2 Магнитная система машин постоянного тока
2.1 Воздушный зазор под главным полюсом
2.1.1 Величина воздушного зазора под главным полюсом
,
(2.1)
м.
2.1.2 Полюсное деление
,
(2.2)
м.
2.1.3 Ширина полюсного наконечника
,
(2.3)
м.
2.1.4 Коэффициент воздушного зазора
,
(2.4)
где
– ширина шлица паза,
м.
.
2.1.5 Уточнение величины воздушного зазора
, (2.5)
м.
Принимаем
м.
2.1.6 Предварительное значение ЭДС якоря
,В (2.6)
где кД – коэффициент, учитывающий падение напряжения в якорной цепи, кД=0.9.
,В
2.1.7 Магнитный поток в воздушном зазоре
(2.7)
,Bб.
2.1.8 Площадь поперечного сечения
,(2.8)
,
.
2.1.9 Магнитная индукция воздушного зазора
,(2.9)
, Тл.
2.1.10 Напряженность магнитного поля в воздушном зазоре:
,(2.10)
,
А/м.
2.1.11 Расчётная длина воздушного зазора
,(2.11)
где
- коэффициент Картера, учитывающий
зубчатость якоря
, м.
2.1.12 Магнитное напряжение воздушного зазора
,
(2.12)
,А
2.2 Зубцовая зона сердечника якоря
2.2.1 Магнитный поток в зубцовой зоне
,
(2.13)
Вб.
2.2.2 Площадь сечения зубцовой зоны при овальной форме паза
,
(2.14)
м2.
2.2.3 Магнитная индукция зубцовой зоны
,
(2.15)
Тл.
Сердечник якоря собирают из отдельных отштампованных листов электротехнической стали марки 2312 толщиной 0.5 мм.
2.2.4 Определим по основной кривой намагничивания для стали 2312 напряженность магнитного поля зубцовой зоны якоря
А/м.
2.2.5 Расчетная
длина зубцового слоя при пазах овальной
формы,
(2.16)
м.
2.2.6 Магнитное напряжение зубцового слоя
,
(2.17)
А.
2.3 Ярмо сердечника якоря
2.3.1 Магнитный поток в ярме якоря
,
(2.18)
Вб.
2.3.2 Площадь сечения ярма сердечника
,
(2.19)
где
,
м – высота ярма сердечника якоря,
,
(2.20)
м.
Получим
м2.
2.3.3 Магнитная индукция ярма сердечника якоря
,
(2.21)
Тл.
2.3.4 По основной кривой намагничивания для стали 2312 определим напряженность магнитного поля в ярме сердечника якоря
А/м.
2.3.5 Расчетная длина ярма сердечника якоря
,
(2.22)
м.
2.3.6 Магнитное напряжение ярма сердечника якоря
,
(2.23)
А.
2.4 Сердечник главного полюса
2.4.1 Магнитный поток в сердечнике главного полюса
,
(2.24)
где
– коэффициент магнитного рассеяния
главных полюсов,
.
Вб.
2.4.2 Площадь сечения сердечника главного полюса
,
(2.25)
где
– коэффициент заполнения сердечника
главного полюса сталью,
,
,м
– длина сердечника главного полюса,
,
м,
,
(2.26)
,м
- ширина сердечника главного полюса
,
(2.27)
м.
Получим
м2.
2.4.3 Магнитная индукция в сердечнике главного полюса
,
(2.28)
Тл.
Сердечники главных полюсов собирают из штампованных листов анизотропной холоднокатаной электротехнической стали марки 3411, толщиной 1,0 мм.
2.4.4 По основной кривой намагничивания для стали 3411 определим напряженность магнитного поля в сердечнике главного полюса
А/м.
2.4.5 Расчетная длина сердечника главного полюса
,
(2.29)
где
– высота сердечника главного полюса,
м.
м.
2.4.6 Магнитное напряжение сердечника главного полюса
,
(2.30)
А.
2.5 Зазор между полюсом и станиной
2.5.1 Магнитный поток в зазоре между станиной и полюсом
,
(2.31)
Вб.
2.5.2 Площадь сечения зазора между станиной и полюсом:
,
(2.32)
м2.
