Содержание
Предыдущий § Следующий

2.4. Магнитное напряжение в полюсах, ярме ротора и статора

В сердечниках полюсов магнитный поток распределяется довольно равномерно, как это видно из картины поля (рис. 2.18), построенной в предположении постоянства магнитной проницаемости стали.

Расчетная длина магнитной линии принимается равной высоте полюса tim, а напряженность поля Н_т определяется по индукции

При номинальном режиме индукции в сердечниках полюсов (1,2... 1,6) Тл. Однако иногда полюсные наконечники насыщаются и это влияет на распределение магнитного потока в воздушном зазоре.

При больших токах возбуждения (рис. 2.19) под краем полюсного наконечника наблюдается резкий спад индукции из-за большого падения магнитного потенциала в узких местах полюсного наконечника.

Проверить наличие насыщения полюсного наконечника можно, определив приближенное значение индукции в самом узком месте наконечника (рис. 2.20, а-) по формуле

Рис. 2.18. Картина поля в сердечнике полюса при холостом ходе

где АФ — поток, замыкающийся через наконечник, определенный без учета его насыщения.

Если Вшах^2,1 Тл, то следует учитывать насыщение наконечника. Для этого рисуют картину поля в сердечнике полюса в предположении постоянства магнитной проницаемости стали. Затем наконечник разбивается на мелкие части линиями, «параллельными» линиям уровня на картине поля (рис. 2.20,6). Задавшись магнитным напряжением под краем полюса F\, по картине поля в воздушном зазоре находят магнитный поток, замыкающийся через

Рис. 2.19. Распределение индукции в воздушном зазоре машины мощностью 180 кВт при холостом ходе

Рис. 2 20. Схема расчета насыщения полюсного наконечника

край наконечника Фь и определяют индукцию в первом сечении:

находят напряженность поля на первом участке наконечника Hi, а затем и падение магнитного потенциала в наконечнике, магнитное напряжение во втором сечении и приращение потока соответственно:

где Axi — приращение длины полюсной дуги, В₆₁ — среднее значение индукции на дуге &Х\\ оно определяется по переходной характеристике для F₂ и 6i — зазора на дуге A*i.

После этого находится индукция во втором сечении:

Участки интегрирования нужно брать тем меньше, чем больше падение магнитного потенциала в них.

После прохода самого узкого сечения индукция начинает быстро уменьшаться, и когда она станет менее 2,0 Тл, расчет можно прекратить.

Найденное значение магнитного напряжения под серединой по-

тттг*я

позволяет определить магнитную индукцию во всех точках воздушного зазора и магнитный поток. Достаточно провести интегрирование для трех-четырех значений F_{ (и соответственно F_n). Индукции для других значений F_n, не совпадающих с расчетными, определяются графической интерполяцией.

Магнитное напряжение сердечника ротора (ярма) сравнительно невелико (не более 5% от МДС обмотки), поэтому оно определяется более приближенно, чем на рассмотренных выше участках магнитной цепи.

На рис. 2.21 показана картина поля в сердечнике якоря, построенная в предположении синусоидального распределения индукции на его поверхности. Из картины поля видно, что в области, близкой к оси ротора, индукция очень мала (половинная трубка имеет очень большую ширину), т. е. магнитный поток через эту область практически не замыкается. Поэтому наличие вала ротора почти не сказывается на магнитной проводимости сердечника.

Иногда, в крупных машинах, для облегчения ротора между его валом и сердечником якоря ставят пустотелую втулку — крестовину.

Большая часть магнитного потока (замыкающаяся ближе к оси полюса) имеет в роторе одинаковое падение магнитного потенциала: количество линий уровня по длине магнитных линий почти неизменно (на рис. 2.21—4,5...3,5 квадрата от поверхности якоря до оси симметрии).

Рис. 2.21. Картина магнитного поля в сердечнике якоря

Рис. 2.22. Средняя длина магнитной линии в сердечнике якоря

Конечно, под серединой полюса падение магнитного потенциала больше и это иногда уменьшает индукцию в зазоре (например, при очень больших токах возбуждения — см. рис. 2.19). Однако в большинстве случаев допустимо считать внешнюю поверхность сердечника эквипотенциальной и магнитное напряжение в сердечнике ротора неизменным для всех линий индукции:

где Н_а — расчетная напряженность поля; а — средняя длина магнитной линии.

Напряженность поля Н_а определяется по индукции В_а в расчетном сечении:

где D — диаметр сердечника якоря; d — диаметр вала (или втулки якоря); 1_а — осевая длина якоря; 7=0,91...0,93 — коэффициент заполнения объема якоря сталью.

В номинальном режиме В_а = 1,0...1,4 Тл, вследствие чего малы расчетная напряженность поля и магнитное напряжение в сердечнике ротора. Это позволяет определять среднюю длину магнитной линии а приближенно, из эскиза магнитной системы (рис. 2.22).

В ярме статора магнитные линии обычно располагаются на равном расстоянии друг от друга и практически параллельны друг

другу. Это позволяет в качестве расчетной брать среднюю индукцию

где /_; — осевая длина ярма; h, — толщина ярма.

В номинальном режиме В,-я; 1,2 ... 1,6 Тл.

Средняя длина магнитной линии а,- находится из эскиза магнитной системы (рис. 2.23) как длина магнитной линии, замыкающейся от одной до другой середины половины сердечника полюса.

Рис. 2.23. Картина магнитного потока в ярме статора

Рис. 2.24. Выход магнитного потока из сердечника полюса в ярмо

По значению индукции В, из справочников находится напряженность поля в ярме Я/ и определяется магнитное напряжение ярма

Fj=Mjaj.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 (2.83)

В машинах с коротким якорем (тяговые двигатели и т. п.), имеющих сравнительно большую индукцию в ярме, приходится также учитывать падение магнитного потенциала в «выходе» магнитного потока из полюса в ярмо (рис. 2.24).

Средняя индукция в выходе

где 1_т и b_m — соответственно осевая длина сердечника полюса и его ширина.

Падение магнитного потенциала в выходе на пару полюсов

Напряженность поля H'j определяется по индукции В'/, а длина магнитной линии принимается равной половине ширины сердечника полюса.

Содержание
Предыдущий § Следующий