Магнитная цепь машины постоянного тока

Глава 26

Магнитное поле машины постоянного тока

Магнитная цепь машины постоянного тока

Магнитная система машины постоянного тока состоит из станины (ярма), сердечников главных полюсов с полюсными наконечниками, воздушного зазора и сердечника якоря.

На рис. 26.1 показана картина магнитного поля четырехполюсной машины. При этом имеется в виду машина, работающая в режиме х.х., когда МДС соз­дается лишь обмоткой возбуждения, а в обмотке якоря и обмотке добавочных полюсов тока нет или он настолько мал, что его влиянием на картину маг­нитного поля можно пренебречь. В целях упрощения на рисунке не показаны добавочные полюсы, так как в режиме х.х. их влияние на картину магнитного по­ля машины незначительно. Как это следует из рис. 26.1, магнитный поток главных полюсов состоит из двух неравных частей: большая часть образует ос­новной магнитный поток , а меньшая — магнит­ный поток рассеяния полюсов . Поток рассеяния учитывается коэффициентом рассеяния (см. § 20.1).

Магнитодвижущая сила обмотки возбуждения на пару полюсов в режиме х.х. определяется суммой магнитных напряжений на участках магнитной цепи (рис. 26.2):

, (26.1)

где — магнитные напряжения воз­душного зазора, зубцового слоя якоря, главного по­люса, спинки якоря, станины (ярма) соответственно.

Если машина имеет компенсационную обмотку (см. § 26.4), то в (26.1) следует ввести еще одно сла­гаемое , представляющее собой магнитное на­пряжение зубцового слоя главного полюса.

Порядок расчета магнитных напряжений на уча­стках магнитной цепи машины постоянного тока в принципе такой же, что и в случае асинхронной ма­шины (см. гл. 11). При этом расчет магнитных на­пряжений станины и сердечника главного полюса ведут по магнитному потоку главного полюса , который больше основного потока на значение потока рассеяния :

где — коэффициент магнитного рассеяния.

Рис. 26.1. Магнитное поле машины постоянного тока в режиме х.х.

При заданном значении ЭДС машины определяют требуе­мое значение основного магнитного потока (Вб) [см. (25.20)]:

. (26.2)

Далее рассчитывают магнитную индукцию для каждого уча­стка магнитной цепи:

, (26.3)

где — магнитный поток на данном участке магнитной цепи. Вб;

— площадь поперечного сечении этого участка, м².

Рис. 26.2. Расчетный участок магнитной цепи

четырехполюсной машины постоянного тока

По таблицам или кривым намагничивания для соответствующих ферромагнитных материалов находят напряженность магнитного поля на участках магнитной цепи ,а затем определяют магнитное напряжение (А)

и МДС обмотки возбуждения на пару полюсов по (26.1).

Значения магнитных напряжений для различных участком магнитной цепи неодинаковы и зависят от магнитных сопротивлений этих участков. Наибольшим магнитным сопротивлением обладает воздушный зазор, поэтому магнитное напряжение на­много больше любого из слагаемых выражения (26.1).

Другие участки магнитной цепи выполняют из ферромагнит­ных материалов. В машинах постоянного тока для изготовления различных элементов магнитной цепи применяют следующие ма­териалы.

Сердечник якоря — тонколистовые электротехниче­ские стали марок 2013, 2312 и 2411 толщиной 0,5 мм (см. табл. 11.1).

Сердечник главного полюса — листовая анизо­тропная (холоднокатаная) сталь марки 3411 толщиной 1 мм, пла­стины не изолируют.

Станина — в машинах малой мощности станину изготов­ляют из стальных цельнотянутых труб, а для машин средней и большой мощности станины делают, сварными из листовой конст­рукционной стали марки СтЗ.

Магнитное напряжение воздушного зазора (А)

, (26.4)

где — величина воздушного зазора, мм; — коэффициент воз­душного зазора, учитывающий увеличение магнитного сопротив­ления зазора из-за зубчатости якоря ( > 1).

Магнитная индукция в воздушном зазоре (Тл) пропорцио­нальна основному магнитному потоку Ф. В машинах постоянного тока общего назначения Тл (большие значения со­ответствуютболее крупным машинам).

Обычно расчет МДС ведут для ряда значений магнитного потока и , а затем строят магнитную характери­стику машины , где — относительное значение магнитного потока; — относитель­ное значение МДС обмотки возбу­ждения на пару полюсов в режиме х.х.; и — номинальные значения магнитного потока и МДС в режиме х.х., соответствую­щие номинальному значению ЭДС [см. (26.2)]. В начальной части магнитная характеристика прямо­линейна (рис. 26.3). Объясняется это тем, что при небольших значениях магнитная цепь не насыщена и МДС возбуждения определяется, в основном, магнит­ным напряжением воздушного зазора .

Рис. 26.3 Магнитная характеристика

Затем с ростом наступает насыщение магнитной цепи и магнитная характеристика становится криволинейной. Коэффициент насыщения магнитной цепи машины

. (26.5)

Для машин постоянного тока .