3. Порядок выполнения работы:

1. Собрать схему (см. рис. 4).

2. Установить (реостатом) постоянный по величине ток.

3. Методом, описанным в лабораторной работе I, на лист нанести линии равного электрического потенциала (сначала при равномерном, а затем неравномерном распределении тока вдоль линии аb, что контролируется амперметрами), эквивалентные линиям напряженности магнитного поля в реальной электрической машине, причем так, чтобы приращение потенциала между соседними линиями было всюду одним и тем же. Это соответствует разделению картины магнитного поля на трубки равного магнитного потока.

4. Полученные картины полей при равномерном и неравномер­ном распределениях тока вдоль линии аb перенести на лист бумаги с соблюдением масштаба.

Обработка результатов эксперимента

Для случаев равномерного распределения тока нужно построить ту же картину магнитного поля, которая была найдена экспериментально на листе. При этом следует соблюдать условия:

а) силовые линии и линии равного магнитного потенциала должны пересекаться под прямым углом;

б) силовые линии в воздухе следует проводить перпендикуляр­но поверхностям стальных частей машины там, где вдоль них не протекают токи;

в) ячейки сетки, образованной пересечением указанных линий, должны быть подобны друг другу.

Практически построение поля начинают в средней части воздуш­ного зазора между полюсом и якорем. Пренебрегая влиянием края полюса, можно считать линия напря­женности магнитного поля радиальными прямыми, сходящимися на оси машины, а линии равного потенциала - дугами окружностей с центрами на оси машины. При этом напряженность поля изменяется обратно пропорционально расстоянию r на оси машины:

,

где r – радиус якоря, H₀ – значение H при r=r₀.

Магнитные потенциалы U_m на расстоянии t от оси машины определяются интегралом:

где Um - значение Um при r=r0 т.е. на поверхности якоря под северным полюсом линии Н направлены к оси маши­ны и, следовательно, Hdr=-Hdr т.е. под северным полюсом,

Поскольку воздушный зазор нужно разделить линиями равного

магнитного потенциала на m интервалов равных приращений потен­циала ΔUm, то

mΔU_m=U_mp-U_mo,

где U_mp - значение U_m при r=R на поверхности полюса:

Таким образом, зная отношение радиусов линии (к+1) и K равного потенциала, определяем отношение радиусов полюса и якоря :

или

Последовательность построения:

I. Задавшись числом m вычислить радиусы равного потенци­ала и провести эти линии в области постоянной ширины воздушного зазора на половину ширины зазора, так как дальше поле будет иметь другой характер.

2. Силовые линии, являющиеся в этой области радиальными прямыми, провести друг от друга на таком расстоянии, чтобы соблюдалось условие, указанное в пункте данного раздела.

3. В пространстве между полюсами сначала продолжить линии равного потенциала в области между полюсами, они должны закончить­ся на линии bа (подходить к ней не перпендикулярно). Расположе­ние на линии ba точек, к которым должны подходить линии потенциала, зависит от распределения МДС вдоль bа , т.е. от распределе­ния витков обмотки по высоте сердечника полюса. При равномерном распределении витков (равномерном распределении тока при эксперименте) эти точки должны располагаться на одинаковом расстоянии друг от друга.

4. Провести отрезки силовых линий только между контуром по­люса и ближайшей к нему линией равного потенциала. Нужно следить, чтобы эти отрезки были перпендикулярны контуру полюса в ближайшей линии равного потенциала и делили полосу между нише на криволинейные квадраты.

5. Отрезки силовых линий продолжить, следя за тем, чтобы со­блюдались условия пунктов a и в (силовые линии пересекались со всеми линиями под прямым углом в подходили под прямым углом к линии еfga).

6. Проверить сетку поля; удовлетворяет ли она условию пункта. Если линии равного потенциала проведены неправильно, условие не будет удовлетворяться, причем сразу станет ясно, в какую сторону следует их подвинуть на рисунке.

7. Сделав на глаз такую поправку, нужно вновь построить силовые линии в том же порядке и проверить новую сетку поля.

После нескольких построений можно получить сетку поля, удовлетворявшую всем трем указанным требованиям.

8. Соловые линии на окончательно построенной сетке поля со­проводить стрелками. Карандашом другого цвета нанести на нее си­ловые линии, полученные опытным путем на модели.

9. Из полученных опытным путем картин поля для разных распре­делений витков катушек полюса (при разных токах) определить отношение магнитного потока рассеяния к полезному потоку, входящему в якорь. Для этого необходимо подсчитать число трубок потока рассеяния: (линии которого не входят в якорь) и основного потока и разделить их друг на друга.

10. Может оказаться, что число трубок каждого из потоков бу­дет не целым: одна трубка может заканчиваться частично на поверх­ности якоря и частично на линии fq . Чтобы правильно разделить эту трубку, силовую линию проводят из точки f . Это особая точ­ка, напряженность поля в которой равна 0. Справа от нее силовые линии входят в якорь, слева - выходят из него. Силовая линия, выходящая из точки f, должна при выходе из этой точки быть касательной к прямой, расположенной под углом 45°к линии fq, и к касатель-ной в точке f к линии fe. ведя силовую линию из точки f в этом направлении, следует вести ее далее между уже построенными силовыми линиями так, чтобы она располагалась по отношению к ним наиболее естественно. После построения такой линии становится ясно, в каком отношении следует разде-лить поток в рассматриваемой трубке на полезный поток и поток рассеяния.

Отношение потока рассеяния к полезному потоку получается равным для разного распределения витков катушки по высоте сердечника полюса. Необходимо уяснить в качественном отношении характер этой зависимости.