Опрацювання результатів досліджень

1 Визначити постійні вимірювальної котушки і магнітного пояса

,

де i площа і кількість витків вимірювальної котушки, а i площа поперечного перерізу i число витків на одиницю довжини магнітного пояса.

2 На основі досліджень п.2 і 3 обчислити напруженість магніт­ного поля вздовж осі котушки при відсутності і наявності феромагнітного осердя за виразом

.

3 Розрахувати за формулою (5.7) залежність Н = f(Х) при відсутності феромагнітного осердя для всіх Х, наведених в таблиці 5.1

4 Побудувати в одних координатах розрахункову і експериментально зняті залежності H = f(Х) при відсутності і наявності феромагнітного осердя, і порівняти їх між собою.

5 На основі даних експерименту п.4 обчислити магніторушій­ну силу котушки при відсутності і наявності феромагнітного осердя за формулою

.

6 На основі даних досліджень в п. 5 визначити магнітну напругу між двома точками по внутрішньому і зовнішньому шляхах при наявності і відсутності феромагнітного осердя за формулами:

; .

Переконатись у справедливості закона повного струму

=Uм1+Uм2 .

7 Зробити висновок про виконану роботу.

Контрольні запитання

1 Наведіть вираз закона Біо-Савара-Лапласа.

2 Як визначається напруженість магнітного поля на осі кругового витка з струмом?

3 Як визначається напруженість магнітного поля на осі одношарової котушки?

4 Що виражає собою закон повного струму?

5 Як визначається магнітна напруга між двома точками поля?

6 Як впливає на розподіл магнітного поля котушки феромагнітне осердя?

Лабораторна робота № 6 моделювання магнітного поля електричної машини полем струму в провідному листі

Мета роботи

Дослідити магнітне поле в повітряному просторі електричної машини постійного струму методом моделювання полем струму в провідному середовищі.

_{Основні теоретичні відомості}

При дослідженні магнітного поля машини постійного струму (рисунок 6.1), магнітну проникність ярма,полюсів та якоря можна вважати нескінченно великими в порівнянні з проникністю повітря. При цьому, поверхні ярма і якоря є поверхнями рів­ного магнітного потенціалу.

Внаслідок симетричного розташування полюсів в машині достат­ньо дослідити картину поля у просторі, обмеженому контуром abcdefga. Лінія симетрії gf являється лінією рівного потенціалу, значення якого таке ж саме як на лінії ag, ярма i лінії ef якоря. Нехтуючи магнітним опором феромагнітних частин машини y порівнянні з опором повітряного проміжку між полюсом і якорем можна вважати, що різниця потенціалів в повітряному проміж­ку вздовж лінії dе дорівнює магніторушійній силі IW (МРС) котушки збудження, розташованої на полюсі. Магнітний потенціал в повітрі біля полюса вздовж лінії ab змінюється на величину МРC котушки, розподілення якої вздовж цієї лінії визначається розподі­лом витків котушки вздовж осердя полюса.

Рисунок 6.1 – Схематичне хображення розрізу машини постійного струму

Магнітне поле машини в площині, перпендикулярній до вала в середній її частині, можна вважати плоскопаралельним. Відповідно, скалярний потенціал м магнітного поля, в області не занятій струмами, буде задовільняти рівнянню Лапласа

.

Аналогічним рівнянням описується плоскопаралельне електричне поле в провідному середовищі. Тому дослідження магнітного поля в повітряному просторі машини можна замінити дослідженням електричного поля на моделі з провідного листа. Для забезпечення граничних умов контури моделі (рисунок 6.2) повинні відповідати контурам досліджува­ного простору електричної машини.

Рисунок 6.2 – Установка для дослідження магнітного поля машини постійного струму

При однаковому розподілі струму в моделі і магніторушійної сили в машині вздовж лінії ab картина електричного поля в мо­делі буде співпадати з картиною магнітного поля в машині. При цьому, лініям струму в моделі будуть відповідати лінії рівного потенціалу магнітного поля машини, а лініям рівного електричного потенціалу в моделі відповідатимуть лінії магнітного потоку поля машини.

Опис установки

Установка складається з плоскої стальної моделі, контури якої відповідають контурам півпростору, обмеженого двома сусідніми полюсами, ярмом і якорем машини постійного струму (рисунок 6.2). З метою забезпечення рівномірного розподілу струму вздовж лінії аb і dе в моделі, що відповідає рівномірному розподілу MPC вздовж полюсів машини і граничним умовам, припаяні мідні шини, пи­тома провідність яких значно більша від провідності самої моделі.

Живлення моделі здійснюється від регульованого джерела постій­ного струму. Для знаходження ліній рівного потенціалу на поверхні моделі використовується мілівольтметр.

Послідовність виконання роботи

1 Зібрати установку за схемою рисунку 6.2 і встановити в моделі струм в межах 5 ÷ 10 А.

2 За допомогою щупа і мілівольтметра нанести олівцем на поверхні моделі картину ліній рівного електричного потенціалу. Лінії рівного потенціалу слід наносити так, щоб прирости потен­ціалу між сусідніми лініями скрізь були би однаковими.

З Одержану на моделі картину поля перенести на папір у вибраному масштабі, користуючись при цьому координатною сіткою з радіальних ліній і дуг кіл з центрами на осі машини.

Опрацювання результатів досліджень

1 Побудувати графічно картину магнітного поля машини при рівномірному розподілі витків котушки вздовж полюсів і порівняти її з картиною, знятою експериментальним шляхом.

2 На основі експериментально знятої картини поля визначити відношення магнітного потоку розсіювання до основного потоку машини, як відношення кількості трубок потоку розсіювання, які не входять в якір, до кількості трубок основного потоку, що входять в якір.

3 Зробити висновки про виконану роботу.