Краткие теоретические сведения. Исследование влияния геометрических размеров магнитной цепи генератора не проводимости рассеяния

БЕЛОРУССКО-РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

9. Лабораторная работа №7. “Исследование проводимостей рассеяния магнитной цепи генератора

Цель работы

Исследование влияния геометрических размеров магнитной цепи генератора не проводимости рассеяния.

Исследования соотношения проводимостей рассеяния магнитной цепи генератора.

Состав оборудования

Автомобильный вентильный генератор с клювообразным ротором.

Измерительный инструмент.

Краткие теоретические сведения

Особенность работы автомобильных генераторов связана с большим потоком рассеяния индуктора (ротора). Потоки рассеяния в рассматриваемой конструкции ротора в зависимости от конструктивных размеров, числа полюсов, насыщения магнитной системы меняется в весьма широких пределах, а поэтому не могут учитываться введением коэффициента рассеяния δ (как это делается при расчете машин постоянного тока и синхронных явнополюсных машин общего применения). На рисунке 18 показаны основные силовые линии магнитного потока возбуждения Ф_в и магнитных потоков рассеяния Ф_δ созданных обмоткой возбуждения.

Рис.18.

На рисунке представлены силовые линии магнитных потоков: Ф_δn – магнитный поток межполюсного рассеяния; Ф_δя – магнитный поток рассеяния, проходящий поперек пластин якоря; Ф_δвн – магнитный поток внешнего рассеяния, проходящий вокруг машины; Ф_δк – магнитный поток внутреннего рассеяния, проходящий по пространству, отведенному под катушку возбуждения. Магнитный поток имеет максимальное значение во втулке и по мере продвижения по магнитопроводу от втулки к зазору магнитный поток в магнитопроводе из-за наличия потоков рассеяния Ф_δ уменьшается. Таким образом, немаловажным является оценка величины Ф_δ и пути ее уменьшения.

Магнитный поток рассеяния (Ф_δ) определяется магнитной проводимостью рассеяния рассматриваемого участка х магнитопровода (G_δх) и разностью магнитного потенциала на рассматриваемых участках (U_xx).

Ф_δх = U_xx * G_δx

Таким образом для оценки потоков рассеяния необходимо определить и проанализировать проходимости рассеяния отдельных участков индуктора.

Для определения проводимостей рассеяния магнитной цепи необходимо знать геометрические размеры магнитной системы генератора. Обозначения основных размеров магнитной системы генератора с клювообразным ротором представлены на рисунке 19.

Рис. 19. Обозначения размеров магнитной системы.

Магнитная проводимость рассеяния клювов полюсов

G_δn = μ₀ * D_р * λ_δn ,

где λ_δn = 2 λ_δΣ + 4λ_δу + λ_δт + 2λ_δi ,

λ_δn – удельная магнитная проводимость клюва;

λ_δΣ – удельная магнитная проводимость тангенсального межполюсного рассеяния между боковыми поверхностями двух соседних полюсов противоположной полярности;

λ_δу – удельная магнитная проводимость углового межполюсного рассеяния, учитывающая краевой эффект тангенсального поля рассеяния вблизи внутреннего ребра полюса и распространяющегося на всей перекрытой поверхности полюса противоположной полярности;

λ_δт – удельная магнитная проводимость торцевого межполюсного рассеяния между внутренней наклонно расположенной гранью полюса и противоположным участком сборного кольца полюсной системы противоположной полярности;

λ_δi – удельная магнитная проводимость внутреннего рассеяния между нижними участками внутренних наклонно расположенных граней двух соседних полюсов противоположной поверхности;

D_р – наружный диаметр ротора;

μ₀ – магнитная проницаемость воздуха;

Удельные проводимости λ_δ являются функциями числа полюсов 2р, коэффициента полюсного перекрытия α_р , угла скоса полюса β , относительной длины полюса

λ_n = l_n/ D_р

То есть, в общем случае λ_δn = f (р, α_р, β, λ_n)

С целью облегчения расчетов пользуются зависимостями λ_δn = f (λ_n) приведенными для различных значений р, β, α_р [ ] .

При этом α_р рассчитывается по формуле

α_р = вр._max + вр._min / 2 * Σ

где вр._max , вр._min – максимальная и минимальная дуга активной части полюса;

Σ – полюсное деление

Σ = π * D_i / 2p

где D_i – внутренний диаметр расточки якоря.

Магнитная проводимость внешнего поля рассеяния поперек листов якоря G_δя определяется по формуле

G_δя = μ₀ * D_р * λ_δя ,

Где λ_δя – удельная магнитная проводимость внешнего поля рассеяния поперек листов якоря.

λ_δя -- является сложной зависимостью от размеров магнитной системы ротора и взаимного расположения ротора относительно статора. Поэтому для облегчения расчета λ_δя в расчетные формулы введены функции условных параметров W_d, W_m, W_s, для определения которых дана номограмма

Q = f(W).

Индуктор генератора может быть длиннее а короче пакет якоря ( , в зависимости от этого по разным формулам определяется

Если полюсная система короче пакета якоря, то

Если полюсная система длиннее пакета якоря, то

В приведённых формулах функции условного параметра W, максимального полюсного перекрытия и скоса торцевой части полюсной системы ротора .

Максимальное полюсное перекрытие:

.

Параметры определяются по следующим формулам:

; ; ;

; ; ;

где , , - относительные величины зазора конической части ротора и выхода полюса клюва из пакета якоря или входа полюса в пакет якоря

Функции приведены в виде номограмм в .

Магнитная проводимость внешнего рассеяния вокруг машины по воздуху определяется по формуле

,

где - удельная магнитная проводимость внешнего потока рассеяния. - относительная длина индуктора.

Магнитная проводимость рассеяния по пространству, отведённому под катушку возбуждения, определяется по формуле:

,

где – удельная магнитная проводимость по пространству, отведённому под катушку возбуждения; – диаметр пространства, отведённого под обмотку возбуждения; – соответственно диаметр и длина втулки.

9.4. Порядок выполнения работы.

9.4.1. Произвести разборку генератора с клювообразным ротором.

9.4.2. Изучить конструкцию якоря (статора) и индуктора в соответствии с рисунком 19.

9.4.3. С помощью измерительного инструмента произвести измерение основных размеров магнитной системы в соответствии с рисунком 19.

9.4.4. Выполнить эскизный чертёж магнитной системы генератора.

9.4.5. В соответствии с эскизным чертежом выполнить расчёт проводимостей рассеяния магнитной цепи генератора.

9.5. Содержание отчёта.

Отчёт должен содержать:

1) Название работы, цель и применяемое оборудование;

2) Необходимые краткие теоретические сведения;

3) Эскизный чертёж магнитной системы генератора;

4) Расчётные выражения для проводимостей рассеяния магнитной цепи генератора;

5) Анализ влияния геометрических размеров магнитной системы генератора на проводимости рассеяния;

6) Выводы.

Контрольные вопросы:

1) Пояснить формирование основной силовой линии магнитного потока возбуждения;

2) Пояснить формирование силовых линий магнитных потоков рассеяния;

3) Проанализировать влияние геометрических размеров магнитной системы на магнитные проводимости рассеяния клювов и по пространству, отведённому под катушку возбуждения;

4) Проанализировать влияние геометрических размеров магнитной системы на магнитную проводимость внешнего поля рассеяния поперёк листов якоря и вокруг машины по воздуху;

5) Выполнить анализ влияния магнитных потоков рассеяния на поток возбуждения генератора.