26

Глава 3 технология сборки сердечников магнитопроводов

3.1 Требования к магнитопроводам

Магнитопроводами называют те части электрических машин, по которым протекает магнитный поток. При работе электрической машины магнитный поток может изменяться или по величине, или по направлению, или одно­временно и по величине и по направлению. При прохождении по магнитопроводу переменного магнитного потока в нем происходит потеря энергии, которую называют магнитными потерями, или потерями в стали.

При прохождении по магнитопроводу постоянного магнитного потока (в роторах синхронных машин, в полюсах и станине машин постоянного то­ка) потери в стали отсутствуют. Это позволяет изготовлять такие магнитопроводы из одного куска стали, например станину машины постоянного тока. При сложной геометрической форме магнитопровода, например полюсов машин постоянного тока или синхронных машин, его экономичнее изготов­лять шихтованным из отдельных листов, отштампованных из конструкцион­ной стали толщиной 1.. .4 мм.

Потери в стали возникают в участках магнитопровода с переменным маг­нитным потоком: в статорах асинхронных и синхронных машин и якорях машин постоянного тока. В роторах асинхронных машин частота тока и по­тока в номинальном режиме небольшая (f₂ = Sном·f₁) и составляет 1...3 Гц, поэтому потерями в стали ротора пренебрегают.

Основные потери в стлали состоят из потерь на гистерезис и потерь на вихревые токи. Они зависят от марки стали, толщины листов магнитопрово­да, частоты перемагничивания и индукции. На потери в стали оказывают влияние также различные технологические факторы. Потери на гистерезис увеличиваются из-за образовавшегося в процессе штамповки листов магни­топровода наклепа, который изменяет структуру стали по кромкам зубцов.

Потери на вихревые токи возрастают в результате замыканий части лис­тов магнитопровода между собой, возникающих из-за заусенцев, которые образуются при опиловке пазов, при забивке пазовых клиньев, из-за чрезмер­ной опрессовки магнитопровода и ряда других причин.

Потери на гистерезис пропорциональны частоте перемагничивания в пер­вой степени, а потери на вихревые токи пропорциональны частоте перемаг­ничивания во второй степени.

Потери в стали рассчитывают по формулам, основанным на результатах многолетних теоретических и экспериментальных исследований.

Потери в стали в рассматриваемой части магнитопровода составляют.

где К — поправочный коэффициент, учитывающий увеличение потерь в зубцах и в спинке сердечника из-за резки, штамповки и сборки листов, оп- рессовки, опиловки и обточки сердечников, а также из-за неравномерного распределения магнитной индукции. Значение коэффициента К зависит от качества штампов и совершенства технологического процесса изготовления сердечников. Установленное опытным путем среднее значение коэффициен­та К составляет 1.7 для машин переменного тока и 2.3 для машин постоянно­го тока;

р_1/50 - удельные магнитные потери, равные потерям в 1 кг стали при В = 1,0 Тл и частоте f = 50 Гц. Значения удельных магнитных потерь регла­ментированы ГОСТ 21427.2;

f - частота перемагничивания, Гц. Для машин переменного тока f равна частоте питающей сети. Для расчета потерь в стали якоря машины постоян­ного тока f = р · п / 60;

β - показатель степени, зависящий от марки стали и толщины листов маг­нитопровода;

В - индукция в стали, Тл;

m - масса стали, кг.

Для разных марок холоднокатаной электротехнической стали при толщи­не листов 0.5 мм ниже приведены магнитные потери р_1/50 и показатели сте­пени β: