Магнитная цепь машины постоянного тока

Для получения в машине постоянного тока номинальных данных в ней необходимо наличие магнитного потока Ф. Требуемая величина магнитного потока может быть определена из формулы

Магнитный поток в машинах постоянного тока создается под дейст­вием

 

Рис. 1 — Магнитная цепь пары полюсов четырехполюсной машины

магнитодвижущей силы (МДС) обмоток возбуждения главных полю­сов. Магнитный поток замыкается в машине между разноименными по­люсами по определенному пути, который называется магнитной цепью машины.На рисунке 1.25 показана магнитная цепь пары полюсов четырехполюсной машины. Магнитная цепь машины обычно симметрична и имеет пять характерных однородных участков: главные полюса h_п, воздушный зазор ?, зубцы якоря h_z, сердечник якоря  l_я  и станину  l_c  машины. Поток, создаваемый каждым из полюсов,, делится относительно продольной оси полюса на две части, образующие вмес­те с соседними полюсами два одинаковых магнитных контура. Число таких контуров равно числу полюсов. Расчет магнитной цепи машины постоянного тока заключается в определении МДС, необходимой для создания под полюсами машины основного магнитного потока требуемой величины. Расчет ведут обычно на одну пару полюсов ввиду симмет­ричности машины. Магнитную цепь можно рассчитать на основе за­кона полного тока для средней магнитной линии

 где  – напряженность магнитного поля;

– элемент длины магнитной линии;

– полный ток, охватываемый магнитной линией.

Предположив, что на протяжении каждого однородного участка Н постоянна, заменяем интеграл суммой

где      H_k– напряженность магнитного поля в каждом однородном участке;

            l_k  – средняя длина однородного участка;

           F₀ – полная МДС пары полюсов, действующая в контуре цепи.

Таким образом, общую МДС, действующую в контуре, можно предста­вить суммой МДС, необходимых для проведения магнитного потока на заданных участках

Коэффициент K_? учитывает возрастание среднего воздушного зазо­ра, называется коэффициентом воздушного зазора (коэффициентом Картера) и равен 1,1?1,5. Величину напряженности поля в K–ом участке можно определить по формуле

где    B_k  – индукция магнитного поля в участке;

          ?_k  – магнитная проницаемость участка.

Для участков из ферромагнитных материалов Н_k находится по кри­вым намагничивания В = f(H), так как для них ? = var.

Индукцию  B_k  определяют по величине потока Ф_k и сечению участка S_k

Подставив найденные значения  H_k и l_k  в формулу общей МДС получим полную МДС пары полюсов.Расчетное значение МДС возбуждения зависит от потока Ф, который необходимо создать в машине. Задаваясь различными значениями основного потока, например 0,5Ф, 0,75Ф, 1,0Ф, 1,25Ф можно рассчитать соответствующие им МДС обмотки возбуждения и построить графически зависимость Ф = f(F_o) .

Эта зависимость (рис.2) носит название характеристики намагничивания машины. Степень насыщения магнитной системы машины характеризуется коэф­фициентом насыщения, который находится расчетным путем или из кривой намагничивания

Коэффициент насыщения для различных машин находится в пределах 1,25?1,75. Характеристика намагничивания, выраженная в другом масштабе, представляет собой характеристику холостого хода ма­шины E_o= f(I_в), т.е. завиcимость ЭДС от тока возбужде­ния при постоянной частоте вращения n = const .