Содержание
Предыдущий § Следующий

8.3. Потери в стали на перемагничивание

Потери на перемагничивание стали обусловлены явлениями гис-крезиса и вихревыми токами. Различают основные потери в стали, обусловенные первой гармоникой магнитного потока, и добавочные, возникающие из-за несинусоидальности распределения магнитного потока, пульсаций магнитного потока с повышенной частотой и других факторов.

Основные потери в стали. Они возникают из-за вращения якоря в основном магнитном поле главных полюсов. При этом зубцы якоря в его сердечник перемагничиваются с частотой

Зубцы якоря перемагничиваются циклически, т. е. половину периода в них магнитный поток направлен в одну сторону, а половину периода (под другим полюсом) — в другую. Этот процесс сходен с циклами перемагничивания стержней трансформатора. Именно для перемагничивания такого характера даются справочные данные для электротехнической стали.

Сердечник якоря имеет вращательное перемагничивание: в каждом элементе сердечника направление магнитной индукции меняется постепенно, при сравнительно малом изменении магнитной индукции. Экспериментально установлено, что при вращательном перемагничивании потери на гистерезис при индукции В = = 1,0. ..1,6 Тл в 1,6. ..2 раза выше, чем при циклическом (переменном) перемагничивании (рис. 8.1), а при повышении индукции резко уменьшаются.

Так как в сердечнике якоря индукция не превышает 1,6 Тл, удельные потери на гистерезис в сердечнике якоря нужно увеличить в 1,8 ...2,0 раза.

Основные потери в стали определяются по формуле

Рис. 8.1. Потери на гистерезис при переменном (1) и вращательном (2) перемагничивании

где &_т = 2,5... 4,5 — коэффициент увеличения потерь по технологическим причинам; p_z и р_а — удельные потери в зубцах и в сердечнике якоря; G_z и G_a — масса зубцов и сердечника.

Коэффициент увеличения потерь учитывает то, что после штамповки в местах, прилегающих к линии разреза, появляется наклеп, после сборки и прессовки — заусенцы замыкают соседние листы стали и т. п. Конечно, заранее точно определить, насколько возрастут потери в стали после изготовления машины, невозможно и обычно расчетчики устанавливают значение k_T исходя из статисти-

ческих данных изготовленных машин: чем выше технология изготовления, тем ниже этот коэффициент.

Удельные потери стали p_z и р_а определяются из справочника или по ГОСТу. Так как в ГОСТе приведены данные удельных потерь Ро при стандартных частоте f₀ и индукции В_о, их нужно пересчитать для конкретных условий по формуле

где а и р — коэффициенты, учитывающие соотношение потерь на гистерезис и вихревые токи (см. гл. 2): для горячекатаных сталей а = 0,7, р = 0,3; для холоднокатаных а = 0,3, р = 0,7.

Удельные потери ро нужно выбирать возможно более близкими по режиму (по частоте и индукции) к расчетным.

Поверхностные потери в полюсных наконечниках. Поверхностные потери в полюсных наконечниках вызываются зубчатым строением якоря. Из-за наличия зубцов и пазов на якоре магнитная индукция в каждой точке поверхности полюсного наконечника пульсирует с частотой f_z = Zn/60. Амплитуда переменной составляющей индукции

При вращении якоря переменная составляющая магнитной индукции вызывает в массивном полюсном наконечнике вихревые токи. Так как вихревые токи проникают в полюсный наконечник не глубоко, потери называют поверхностными. Для уменьшения поверхностных потерь желательно было бы часть сердечника полюса, обращенную к якорю, выполнять из листовой электротехнической стали. Однако технологически это трудно и поэтому идут на компромисс: сердечник полюса набирают из листов, но не электротехнической, а обычной листовой стали толщиной 1,0 ...2,0 мм. Потери определяются по полуэмпирической формуле

где t\ — зубцовое деление; 5_ПОв-—площадь поверхности полюсных наконечников, м².

Пульсационные потери в зубцах. Если зубцы имеются и на роторе и на статоре, то поверхностных потерь нет, но есть пульсационные потери. Рассмотрим их возникновение. Каждый из зубцов якоря, например, может располагаться либо напротив зубца компенсационной обмотки, либо напротив паза. Так как магнитная проводимость между днами пазов в этих двух случаях различна, несколько различается и зубцовые потоки При вращении якоря зуб-цовый поток меняется с частотой

fzi = vjt_v._o6, (8.13)

где v_a — скорость на поверхности якоря; /_Коб — зубцовое деление компенсационной обмотки.

Аналогично, каждый зубец статора (компенсационной обмотки) перемагничивается с частотой

Аналогично определяются пульсационные потери в зубцах компенсационной обмотки.

В машинах постоянного тока, имеющих сравнительно большие воздушные зазоры, амплитуды переменных составляющих индукции малы в соответствии с формулой (8.16), поэтому малы и пульсационные потери.

Часто пульсационные потери и поверхностные потери не рассчитывают, а несколько увеличивают основные потери в стали, изменяя /г_т в формуле (8.9). Однако проверка значений добавочных потерь в стали все же необходима для того, чтобы правильно оценить достоинства и недостатки конструкции.

Содержание
Предыдущий § Следующий