16.4. Магнитное напряжение ярма якоря, полюсов и ярма статора

При определении магнитного напряжения ярма якоря ис­ходят из среднего значения индукции:

где Ф_а=Ф/2 — поток в ярме якоря; S_a=h_al_cak_c — площадь поперечного сечения ярма; h_a — высота ярма.

По индукции В_а и кривой намагничивания стали нахо­дится напряженность магнитного поля Н_а, а затем и маг­нитное напряжение:

где L_a — длина средней магнитной линии в стали ярма.

При расчете магнитного напряжения полюсов (и стани­ны) следует учитывать, что по ним кроме основного пото­ка замыкается поток рассеяния Ф_σ. Примерный характер распределения этого потока в поперечном сечении машины показан на рис. 16.1.

Поток полюса Ф_п в любом сечении по его высоте постоя­нен и равен:

где 1+Ф_σ/Ф=k_а — коэффициент рассеяния полюсов.

В машинах, конструкция которых соответствует показан­ной на рис. 16.1, k_σ=1,1…1,25. Исходя из (16.27), опреде­ляют индукциюВ_п в полюсе:

где b_П — ширина полюса; k_C — коэффициент заполнения сталью. Для сердечника полюса k_С=0,98.

Из кривой намагничивания для стали полюсов по В_П находим напряженность H_П. Полюсы могут изготовляться из листов толщиной 1 мм той же стали, что и якорь, или из анизотропной электротехнической стали марки 3411, имеющей лучшие магнитные свойства.

Магнитное напряжение полюса

Магнитная индукция в ярме статора

где S_C=h_C∙l_C — площадь поперечного сечения ярма, м²; h_C, l_C — высота ярма и его длина в осевом направлении, м; Ф_П — поток полюса по (16.27), Вб.

Ярмо чаще всего выполняется из стали СтЗ.

По кривой намагничивания определяют напряженность магнитного поля в ярме H_С, а по нему— магнитное напря­жение:

где L_C — длина средней магнитной линии в стали ярма, м.

16.5. Характеристика холостого хода

В результате расчета магнитной цепи для заданного по­тока по (16.2) определяются МДС обмотки возбуждения F_B Если известно число витков обмотки возбуждения ω_В, расположенной на одном полюсе, то можно найти ток воз­буждения I_В, который следует пропустить по этой обмотке для получения необходимого потока:

Рис. 16.13. Характеристика холостого хода

Проделав подобный расчет для ряда значений потока, по­лучим зависимость Ф=f(F_B) или Ф=f(I_В), которая называ­ется магнитной характеристи­кой машины. Так как соглас­но (13.9) при n=const ЭДС, наводимая в обмотке якоря, пропорциональна потоку, то можно также построить ха­рактеристику E=f(F_B) или E=f(I_В), которая носит на­звание характеристики хо­лостого хода (рис. 16.13).

Обе эти зависимости имеют одинаковый характер. В на­чальной части они линейны, так как машина при малых значениях потока будет слабо насыщена. При слабом насы­щении магнитные напряжения стальных участков магнит­ной цепи малы по сравнению с магнитным напряжением воздушного зазора F_a и приближенно можно считать, что . При возрастании потока происходит насыщение стальных участков магнитной цепи (в первую очередь зуб­цов) и линейность нарушается. По рассматриваемым ха­рактеристикам судят о магнитном состоянии машины и о степени ее насыщения. Номинальному значению ЭДС обыч­но соответствует точка, лежащая на перегибе (колене) ха­рактеристики холостого хода (или несколько выше его). Степень насыщения характеризуется коэффициентом насы­щения:

Обычно нормальному насыщению соответствует k_μ=1,35…1,75. При меньших значениях k_μ магнитная цепь машины слабо насыщена, что свидетельствует о том, что стальные участки магнитной цепи имеют завышенные по­перечные сечения и такая машина будет тяжелой. При больших значениях k_μ резко увеличиваются размеры об­мотки возбуждения, расход меди на ее выполнение и поте­ри в ней.

Для нормального насыщения машины при номинальном режиме значения индукции в отдельных участках магнитопровода должны находиться в пределах, указанных ниже:

Участок магнитной цепи	Магнитная индукция, Тл
Воздушный зазор…………………………………………………...	0,5-1,1
Узкое сечение зубца………………………………………………...	1,9-2,3
Ярмо якоря……………………………………………….………….	0,9-1,4
Полюс……………………………………………….……………….	1,4-1,7
Ярмо статора……………………………………………….……...	1,1-1,4

Тогда магнитные напряжения участков магнитной цепи, выраженные в процентах F_B, будут составлять: F_δ=57…75 %, F_Z=20…40 %, F_a=l…3 %, F_П=3…6 %, F_C=5…10 %. Отсюда следует, что наибольшая доля МДС обмот­ки возбуждения идет на воздушный зазор и зубцы. Для уменьшения МДС обмотки возбуждения при проектирова­нии машины следует принимать по возможности меньшие воздушный зазор и раскрытие паза.