Магнитная цепь машины постоянного тока

Если по катушкам машины постоянного тока, расположенным на главных полюсах, начнет протекать ток, вокруг катушек полюсов будет создаваться магнитное поле.

В зависимости от направления тока в обмотке возбуждения, полюса будут иметь разную полярность.

Для того чтобы машина постоянного тока могла работать, число полюсов всегда должно быть парным.

Магнитное поле обозначается магнитными силовыми линиями. Направление всегда от северного полюса к южному.

Магнитные силовые линии в машине постоянного тока должны быть замкнуты между полюсами противоположной полярности.

При расчете магнитной цепи принято использовать среднюю магнитную силовую линию. Прежде чем нарисовать эту линию, введем понятие средней линии полюсов.

Средняя линия полюсов — это плоскость, проходящая вдоль машины через центр посередине полюсов. Средняя магнитная силовая линия обозначает основной магнитный поток, который обозначается Ф_δ.

Основным магнитным потоком называется поток, создаваемый полюсом и через воздушный зазор сцепляющийся с обмоткой якоря. Число основных магнитных потоков равно числу полюсов.

E_а=C_м·Ф_δ·ω
M=C_м·Ф_δ·I_а
P_эм=E_а·I_а

E_а — ЭДС обмотки якоря.
C_м — машинная постоянная. Она зависит от конструкции якоря машины и для каждой конкретной машины — величина постоянная.
Ф_δ — основной магнитный поток.
ω — угловая скорость вращения.
M — момент, развиваемый двигателем на валу.
I_а — ток якоря.
P_эм — электромагнитная мощность. Служит доказательством того, что от магнитного потока зависит мощность машин.

Кроме основного магнитного потока вокруг полюсов создаются магнитные потоки, которые не соединяются с якорем, они называются потоками рассеяния и обозначаются Ф_σ. Потоки рассеяния возникают в местах крепления железа полюса к корпусу и на концах башмаков.

Основной задачей расчета магнитной цепи является определение числа витков и тока одного витка, необходимых для создания магнитного потока и проведения его через магнитную цепь машины.

Произведение числа витков на ток называется намагничивающей силой цепи. Величина намагничивающей силы цепи зависит от сопротивления цепи прохождению магнитного потока.

Для того чтобы определить сопротивление магнитной цепи, ее делят на участки, исходя из условия, что магнитное сопротивление, выражаемое в напряженности по всей длине участка, будет постоянным. Таких условий пять:

1. Воздушный зазор и его магнитное сопротивление.
F_δ=H_δ·δ
H_δ — напряженность воздушного зазора.

2. Зубцы якоря.
F_z=H_z·h_z
F_z — магнитное сопротивление зубца;
H_z — напряженность в зубце;
h_z — высота зубца.

3. Ярмо якоря.
F_а=H_а·L_а
F_а — магнитное сопротивление ярма;
H_а — напряженность в ярме;
L_а — длина магнитной силовой линии.

4. Полюса.
F_m=H_m·h_m
h_m — длина магнитной силовой линии (высота статора).

5. Магнитное сопротивление ярма статора.
F_я=H_я·L_я
L_я — длина магнитной силовой линии в ярме статора.

Намагничивающая сила цепи должна быть равна сумме магнитных сопротивлений участков цепи.

F_ц=F_δ+F_z+F_а+F_m+F_я=100%

F_ц=w_в·i_в

Воздушный зазор в машине постоянного тока колеблется от 2 до 4 мм и, несмотря на такую маленькую величину, воздушный зазор оказывает самое большое сопротивление прохождению магнитного потока.

От точности расчета воздушного зазора зависит точность определения намагничивающей силы цепи, а соответственно мощности и габаритов машины.

Мастер-пленка Для ризографов в наличии - мастер пленка Для ризографов www.ptp-tmn.ru.