Магнитная система машин постоянного тока

§ 3.1. Расчет магнитной цепи

Для работы всякой электрической машины необходимо магнитное поле, возбуждающее машину. Э. д. с. машины определяется величиной магнитного потока. Величина магнитного потока Ф, необходимого для наведения в обмотке якоря машины заданной э. д. с., может быть определена из формулы э. д. с. (2.11):

или .

Для получения этого магнитного потока необходимо, чтобы обмотка возбуждения машины создавала магнитодвижущую силу определенного значения, величина которой определяется двумя факторами: требуемой величиной магнитного потока и магнитным сопротивлением магнитной цепи машины. На рис. 3.1 показана магнитная цепь четырехполюсной машины постоянного тока, гдё; видно, что магнитный поток замыкается через сердечники двух; близлежащих разноименных главных полюсов машины, воздушный зазор между полюсами машины и якорем, зубцы, сердечник якоря и станину.

Таким образом, магнитная цепь машины состоит из пяти последовательных участков, имеющих различные размеры и магнитные

свойства. В магнитной цепи машины постоянного тока различают следующие участки: воздушные зазоры , зубцы якоря (высота зубцов), сердечник якоря (длина участка), сердечник полюса и полюсный наконечник (длина участка ), станина (длина участка).

Магнитодвижущая сила обмотки возбуждения на одну пару полюсов, требуемая для создания магнитного потока заданного значения, определяется в результате расчета магнитной цепи машины.

Так как магнитный поток пронизывает последовательно все участки магнитной цепи, то общая м. д. с. обмотки возбуждения на пару полюсов равна сумме м. д. с. отдельных участков цепи, а именно;

, (3.1)

где — м. д. с. для проведения потока через воздушный зазор;

— м. д. с. для проведения потока через зубцы якоря;

— м. д. с. для проведения потока через сердечник главных полюсов и полюсный

наконечник;

— м. д. с для проведения потока через сердечник якоря;

—м. д. с. для проведения потока через станину.

При расчете м. д. с. обмотки возбуждения учитывают, что не весь магнитный поток обмотки возбуждения , участвует в наведении э. д. с. машины. Некоторая часть этого потока замыкается через межполюсное пространство, не сцепляясь с обмоткой якоря. Эта часть магнитного потока называется потоком рассеяния , отсюда

.

Отношение потока к основному потокуназывается коэффициентом рассеяния, т. е.

,

следовательно, .

Для наиболее распространенных типов машин постоянного тока коэффициент рассеяния 1,08—1,25.

Задаваясь рядом значений для основного магнитного потока и рассчитав для каждого из них м. д. с. на пару полюсов обмотки возбуждения, можно построить кривую намагничивания машины (рис. 3.2).

Прямолинейный участок кривой соответствует ненасыщенному состоянию стали участков магнитной цепи. Можно считать, что в этой части кривой м. д. с. равна м. д. с. воздушных зазоров.

При дальнейшем увеличении Ф начинает сказываться насыщение стали участков магнитной цепи, и все большая часть м. д. с. тратится на проведение потока по стали. Эта часть м. д. с. определяется отрезком bc. По отношению ,

называемому коэффициентом насыщения, можно судить о степени насыщения стали.

Исходя из величины м. д. с. и задавшись величиной тока возбуждения, определяют число витков обмотки возбуждения по формуле

,

где — ток возбуждения,а;

—число витков в полюсной катушке обмотки возбуждения.