Задача расчета магнитной цепи заключается в определении оптимальной величины МДС, необходимой для создания заданного потока. По эскизу магнитной цепи определяется суммарная МДС, на полюс. Магнитная система машины постоянного тока представляет собой 2р симметричных магнитных цепей (рис.1), каждая из которых состоит из семи последовательно соединенных условно однородных участков: воздушного зазора под главными полюсами, зубцов якоря, ярма якоря, зубцов полюсных наконечников главных полюсов (у компенсированных машин), сердечника главного полюса, зазора между главным полюсом и станиной. Замкнутый контур магнитных линий пары полюсов является симметричным относительно оси геометрической нейтрали (рис. 1), поэтому расчет магнитной цепи машины постоянного тока достаточно производить на один полюс.
Для расчета магнитной цепи необходимо знать размеры всех участков магнитопровода, площади их сечения, магнитные потоки этих участков.
ΣF=Fδ+Fz+Fa+Fg+Fc+ Fδс
МДС воздушного зазора, А, на полюс:
Fδ=0,8* Bδ*kδ*δ*104,
Где kδ= -коэффициент воздушного зазора, учитывает неравномерность воздушного зазора в следствии зубчатости якоря
МДС зубцов якоря при овальных пазах, А
Fz=hz*Hz- где hz=hn-высота зубца м; Hz-напряженность магнитного поля зубцов,А/м-определяется по кривым намагничивания при Bz ≥1,8 ТЛ, если ≤1,8 то по таблицам.
Для паза круглой формы,рис1, индукции, Тл
Вz min=
Коэффициент воздушного зазора kδ, учитывающий влияние зубчатости якоря ,kδα зубцов компенсационной обмотки на главном
полюсе ķδĸ, бандажных канавок ķδ.ĸ и радиальных вентиляционных каналов ķв.ĸ на
магнитное сопротивление воздушного зазора, равен: kδ = kδα ķδĸ ķδ.ĸ ķв.ĸ
Рис. 1 Магнитные системы (а—в) и магнитная цепь (г) машин постоянного тока
Коэффициент
где lП — длина пакета; bВ.К — ширина вентиляционного канала.
2.Расчетная ширина полюсной дуги b` Р= bР при эксцентричном зазоре под главными полюсами и b'р =b р + 2δ при концентрическом зазоре под главными полюсами с компенсационной обмоткой.
3.Расчетная длина якоря ℓ δравна длине пакета якоря ℓст, т. е. ℓ δ= ℓа при отсутствии радиальных вентиляционных каналов и ℓ δ = ℓ п-nкbв.к при наличии nк радиальных вентиляционных каналов
шириной bв.к каждого канала.
4.Расчетная длина станины ℓ с для машин постоянного ток может быть принята:
ℓ с= ℓ г+0,4D где ℓ г — длина главного полюса.
5. Высоту главного полюса hг для машин постоянного тока с диаметром якоря до 0,5 м предварительно можно определить, по рис. 2 При D» 0,5 м для предварительного определения высоты полюса необходимо использовать установленные зависимости Dвн=j(D;р), приведенные на рис. определяется при известных радиальных размерах магнитной системы
hс=Dвн-{(D+2δ)/2} - hГ - hГН - где hГН — высота наконечника главного полюса выбирается исходя из условия, чтобы магнитная индукция в сечении агсг не превышала 1,8... 1,9 Тл; индукция в станине из массивной стали не должна превышать Вс = 1,3 Тл (1,05 Тл при классе изоляции Н). Увеличение магнитной индукции сверхустановленных значений приводит, в первую очередь, к ухудшению коммутации машины.
7. Ширина выступа наконечника главного полюса b ГВ может быть принята равной (0,1...0,15)bГ.
Ширина сердечника главного полюса bГ = sГFdНОМ / (kСℓГВГ) - где ВГ- индукция в сердечнике главного полюса. Для сталей марок 3411, 3412, 3413 ВГ = 1,6...1,7 Тл, для сталей марок 1211 и 1212 ВГ = 1,35...1,55 Тл. При исполнении машины по степени защиты 1Р44 и способам охлаждения 1С0141 и 1С0041 индукция ВГ должна быть снижена на 0,2 — 0,3 Тл.
8. Коэффициент магнитного рассеяния главных полюсов sг зависит от воздушного зазора, ширины межполюсного окна t - Ьр и ширины полюсного наконечника добавочного полюса.
В каждом конкретном случае путем моделирования магнитного поля в воздушном зазоре можно определить sг.
При расчетах магнитных цепей машин постоянного тока можно принять sг = 1,15 для двухполюсных машин, sг = 1,2 для четырехпо-люсных машин без компенсационной обмотки, sг = 1,25 при 2р = 4 и 6 и наличии компенсационной обмотки.
Для построения характеристики намагничивания машины постоянного тока необходимо определить сумму МДС всех участков магнитной цепи при значениях магнитного потока в воздушном зазоре Фδ = 0,5; 0,75; 0,9; 1,1 и 1Д5Фδном.
Расчитываем:
ΣF=Fδ+Fz+Fa+Fg+Fc+ Fδс
Fδ, Fz-влияют на участки.
По данным строят характеристику намагничивания.
Находим точку соответствующую номин. потоку.
Если на первом уч-ке, на колене насыщения можно регулировать скорость потоком вверх и вниз. Если 3-неустойчивая работа.
Кривая намагничивания необходима для расчета рабочих и пусковых характеристик МДПТ, переходная характеристика- для расчета МДС якоря от поперечного поля Fq.