45 Главные размеры электрических машин.

Для геометрически подобных машин при Р=const линейные размеры уменьшаются с увеличением частоты вращения.

Полученные соотношения являются приближенными и при проектировании ЭМ от них приходится отступать.

Главные размеры ЭМ: диаметр D_а и длина якоря. При заданном числе полюсов они определяют все остальные размеры: внешний диаметр, поршневые щиты, вал и т.д. От соотношения между этими размерами зависят технико-экономические показатели ЭМ.

При заданной номинальной мощности размеры ЭМ зависят от выбора электромагнитных нагрузок: магнитной индукции в воздушном зазоре и линейной (токовой) нагрузки якоря А(МДС на единицу длины окружности якоря).

Связь между главными размерами и электромагнитными нагрузками находится следующим образом. Расчетная электромагнитная мощность равна

Р_эм=m∙E∙I.

ЭДС фазы равна

Е=4К_b∙f∙ ,

где магнитный поток равен

Ф= .

Принимая, что =A, а f= , после преобразований получим

= =С_А,

где С_А – машинная постоянная.

Данное соотношение является исходным при определении главных размеров ЭМ. Чем большими выбраны электромагнитные нагрузки, тем меньше размеры ЭМ. Предельные значения электромагнитных нагрузок зависят от применяемых для изготовления ЭМ материалов.

Увеличение ограничивается насыщением стали зубцов. Увеличение линейной нагрузки А ограничивается допустимым нагревом изоляции обмоток.

Целесообразные значения - =(0,4…1,1) Тл, А =(1,5…6) , в зависимости от мощности частоты вращения и способов охлаждения.

В машинах с непосредственным охлаждением проводников линейная нагрузка достигает А=2∙10⁵ . С увеличением мощности ЭМ электромагнитные нагрузки увеличиваются, а постоянная С_А уменьшается.

46 Эдс обмотки якоря машин постоянного тока.

При вращении якоря в магнитном поле полюсов в проводниках обмотки якоря будет наводиться ЭДС.

Распределение индукции магнитного поля в воздушном зазоре показано на рисунке (при холостом ходе, когда ток якоря равен нулю).

ЭДС, наводимая в проводниках

Сх= υ_а,

где – индукция в данной точки полюсного деления.

ЭДС Е между щетками противоположной полярности машины равна ЭДС одной параллельной ветви. В параллельную ветвь входят №12а проводников, где n – общее число активных проводников, 2а – число параллельных ветвей. Когда обмотка имеет шаг y₁= , тогда

Е= υ_а .

Среднее значение индукции находится из равенства потоков, которые пропорциональны площадям фигур, ограниченных кривой 1 и прямой 2. Тогда можно записать

Е= υ_а

Окружная скорость равна

υ_а= .

Магнитный поток полюса

Ф=В_ср .

Тогда

Е= или Е=С_l∙n∙Ф.

Здесь D_a – внешний диаметр якоря

– полюсное деление;

С_l=– – конструктивная постоянная машины.

Можно записать

Е=с ,

где ;

с= .

Поток Ф– это поток, который сцеплен с секцией при её симметричном расположении относительно полюса.

При укороченном шаге y₁< и поток, сцепленный с секцией, уменьшается, в соответствии с чем уменьшается и ЭДС Е. Однако при реально применяемом укорочении шага в обмотках МПТ уменьшение ЭДС незначительное. Поэтому для её определения используются приведенные выше формулы.