Глава шестнадцатая

РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ ПРИ ХОЛОСТОМ ХОДЕ

16.1. Постановка задачи

Как и в трансформаторах, так и в электрических маши­нах магнитный поток подразделяется на главный поток и потоки рассеяния. Главный поток замыкается по отдель­ным участкам статора и ротора, которые составляют маг­нитную цепь машины. Главный магнитный поток выбирают исходя из того, чтобы он индуцировал в обмотках заданную ЭДС. Магнитодвижущая сила, которая необходима для создания такого потока, определяется из расчета магнит­ной цепи.

При холостом ходе эту МДС создает одна из обмоток при протекании по ней тока. В синхронных машинах и ма­шинах постоянного тока такой обмоткой является обмотка возбуждения, а в асинхронных машинах — обмотка ста­тора.

Принцип расчета магнитной цепи различных электриче­ских машин одинаков. Для примера рассмотрим явнополюсную машину, поперечный разрез которой схематично показан на рис. 16.1. Такое конструктивное выполнение имеют машины постоянного тока или синхронные машины небольшой мощности. Главный магнитный поток замыка­ется по нескольким замкнутым контурам. Так как все кон­туры одинаковы, то расчет магнитной цепи выполняется для одного из них, в результате чего определяется МДС пары полюсов.

Рис. 16.1. Магнитная цепь машины

На рис. 16.1 изображена магнитная цепь одной пары полюсов. На полюсах расположены катушки обмотки возбуждения. Контур, изображенный сплошной линией, пред­ставляет собой одну из индукционных линий основного магнитного потока Ф. Длину этой линии можно считать средней для всех линий потока. Штриховой линией показан поток рассеяния обмотки возбуждения Ф_σ. Поток рассеяния имеет ту особенность, что он не заходит в якорь, не пересе­кается проводниками его обмотки и, следовательно, не уча­ствует в создании ЭДС этой обмотки.

Расчет магнитной цепи выполняется на основе закона полного тока. Для контура, показанного сплошной линией на рис. 16.1, т. е. для пары полюсов, запишем

где F_B — МДС возбуждения; I_B, ω_B — ток и число витков на полюс обмотки возбуждения; H — напряженность маг­нитного поля; l — длина контура интегрирования.

При практических расчетах интеграл заменяют суммой магнитных напряжений Hl, для чего магнитную цепь машины разбивают на участки, в каждом из которых можно принять, что индукция В, а следовательно, и напряжен­ность магнитного поля Н имеют неизменное значение.

В соответствии с рис. 16.1 такими участками являются воздушный зазор, зубцы якоря, ярмо ротора (якоря), полю­сы, ярмо статора (станина). Длина силовой линии потока Ф на каждом из участков соответственно обозначена: ab—δ, af—h_Z, fе—L_a, bc—h_П, cd—L_C. Тогда вместо (16.1) получим

где f_δ=2Н_δδ, F_Z=2H_Zh_Z, F_а=H_аL_а, F_П=2H_Пh_П, F_C=H_CL_C — магнитные напряжения участков.

Дальнейший расчет будет заключаться в определении напряженности магнитного поля, а затем магнитного на­пряжения для каждого участка магнитной цепи. Напря­женность магнитного поля находится по соответствующему значению магнитной индукции.