2.1.Основний магнітний потік і потік розсіювання. Індукція у повітряному проміжку.

Магнітне коло і методи його розрахунку одинакові для будь-якої електричної машини постійного струму. Відмінність між магнітними колами машин і трансформаторів полягає лиш у тому, що в перших є повітряний проміжок між статором і ротором і конфігурація магнітного кола складніша.

Магнітний потік в електричній машині протікає по магнітному колі так, як зображено на рис. 2.1. Скільки не було б у машині полюсів, магнітне коло завжди вбирає в себе два полюси W-S (одну пару) різної полярності. Але не весь магнітний потік проходить через проміжок δ в якір. Частина його замикається по повітрі навколо обмотки збудження і носить назвупотокурозсіюванняФ_д, на відміну відосновного магнітного потоку Ф₀, що входить в якір машини. Таким чином, весь потік полюса(2.1)

Рис.2.1. Магнітне коло електричної машини постійного струму Рис.2.2. Магнітні силові лінії (а) і розподіл магнітної індукції (б) в повітряному проміжку

Коефіцієнт носить назвукоефіцієнта розсіювання, Звичайно в тягових електричних машинах

Розподіл магнітної індукції в повітряному проміжку на довжину полюсного ділення τ має складну форму (крива 1 на рис 2.26). Для розрахункової мети її заміняють еквівалентним за площею прямокутником і, що відповідає рівності потоків, обмежених лініями 1 і 2. Висоту прямокутникаприймають рівною значенню дійсної індукції В_δ; тоді його основа, що називається розрахунковою полюсною дугою, будеb_δ.

В реальних машинах розрахункова і дійсна полюсні дути приблизно дорівнюють одна одній, тобто .На довжині полюсної дуги основний магнітний потік входить в якір. Відношенняназиваєтьсякоефіцієнтом полюсного перекриття.

2.2 Ділянки магнітного кола. Принцип визначення основної мрс.

В основу розрахунку магнітного кола покладенні закон повного струму

Де Н - напруженість магнітного поля, - елемент довжини магнітної лінії; - повний струм, що жоплюється магнітною лінією.

Магнітне коло машини складається з п'яти послідовно з'єднаних ділянок, що відрізняються один їід одного своїми магнітопровідними властивостями та мають різні довжини шляху для магнітного потоку (див. рис. 2.1) повітряного проміжку δ; 2) зубців якоря ; 3) тіла якоря 4) тіла полюса ; 5) тіла станини.

Внаслідок падіння магнітного потєнпЧлу на кожній з ділянок для проходження основного магнітного потоку потрібна певна МРС , яку можна визначити, просушувавши МРС кожної зділянок:

МРС ділянки магнітного кола дорівнює добутку напруженості магнітного поля (ділянки) і довжини ділянки :

Напруженість і7_Дщ і індукція 5_Дщ пов'язані між собою співвідношенням

звідки

Де - магнітна проникливість матеріалу, яка змінюється на сталевих ділянках із зміною індукції (рис.2.3), а - площа поперечного перерізу ділянки.

На, ділянках з немагнітних матеріалів (мідь, ізоляція, повітря) магнітна проникливість постійна і порівнюєГн/м

Підставивши (2.4) в (2.3), отримаємо

Отж% основна МРС, розрахована на пару полюсів, дорівнює

(2.6)

Рис. 2.3. Характеристики намагнічування:

1 - сталі 3212; 2 - листової сталі товщиною 1,5 мм, 3 - стольного литва

Рис. 2.4. Магнітні силові лінії в повітряному проміжку зубчатого якоря

Таким чином, розділивши магнітний потік на площу поперечного перерізу ділянки, можна визначити індукцію . Використовуючи характеристику намагнічування для матеріалу ділянки (дів. рис. 2.3), знаходять напруженість помноживши на довжину шляху ділянки отримують МРС ділянки. З врахуванням (2.3)-(2.5) рівняння (2.6) приймає вигляд

(2.7)

Розрахунки МДС окремих ділянок магнітного кола машини при їх принципові ідентичності мають деякі особливості. Завдяки зубчатій будові якоря середня довжина шляху магнітного потоку в повітряному проміжкутрохи більша, ніж заміряний зазор(рис. 2.4)

(2.8)

Для визначення коефіцієнту повітряного зазору можна використовувати емпіричну формулу

(2.9)•І

де - крок, зубців; - число зубців (пазів) якоря; - ширина зубця по зовнішньому діаметру якоря (див. рис. 2.4).

Якщо довжина стального пакету дорівнює , то

(2.10)

Через те, що зуб має форму клина, індукція в його різних перерізах по висоті неоднакова Тому в якості розрахункового приймають переріз на висоті від основи зубця, тоді

(2.11)

де коефіцієнтом заповнення пакету сталлю, 0,97 враховують ізоляцію одного листа пакету від другого.

При визначенні площі перерізу тіла якоря між дном пазу і внутрішнім діаметром Д враховують наявність вентиляційних канатів: число їх рядіві діаметр. При цьому

(2.12)

Величини і знайти легко.

Оскільки МРС визначається добутком струму в обмотці і її числа витків, то, знаючи МРС , що приходиться на дару полюсів, можна розрахувати число витків обмотки збудження одного полюса машини:

(2.13)

де - струм в обмотці машини.