Магнитное напряжение воздушного зазора

Расчет магнитной цепи при холостом ходе.

В электрических машинах магнитный поток подразделяется на главный поток и поток рассеяния. Главный поток замыкается по отдельным участкам стартера и ротора, которые составляют магнитную цепь машины. Главный магнитный поток выбирают исходя из того, что, чтобы он идуцировал в обмотках заданную ЭДС. МДС, необходимая для создания такого потока определяется из расчета магнитной цепи При холостом ходе эту МДС создаёт одна из обмоток при протекании по ней тока. В синхронных машинах такой обмоткой является обмотка возбуждения, в МПТ тоже, в АД – обмотка статора.

Принцип расчета магнитной цепи всех машин одинаковы. Для примера рассмотрим явно полюсную машину, поперечный разрез которой представлен на рисунке.

Здесь одна пара полюсов

Ф – основной

магнитный поток;

Ф_б – магнитный поток рассеяния;

Главный магнитный поток замыкается по нескольким замкнутым контурам. Т.к. все контуры одинаковы, то расчет магнитной цепи выполняется для одного из них. В результате определяется МДС пары полюсов.

Расчет магнитной цепи выполняется на основе закона полного тока. Для контура основного магнитного потока для пары полюсов запишем

где F_в – МДС возбуждения;

I_в, ω_в – ток и число витков на полюсе обмотки возбуждения;

Н – напряженность магнитного поля;

l – длина контура интегрирования.

При практических расчетах интеграл заменяют суммой магнитных напряжений Нl, для чего магнитную цепь машины разбивают на участки, в каждом из которых можно принять, что индукция В И напряженность магнитного поля Н имеют неизменное значение. В соответствии с рисунком такие участки являются воздушный заряд, зубцы якоря, ярмо якоря, полюсы, ярмо статора. Длина силовой линии потока Ф на каждом из участков обозначена:

аb – ; af – hz; fe – La; bc – hn; cd– Lc.

Тогда вместо интегрального выражения получим

или

где –

магнитные напряжения участков.

Расчет магнитной цепи заключается в определении напряженности магнитного поля, а затем магнитного напряжения для каждого участка магнитной цепи. Напряженность магнитного поля находится по соответствующему значению магнитной индукции.

Магнитное напряжение воздушного зазора

В воздушном заряде большая часть главного магнитного потока сосредоточена между полюсным наконечником и ротором(якорем). Предположим, что якорь не имеет зубцов и зазор по всей ширине полюсного наконечника постоянный. Тогда под полюсным наконечником магнитный поток в зазоре распределяется равномерно, а магнитная индукция по всей его ширине будет иметь постоянное значение . В межполюсном промежутке магнитное сопротивление очень велико и индукция падает, уменьшаясь до нуля в середине между полюсными наконечниками. Для расчетов принимают распределения магнитной индукции в зазоре принимают прямоугольным высотой и шириной .При этом площади трапеции???????? и – расчетная индукция и расчетная ширина полюсного наконечника. Расчетную ширину полюсного наконечника определяют по формуле

=b_пн +2 .

где b_пн – истинная ширина полюсного наконечника;

– воздушный зазор.

Для полюсных наконечниках со скошенными краями принимают b =b_пн.

Если зазор по ширине полюсного наконечника не одинаковый, то эквивалентный зазор равен

где – зазор в середине полюсного наконечника;

– зазор по краям,

.

Отношение – коэффициент полюсного перекрытия. Обычно

Длина якоря l_a равна длине полюса l_п или принимается на 5…10 мм больше. В последним случаи уменьшаются потери на вихревые токи в торцевых частях машины.

За расчетную длину якоря принимаются основания прямоугольника , который имеет высоту и площадь, равную площади по действительной кривой поля.

С достаточной точностью можно считать, что

=0,5( ),

где l_ca=(l_a-n_kb_k) – суммарная длина пакетов;

n_k – число каналов;

b_k – ширина вентиляционных каналов( обычно b_k=10мм).

Магнитная индукция в зазоре равна

Тогда .

Данная формула справедлива для гладкого якоря. Для якоря, который имеет зубцы, магнитное напряжение определяется по формуле

Отношение - коэффициент воздушного зазора. Коэффициент >1 и возрастает с увеличением раскрытия паза.

С учетом этого

Произведение – эквивалентный воздушный зазор. Коэффициент воздушного зазора определяется по формуле

где – зубчатое деление якоря;

– ширина зубца по окружности якоря;

– ширина открытия паза у поверхности воздушного зазора.

В тех случаях, когда зубцовое строение имеет статор и ротор, коэффициент воздушного зазора определяется как для статора, так и для ротора ( ). При этом t₁ b_z1 принимаются соответственно по размерам зубцов и пазов статора и ротора.

В тех случаях, когда крепление обмотки якоря производится с помощью бандажей, которые укладываются в кольцевые канавки на внешней поверхности якоря, воздушный зазор по длине машины приобретает ступенчатую форму. При расчетах учет влияния бандажных канавок производится с помощью коэффициента , который определяется по формуле

,

где - число бандажных канавок.

Результирующий коэффициент воздушного зазора равен

.

где - коэффициент воздушного зазора статора;

- коэффициент воздушного зазора ротора;

- коэффициент воздушного зазора для бандажных канавок.