Расчетно-графическая работа № 1. Расчет магнитной цепи.

ЗАБАЙКАЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

(ЗабИЖТ ИрГУПС)

Факультет: “НТС”

Расчетно-графическая работа №1

на тему:

«Расчет магнитной цепи»

Вариант №53.

Выполнил студент гр.ПСЖ 2-11-1: Проверил преподаватель: Сюткин Н.В. Ларченко А.В.

Чита 2013

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1. РАСЧЕТ МАГНИТНОЙ ЦЕПИ.

Порядок выполнения расчетно-графической работы.

1.Вычертить эскиз магнитной цепи для одной пары полюсов.

2. Произвести проверочный расчет магнитной цепи при холостом хо-
де.

3. Построить кривую намагничивания

4. Определить коэффициент насыщения магнитной цепи.

Исходные данные.

Числовые значения исходных величин для выполнения работы при-
ведены в табл. 1.1. Студент выбирает задание в соответствии со своим
учебным шифром (53).

Методические указания к выполнению РГР № 1.

Эскиз магнитной системы машины постоянного тока для одной пары
полюсов следует начертить на миллиметровой бумаге в масштабе 1:1
или 1:2, указав размеры и границы участков магнитной цепи. Оконча-
тельно все необходимые размеры определяются после расчета высоты
спинки якоря , толщины ярма и ширины сердечника главного полю-
са .

Проверочный расчет магнитной цепи заключается в определении
МДС обмотки возбуждения на полюс необходимой для созда-
ния заданного основного потока. Расчет производится на основе закона
полного тока:

, (1.1)

где — напряженность магнитного поля;

— элемент длины магнитной линии;

полный ток, охватываемый магнитной линией.

Точное вычисление линейного интеграла (1.1) на практике затруднительно. Поэтому расчет производят приближенно, задавшись направлением вектора на различных участках магнитной цепи и учитывая
лишь токи в обмотках. При этом принимают, что при изменении тока
возбуждения коэффициент охвата полюсной дуги () остается неизменным.

Таблица 1.1 Исходные данные для выполнения РГР №1.

Наименование величины	Числовые значения	Наименование величины	Числовые значения
Диаметр якоря , мм		Воздушный зазор , мм	3,5
Активная длина якоря , мм		Высота паза , мм
Число пар полюсов		Высота главного полюса , мм
Расчетный коэффициент полюсной дуги	0,70	Коэффициент магнитного рассеяния	1,21
Отношение зубцового деления якоря к ширине зубца у основания	2,8	Число пазов якоря,

Магнитную цепь разбивают на отдельные участки: воз-
душный зазор, зубцовый слой якоря, сердечник главного полюса с по-
люсным наконечником, спинка якоря и ярмо. Каждый из этих участков
характеризуется размерами: расчетным значением ширины участка bj,
длиной участка и длиной средней и расчетной магнитной линии (на
один полюс), причем индексы j для указанных выше участков принимают
значение , z, т, а и я соответственно.

Принимая значение напряженности поля на каждом участке (кроме
зубцов) неизменной вдоль магнитной линии длиной и учитывая, что
направление обхода контура на указанных участках совпадает с вектором напряженности поля, интеграл в левой части уравнения (1.1) заменяют суммой:

(1.2)

где — магнитное напряжение j -го участка магнитной цепи, равное про-
изведению напряженности магнитного поля на j -ом участке — и длины
самого j -го участка.

С учетом принятых обозначений из уравнений (1.1) и (1.2) получим:

(1.3)

То есть магнитодвижущая сила, создаваемая обмоткой возбуждения од-
ного полюса и зависящая от числа витков и тока обмотки возбуж-
дения, расходуется на создание магнитного напряжения в магнитной це-
пи машины: воздушном зазоре , зубцовом слое якоря z, сердечнике
главного полюса с полюсным наконечником т, спинке якоря а и ярме .
Тогда для пары полюсов (северного — N и южного — S) урав-
нение (1.3) примет вид:

2( (1.4)

На основании вышеизложенного рекомендуется следующий порядок
расчета:

1. Определить по формулам, представленным в табл. 1.2, или вы-
брать по заданию из табл. 1.1 длину и ширину соответствующих участков магнитной цепи: воздушного зазора, зубцового слоя якоря, сердечника главного полюса с наконечником, спинки якоря и ярма.

2. Зная длину и ширину, определить площади соответствующих участков.

3. Определить в соответствии с табл. 1.2 расчетные длины магнитных линий на соответствующих участках.

4. Задаться или рассчитать величину магнитной индукции на соответствующих участках магнитной цепи.

5. Зная магнитную индукцию на отдельных участках магнитной цепи,
определить напряженность магнитного поля на рассматриваемых участках по кривым намагничивания сталей, представленным в Приложении.

6. Зная напряженность магнитного поля и расчетные длины магнитных линий на рассматриваемых участках, определить по формулам из
табл. 1.3 магнитное напряжение.

7. Используя уравнение (1.3), определить магнитодвижущую силу на
один полюс машины.

