РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ

Магнитная система машины постоянного тока представляет со­бой 2р симметричных магнитных цепей (рис. 11.22), каждая из кото­рых состоит из семи последовательно соединенных условно одно­родных участков: воздушного зазора под главными полюсами, зубцов якоря, ярма якоря, зубцов полюсных наконечников главных полюсов (у компенсированных машин), сердечника главного полю­са, зазора между главным полюсом и станиной.

Замкнутый контур магнитных линий пары полюсов является симметричным относительно оси геометрической нейтрали (рис. 11.22), поэтому расчет магнитной цепи машины постоянного тока достаточно производить на один полюс.

Для расчета магнитной цепи необходимо знать размеры всех участков магнитопровода, площади их сечения, магнитные потоки этих участков. Эти данные для машин постоянного тока приведены в табл. 11.16. Коэффициенты, приведенные в этой таблице, рассчи­тывают следующим образом.

1. Коэффициент воздушного зазора , учитывающий влияние зубчатости якоря , зубцов компенсационной обмотки на главном

Рис. 11.22. Магнитные системы (а—в) и магнитная цепь (г) машин постоянного тока

полюсе , бандажных канавок и радиальных вентиляционных каналов на магнитное сопротивление воздушного зазора, равен:

, (11.50 а)

где

,

; (11.50 б)

и — по рис. 11.13; при прямоугольных пазах (см. рис. 11.14) вме­сто вводится ;

, (11.50 в)

— по рис. 11.18.

При бандажах из немагнитного материала

, (11.50 г)

где — общая ширина бандажных канавок на якоре; — глубина бандажных канавок; — длина якоря.

При бандажах из магнитной проволоки

, (11.50 д)

где d — диаметр бандажной проволоки.

Размеры и число бандажных канавок определяются предварите­льно и уточняются после механического расчета бандажа (см. гл. 8).

Таблица 11.16.Данные для расчета магнитной цепи

Участок магнитной цепи	Расчетная длина участка, м	Площадь сечения участка, м2	Магнитный поток при нормальном режиме, Вб	Индукция в сечении участка, Тл
Воздушный зазор под главным полюсом
Зубцы якоря овальной формы (см. рис. 11.13)
Зубцы якоря прямоугольной формы (см. рис. 11.14)
Ярмо якоря
Зубцы наконечника главного полюса (см. рис. 11.18) с компенсационной обмоткой
Сердечник главного полюса (см. рис. 11.19,11.18)
Зазор между главным полюсом и станиной
Станина

Коэффициент

, (11.51)

где — длина пакета; — ширина вентиляционного канала.

2. Расчетная ширина полюсной дуги при эксцентричном lasope под главными полюсами и при концентрическом зазоре под главными полюсами с компенсационной обмоткой.

3. Расчетная длина якоря равна длине пакета якоря , т. е. при отсутствии радиальных вентиляционных каналов и при наличии радиальных вентиляционных каналов шириной каждого канала.

4. Расчетная длина станины k для машин постоянного тока мо­жет быть принята:

, (11.52)

где — длина главного полюса.

5. Высоту главного полюса для машин постоянного тока с диаметром якоря до 0,5 м предварительно можно определить по рис. 11.23. При D > 0,5 м для предварительного определения высоты полюса необходимо использовать установленные зависимости приведенные на рис. 11.5.

6. Высота станины определяется при известных радиальных размерах магнитной системы:

, (11.53)

где — высота наконечника главного полюса (см. рис. 11.19), выби­рается исходя из условия, чтобы магнитная индукция в сечении не превышала 1,8...1,9 Тл; индукция в станине из массивной стали не должна превышать = 1,3 Тл (1,05 Тл при классе изоляции Н). Уве­личение магнитной индукции сверхустановленных значении приво­дит, в первую очередь, к ухудшению коммутации машины.

7. Ширина выступа наконеч­ника главного полюса может быть принята равной (0,1…0,15) .

Ширина сердечника главного полюса

, (11.54)

где — индукция в сердечнике главного полюса. Для сталей ма­рок 3411, 3412, 3413 = 1,6…1,7 Тл, для сталей марок 1211 и 1212 = 1,35…1,55 Тл. При исполнении машины по степени защиты IP44 и способам охлаждения IС0141 и IС0041 индукция ,должна быть снижена на 0,2—0,3 Тл.

Рис. 11.23. К определению высоты главного полюса

8. Коэффициент магнитного рассеяния главных полюсов зависит от воздушного зазора, ширины межполюсного окна и ши­рины полюсного наконечника добавочного полюса.

В каждом конкретном случае путем моделирования магнитного поля в воздушном зазоре можно определить .

При расчетах магнитных цепей машин постоянного тока можно принять = 1,15 для двухполюсных машин, = 1,2 для четырехполюсных машин без компенсационной обмотки, = 1,25 при 2р = 4 и 6 и наличии компенсационной обмотки.

Для построения характеристики намагничивания машины постоянного тока необходимо определить сумму МДС всех участков магнитной цепи при значениях магнитного потока в воздушном зазоре = 0,5; 0,75; 0,9; 1,1 и 1,15 .

Расчет характеристики намагничивания производится по приве­ченной в табл. 11.17 форме.

По данным табл. 11.17 строят характеристику намагничивания машины постоянного тока и переходную характеристику

. (11.55)

Таблица 11.17.Расчет характеристики намагничивания машины

№ п/п	Расчетная величина	Расчетная формула	Единица величины	0,5	0,75	0,9		1,1	1,15
	ЭДС		В
	Магнитный поток		Вб
	Магнитная индукция в воздушном зазоре		Тл
	МДС воздушного зазора		А
	Магнитная индукция в зубцах якоря		Тл   Тл   Тл
	Напряжен- ность магнитного поля в зубцах якоря (см. приложение 2)		А/м   А/м     А/м
	Средняя напряжен ность магнитного поля в зубцах		А/м
	Магнитное напряжение		А
	Магнитная индукция в спинке якоря		Тл
	Напряжен ность магнитного поля в спинке якоря (см. приложение 1)		А/м
	Магнитное напряжение спинки якоря		А
	Магнитный поток главного полюса		Вб
	Магнитная индукция в сердечнике главного полюса		Тл
	Напряжен ность магнитного поля в сердечнике главного полюса		А/м
	Магнитное напряжение сердечника главного полюса		А
	Магнитная индукция в зубцах наконечника главного полюса (компенсационной обмотки)		Тл
	Напряжен ность магнитного поля в зубцах компенсационной обмотки		А/м
	Магнитное напряжение зубцов наконечника главного полюса		А
	Магнитная индукция в воздушном зазоре между главным полюсом и станиной		Тл
	Магнитное напряжение воздушного зазора между станиной и главным полюсом		А
	Магнитная индукция в станине		Тл
	Напряжен ность магнитного поля в станине		А/м
	Магнитное напряжение станины		А
	Сумма магнитных напряжений всех участков магнитной цепи		А
	Сумма магнитных напряжений участков переходного слоя		А

Примечание. При определении магнитного напряжения зубцового слоя следует определить напряженность магнитного поля по кривым приложения 2, которые построены при Тл с учетом вытеснения магнитного поля в паз.

Для открытых пазов (см. рис. 11.14):

; ; ;

для овальных пазов (см рис. 11.13):

; ; .