потока Ф_f.

Магнитную индукцию на каждом участке определяют по формуле:

где П_i— площадь сечения участков, м².

Зная магнитную индукцию, определяют напряженность магнитного поля на каждом из участков по кривым намагничивания стали В_i =f(H_i).

Для воздушного зазора :

где — индукция в воздушном зазоре, Тл;

— магнитная постоянная, равна 410^-7, Г/м.

Магнитодвижущую силу участков определим по формуле:

где — длина каждого участка, по которому проходит магнитный поток.

МДС, необходимая для создания требуемого магнитного потока, будет равна сумме МДС участков.

По закону полного тока найдем ток возбуждения и количество витков обмотки возбуждения :

где — количество участков магнитной цепи машины.