По приведенному порядку расчет выполняется для номинального
значения магнитного потока в воздушном зазоре . Кроме то-
го, для построения кривой намагничивания машины рекомендуется вы-
полнить аналогичные расчеты для значений магнитного потока ;
.При этом по соотношени-
ям в табл. 1.2, зная магнитную индукцию и площади участков, необхо-
димо рассчитать полный номинальный магнитный поток (), а
затем из этих же соотношений рассчитать магнитную индукцию при
уменьшении (; ) или увеличении
() основного магнитного потока, пользуясь соотношением
между индукцией и потоком: = . По полученным значениям магнитной
индукции опять определить значения напряженности магнитного поля, за-
тем магнитное напряжение и МДС на один полюс (см. пункты 5, 6, 7).

Таблица 1.2 Формулы и соотношения для расчета магнитной цепи

Длина уча- стка, мм	Ширина участка ,мм	Площадь уча- стка ,	Расчетная (средняя) дли- на магнитной линии , м	Магнитная индукция , Тл, магнитный поток Ф, Вб
1. Воздушный зазор под главным полюсом
			— см. п. 2 (табл. 1.2)	см. рис. Прил.
2. Зубцовый слой якоря
3. Сердечник главного полюса
4. Спинка якоря
			+0,5
5. Ярмо
			+0,5

Примечания:

(1) — сердечник якоря выполнен без радиальных вентиляционных каналов, поэтому длина пакетов якоря , равна активной длине якоря ; осевая длина полюсного
наконечника на 5 мм меньше длины якоря ;

(2) полюсное деление — расстояние между центрами соседних полюсов (или
расстояние между линиями геометрической нейтрали машины);

(3) — — эквивалентный (приведенный) воздушный зазор;

— коэффициент, учитывающий влияние пазов якоря на форму магнитного по-
ля в воздушном зазоре;

(4) — магнитная индукция в воздушном зазоре определяется по эмпирической зависимости от диаметра якоря (Приложение);

(5) — =0,93 — коэффициент заполнения шихтованных сердечников сталью;

(6) — поскольку зубцы якоря имеют трапецеидальную форму, то распределение
магнитного поля по высоте зубца неоднородно, поэтому рассматривают верхушку
зубца — , основание — , середину — , а также иногда рассматривают 1/3 высоты зубца от основания — ; — ширина открытия паза — постоянная по всей высоте паза, т. к. пазы якоря открытые, с параллельными стенками;

(7) — — зубцовые коэффициенты, учитывающие изменение магнитной
индукции по высоте зубца;

(8) — высоту спинки якоря толщину станины (ярма) и ширину сердечника
главного полюса необходимо выбрать так, чтобы при номинальном значении по-
тока в воздушном зазоре значения магнитной индукции лежали в преде-
лах:

- в сердечнике якоря: = 1,0-:1,5 Тл;

- в ярме: = 1,0-:1,2 Тл;

- в сердечнике главных полюсов: = 1,2-:1,6 Тл.

Рекомендуется полностью представить расчет при , а для остальных значений магнитного потока расчет представить по форме табл. 1.3.

По данным табл.1.3 строится магнитная характеристика машины и определяется коэффициенты насыщения по формуле:

при

Таблица 1.3 Результаты расчета магнитной цепи

Наименование величин	Значение при:
Основной магнитный поток , Вб
Расчетная длина магнитной линии, м: -в воздушном зазоре -в зубцах якоря -в сердечнике главного полюса -в спинке якоря -в спинке ярма
Основной магнитный поток , Вб
Напряженность магнитного поля, : -в зубцовой зоне -в верхней части зуба -в средней части зуба -у основания зуба -общая в зубце -в сердечнике главного полюса -в спинке якоря -в спинке ярма	26.928 29.682 34.272   29.988     18,3 44,3	40.392 44.523 51.4   44.98     19,5 31,8 72,4	48.47 53.42 61.68   53.97     45,8 91,1	53.856 59.364 68.544   59.976     97,6	67.32 74.205 85.68   74.97     62.5 139.25
Магнитное напряжение, А: -воздушного зазора = -зубцовой зоны якоря -полюсов -спинки якоря -спинки ярма	1016.1   1.405 2.24 2.18	1524.15   2.1 3.45 3.36 3.27	1829.07   2.53 4.14 4.04 4.464	2032.21   2.81 4.6 4.48 4.36	2540.3   3.5125 5.75 5.6 5.45
Магнитодвижущая сила обмотки возбуждения одного полюса, А:	1021.9	1536.33	1844.24	2048.46	2560.6

Примечание:

(1) — сердечник якоря набран из листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм марки 1211 или 1212; напряженность в зубцах якоря при Тл определить по табл. 1 Приложения, а при Тл по кривым на рис. 2 Приложения, учитывающим вытеснения поля в паз, в зависимости от зубцового коэффициента ;

(2) — сердечник главного поля набран из листов электротехнической стали марки 3411; напряженность определить по табл. 2 Приложения;

(3) — напряженность, определить по табл. 1 Приложения;

(4) — станина выполнена из литой стали марки Ст3 (табл. 3 Приложения);

(5) — магнитная постоянная, Гн/м.

Дата добавления: 2015-08-02