2.5.3 Магнитная индукция в воздушном зазоре между главным полюсом и станиной:
,
(2.33)
Тл.
2.5.4 Напряженность магнитного поля в зазоре:
,
(2.34)
А/м.
2.5.5 Расчетная длина зазора между полюсом и станиной
,
(2.35)
м.
2.5.6 Магнитное напряжение воздушного зазора между главным полюсом и станиной
.
(2.36)
А.
2.6 Станина
2.6.1 Магнитный поток в станине с учетом его разветвления
,
(2.37)
Вб.
2.6.2 Площадь сечения станины
,
(2.38) где –
допустимое значение индукции в станине
двигателя, выбирается в зависимости от
степени защиты и способа охлаждения,
= 1,3 Тл.
м2.
2.6.3 Магнитная индукция в станине
,
(2.39)
Тл.
Марка стали станины Ст3.
2.6.4 По основной кривой намагничивания для стали Ст3 определим напряженность магнитного поля в станине
А/м.
2.6.5 Расчетная длина станины
,
(2.40)
где
,м
– толщина станины
,
(2.41)
где
,м
– длина станины
,
м,
м.
,
м – наружный диаметр станины
,
(2.42)
м.
Получим:
м.
2.6.6 Магнитное напряжение в станине
,
(2.43)
А.
Для построения
характеристик машины постоянного тока
необходимо определить сумму МДС всех
участков магнитной цепи при значениях
потока в воздушном зазоре
.
Расчет характеристики намагничивания
и переходной характеристики производится
по приведенной в таблице 2 форме. По
данным таблицы 3 построим основную
характеристику намагничивания машины
постоянного тока
и переходную характеристику
.
Вид переходной характеристики представлен
на рисунке 3, а основной на рисунке 4.
Таблица 2 – Расчет характеристик намагничивания
|
Расчетная величина |
0,5 Ен |
0,75 Ен |
0,9 Ен |
1,0 Ен |
1,1 Ен |
1,15 Ен | |||||||||||||||||||
|
ЭДС обмотки якоря (Ен = kд Uн = 404.8 В.) |
49.5 |
69.3 |
89.1 |
99 |
108.9 |
113.85 | |||||||||||||||||||
|
Магнитный поток в воздушном зазоре |
0.00458 |
0.00642 |
0.0082 |
0.0091 |
0.01 |
0.0105 | |||||||||||||||||||
|
Площадь сечения воздушного зазора |
14 | ||||||||||||||||||||||||
|
Магнитная индукция в воздушном зазоре |
0.327 |
0.458 |
0.589 |
0.654 |
0.72 |
0.753 | |||||||||||||||||||
|
Напряженность магнитного поля в воздушном зазоре |
0.26 |
0.364 |
0.469 |
0.521 |
0.573 |
0.6 | |||||||||||||||||||
|
Расчетная длина воздушного зазора |
1.54·10-3 | ||||||||||||||||||||||||
|
Магнитное напряжение воздушного зазора |
402 |
653 |
724 |
804 |
885 |
925 | |||||||||||||||||||
|
Магнитный поток в зубцовой зоне |
0.00458 |
0.00642 |
0.0082 |
0.0091 |
0.01 |
0.0105 | |||||||||||||||||||
|
Площадь сечения зубцовой зоны при овальной форме паза |
4.87 | ||||||||||||||||||||||||
|
Магнитная индукция в зубцах якоря |
0.94 |
1.31 |
1.69 |
1.88 |
2.07 |
2.16 | |||||||||||||||||||
|
Расчетная величина |
0,5 Ен |
0,75 Ен |
0,9 Ен |
1,0 Ен |
1,1 Ен |
1,15 Ен | |||||||||||||||||||
|
Напряженность магнитного поля в зубцах якоря |
210 |
597 |
7055 |
19300 |
44050 |
73855 | |||||||||||||||||||
|
Расчетная длина зубцового слоя при овальной форме паза |
0.026 | ||||||||||||||||||||||||
|
Магнитное напряжение зубцов якоря |
5 |
16 |
183 |
501 |
1145 |
1920 | |||||||||||||||||||
