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.

Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru 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;

Фб – 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

Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru

где Fв – МДС возбуждения;

Iв, ωв – 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 – Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru ; af – hz; fe – La; bc – hn; cd– Lc.

Тогда вместо интегрального выражения получим

Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru или

Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru

где Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru

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 Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru . В межполюсном промежутке магнитное сопротивление очень велико и индукция падает, уменьшаясь до нуля в середине между полюсными наконечниками. Для расчетов принимают распределения магнитной индукции Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru в зазоре принимают прямоугольным высотой Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru и шириной Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru .При этом площади трапеции???????? Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru и Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru – расчетная индукция и расчетная ширина полюсного наконечника. Расчетную ширину полюсного наконечника определяют по формуле

Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru =bпн +2 Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru .

где bпн – истинная ширина полюсного наконечника;

Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru – воздушный зазор.

Для полюсных наконечниках со скошенными краями принимают b Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru =bпн.

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

Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru

где Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru – зазор в середине полюсного наконечника;

Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru – зазор по краям,

Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru .

Отношение Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru – коэффициент полюсного перекрытия. Обычно Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru

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

Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru За расчетную длину якоря принимаются основания прямоугольника Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru , который имеет высоту Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru и площадь, равную площади по действительной кривой поля.

С достаточной точностью можно считать, что

Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru =0,5( Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru ),

где lca=(la-nkbk) – суммарная длина пакетов;

nk – число каналов;

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

Магнитная индукция в зазоре равна

Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru

Тогда Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru .

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

Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru

Отношение Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru - коэффициент воздушного зазора. Коэффициент Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru >1 и возрастает с увеличением раскрытия паза.

С учетом этого Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru

Произведение Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru – эквивалентный воздушный зазор. Коэффициент воздушного зазора определяется по формуле

Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru

где Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru – зубчатое деление якоря;

Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru – ширина зубца по окружности якоря;

Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru – 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 ( Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru ). При этом t1 bz1 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 Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru , который определяется по формуле

Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru ,

Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru где Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru - число бандажных канавок.

Результирующий коэффициент воздушного зазора равен

Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru .

где Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru - коэффициент воздушного зазора статора;

Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru - коэффициент воздушного зазора ротора;

Магнитное напряжение воздушного зазора - student2.ru - коэффициент воздушного зазора для бандажных канавок.

Наши рекомендации