Магнитное поле и н. с. воздушного зазора

Гладкий якорь. Наиболее сложный характер имеет магнитное поле в воздушном зазоре, на который приходится наибольшая часть полной н. с. (до 60—80%).

Предположим сначала, что пазы на поверхности якоря и радиальные вентиляционные каналы отсутствуют.

На рис. 2-2, а показан характер магнитного поля в зазоре вдоль окружности якоря, а на рис. 2-2, б — кривая 1 распределения магнитной индукции В_ъ на поверхности гладкого якоря на протяжении полюсного деления

^%- 2р >

где D_a — внешний диаметр якоря и 2р — число полюсов.

Для расчетных целей кривую / заменяют прямоугольником 2 (штриховая кривая на рис. 2-2, б) шириной fee и высотой, равной действительному значению индукции В₆ в средней части зазора. Площадь прямоугольника равна площади фигуры, ограниченной кривой 1 и осью абсцисс, что означает равенство потоков, соответствующих кривым / и 2.

Величина Ь₆ называется расчетной полюсной дугой, она отличается от реальной полюсной дуги Ъ_п (рис. 2-2, а) на некоторую величину, зависящую от формы полюсного наконечника. Точное значение Ь₆ может быть установлено путем построения картины поля в зазоре графическим методом или путем- расчета методом конформных отображений. Однако применение этих методов ввиду их большой трудоемкости каждый раз затруднительно, и поэтому пользуются приближенными соотношениями, установленными соответствующими расчетами для разных очертаний полюсных наконечников. При очертании наконечника, показанном на рис. 2-2, а,

h = b_n>

а при равномерном зазоре величиной б по всей ширине наконечника

Величина

называется расчетным коэффициентом полюсной дуги. Для машин с дополнительными полюсами а₈ = 0,6 -f-0,75, и для машин без дополнительных полюсов а₆ = 0,70 -г- 0,85.

Длину якоря в осевом направлении 1_а часто принимают на 5— 10 мм больше длины полюсов l_m (рис. 2-3, а). При этом индукция

Рис. 2-2. Распределение магнитной индукции в воздушном зазоре при гладком якоре

Рис. 2-3. Магнитное поле у края сердечника якоря

на конце якоря ослабляется (рис. 2-3, б) и поток, входящий в торец якоря, уменьшается. В результате уменьшаются потери на вихревые токи в нажимных фланцах и в сердечнике якоря от торцового потока. Расчетная длина якоря в данном случае принимается равной

и н. с. воздушного зазора при гладком якоре

Учет влияния пазов и вентиляционных каналов. При наличии на якоре пазов поле над ними ослабляется (рис. 2-4, а) и кривая В_& вдоль зазора принимает зубчатый вид (рис. 2-4, б). Формула (2-4) дает значение средней индукции в зазоре В₆, в то время как в выражение (2-5) необходимо подставить теперь значение индукции против центра зубца В_6япКС.

Отношение

называется коэффициентом воздушного зазора, обусловленным зубчатостью якоря. Величина k~_al устанавливается на основе анализа поля в зазоре и пазах методом конформных отображений. Однако получаемые при этом соотношения весьма сложные, и на практике пользуются приближенным выражением

Рис. 2-4. Магнитное поле в воздушном зазоре при зубчатом якоре

b_l — ширина открытия паза у поверхности воздушного зазора; t_x = = nDj'Z — величина зубцового деления; Z — число зубцов якоря.

Вместо выражения (2-6) иногда пользуются также более приближенными соотношениями. Обычно k_&1 = 1,10 -г- 1,35.

Подставив в формулу (2-5) вместо В_й значение Ба_макс = k^Bi,, получим

Но

Иногда пазы делают также в полюсных наконечниках, и в них размещается так называемая компенсационная обмотка (см. § 5-3). В этом случае по формулам вида (2-6) и (2-7) рассчитывается также коэффициент зазора для полюсов k_&2, причем вместо t_x и Ъ± подставляется зубцовый шаг 4 и величина открытия паза Ь₂ компенсационной обмотки.

При наличии радиальных вентиляционных каналов кривая поля вдоль зазора в осевом направлении также приобретает зубчатый характер (рис. 2-5). При этом

Рис. 2-5. Магнитное поле в

воздушном зазоре в осевом

направлении

b_{n c}— ширина пакета стали и b_K — ширина вентиляционного канала.

Заметим, что иногда влияние радиальных вентиляционных каналов учитывают более приближенно, принимая в выражении (2-3) 1_а равным не полной длине сердечника якоря (рис. 2-5), а суммарной ширине пакетов плюс половина суммарной ширины каналов. Коэффициент kg₃ при этом рассчитывать не надо. Отметим, что расчетное значение В_в при этом будет несколько больше.

Учет влияния бандажных канавок. Когда обмотка якоря в пределах сердечника укрепляется бандажами, неравномерность зазора вызывается также канавками под эти бандажи. Однако учет этой неравномерности дополнительным коэффициентом зазора вида (2-6) не оправдан, так как этот коэффициент получен в предположении, что пазы и вентиляционные каналы глубоки, в то время как бандажные канавки неглубоки. Расчетные соотношения в этом случае можно получить следующим образом. Если зазор в осевом направлении имеет ступенчатую форму (рис. 2-6), то относительная магнитная проводимость зазора на единицу длины дуги по окружности якоря

Рис. 2-6. Якорь с бандажными канавками

определяет коэффициент уменьшения проводимости или увеличения эквивалентного зазора в результате наличия ступени с увеличенным зазором б₂. На основе этого соотношения коэффициент увеличения эквивалентного зазора под влиянием бандажей из немагнитного материала

где п_б — число бандажных канавок; Ь₆ — ширина бандажной канавки; h₆ — глубина бандажной канавки.

Когда бандажи изготовлены из магнитного материала, сечение бандажных канавок пфф,₆ нужно уменьшить на общее сечение бандажных проволок или принять k_6i приближенно равным единице.

Заключение. Общий коэффициент воздушного зазора, как показывает анализ этого вопроса, можно рассчитать в виде произведения частичных коэффициентов зазора:

Тогда вместо выражения (2-8) имеем

При этом В_& по-прежнему определяется равенством (2-4). Величину

в выражении (2-13) можно назвать эквивалентным воздушным зазором. Величина k& [см. формулу (2-12)] в машинах постоянного тока изменяется в пределах k_s = 1,1 ч- 1,8. В расчетной практике часто Be выражают в гауссах (В^_гс), а б — в сантиметрах (6^). Переходя в выражении (2-13) от единиц СИ к указанным единицам, получаем

В некоторых случаях рассчитывают также н. с. на зазор небольшой величины (0,01—0,03 см) между полюсами и ярмом, который неизбежно возникает по технологическим причинам,

Дата добавления: 2015-07-18