|
Магнитный поток в ярме сердечника якоря |
2.29 |
3.21 |
4.12 |
4.55 |
5 |
5.25 | |||||||||||||||||||
|
Площадь сечения ярма сердечника якоря |
4.51·10-3 | ||||||||||||||||||||||||
|
Магнитная индукция в ярме сердечника якоря |
0.5 |
0.71 |
0.91 |
1.01 |
1.11 |
1.17 | |||||||||||||||||||
|
Напряженность магнитного поля в ярме сердечника якоря |
76 |
99 |
196 |
249 |
315 |
367 | |||||||||||||||||||
|
Расчетная длина ярма сердечника якоря |
0.043 | ||||||||||||||||||||||||
|
Магнитное напряжение ярма сердечника якоря |
3 |
4 |
8 |
11 |
13 |
16 | |||||||||||||||||||
|
Магнитный поток в сердечнике главного полюса |
0.0055 |
0.0077 |
0.0099 |
0.011 |
0.0121 |
0.0126 | |||||||||||||||||||
|
Расчетная величина |
0,5 Ен |
0,75 Ен |
0,9 Ен |
1,0 Ен |
1,1 Ен |
1,15 Ен | |||||||||||||||||||
|
Площадь сечения сердечника главного полюса |
10.9
| ||||||||||||||||||||||||
|
Магнитная индукция в сердечнике главного полюса
|
0.5 |
0.7 |
0.9 |
1 |
1.11 |
1.16 | |||||||||||||||||||
|
Напряженность магнитного поля в сердечнике главного полюса |
4 |
52 |
127 |
175 |
225 |
250 | |||||||||||||||||||
|
Расчетная длина сердечника главного полюса |
0.06 | ||||||||||||||||||||||||
|
Магнитное напряжение сердечника главного полюса |
1 |
3 |
7 |
10 |
13 |
15 | |||||||||||||||||||
|
Магнитный поток в зазоре между станиной и полюсом |
0.0055 |
0.0077 |
0.0099 |
0.011 |
0.0121 |
0.0126 | |||||||||||||||||||
|
Площадь сечения зазора между станиной и полюсом |
10.9 | ||||||||||||||||||||||||
|
Магнитная индукция в зазоре между гл. полюсом и станиной
|
0.5 |
0.7 |
0.9 |
1 |
1.11 |
1.16 | |||||||||||||||||||
|
Расчетная величина |
0,5 Ен |
0,75 Ен |
0,9 Ен |
1,0 Ен |
1,1 Ен |
1,15 Ен | |||||||||||||||||||
|
Напряженность магнитного поля в зазоре |
0.403 ·106 |
0.565 ·106 |
0.727 ·106 |
0.8·106 |
0.888·106 |
0.929·106 | |||||||||||||||||||
|
Расчетная длина зазора между станиной и полюсом |
1.36·10-4 | ||||||||||||||||||||||||
|
Магнитное напряжение зазора между гл. полюсом и станиной |
55 |
77 |
99 |
110 |
120 |
126 | |||||||||||||||||||
|
Магнитный поток в станине с учетом его разветвления |
2.75 |
3.35 |
4.45 |
5.5 |
6.05 |
6.325 | |||||||||||||||||||
|
Площадь сечения станины |
4.23·10-3 | ||||||||||||||||||||||||
|
Магнитная индукция в станине |
0.65 |
0.91 |
1.17 |
1.3 |
1.43 |
1.49 | |||||||||||||||||||
|
Напряженность магнитного поля в станине
|
535 |
810 |
1225 |
1590 |
2300 |
2846 | |||||||||||||||||||
|
Расчетная длина станины |
0.125 | ||||||||||||||||||||||||
|
Магнитное напряжение станины |
66 |
100 |
153 |
198
|
287 |
355 | |||||||||||||||||||
|
Расчетная величина |
0,5 Ен |
0,75 Ен |
0.9 Ен
|
1,0 Ен |
1,1 Ен |
1,15 Ен | |||||||||||||||||||
|
Сумма магнитных напряжений всех участков магнитной цепи F = F + FZ + FJ + FК+ FГ+ FСП+ FС |
532 |
763 |
1175 |
1363 |
2465 |
3357 | |||||||||||||||||||
|
Сумма магнитных напряжений участков переходного слоя FZJ = F + FZ + FJ |
411 |
582 |
915 |
1317 |
2044 |
2861 | |||||||||||||||||||
