Розрахунок магнітного кола

Розрахунок магнітного кола зводиться, як зазвичай до визначення м.р.с., що вимагається для створення заданого магнітного потоку в конкретному магнітопроводі машини. Принципи його розрахунку однакові для всіх електричних машин. Проте мають місто наступні особливості і відмінності застосовано до асинхронних тягових двигунів в порівняні з двигунами постійного струму.

1) Повітряний проміжок у АТД рівномірний і обмотка рівномірно розподілена, тому форма кривої розподілення індукції залежить тільки від насичення зубцевої зони машини. При малому насичені розподілення індукції буде близьким до синусоїдального і коефіцієнт полюсного перекриття . По мірі збільшення насищення коефіцієнт росте і може бути . При цьому змінюється і коефіцієнт форми кривої розподілення індукції, навпаки, зменшуючись від значення для синусоїди до при насичені машини.

Залежність значень і з ростом коефіцієнта насичення зубцевої зони пояснюються на рисунку 3.4

Рисунок 3.4 – Зміна коефіцієнтів і з ростом коефіцієнта насичення зубцевої зони

Коефіцієнт може бути вирахуваний лише в кінці розрахунку. Для визначення індукції в проміжку і зубцях можна їм попередньо задатися, визначити попередньо значення і затим виконати уточнення. Для асинхронних тягових двигунів в розрахунковому режимі .

2)Для неявно виражених полюсних систем статора і ротора АТД магнітний потік озподіляється нерівномірно по перерізам спинок статора і ротора, що пояснюється на рисунку 3.5

Із нього слідує, що найбільший потік, а отже, і індукція будуть в перерізі . Ця нерівномірність розподілення потоку призводить до зменшеного магнітному напруженню спинок статора і ротора, що враховується коефіцієнтом .

Значення цього коефіцієнта в залежності від розрахункових індукцій в спинках, вирахуваних діленням магнітного потоку на площу перерізу спинок, дані показані на рисунку 3.6

Рисунок 3.5 – Розподілення індукції в спинках статора і ротора

Рисунок 3.6 – Залежність поправочного коефіцієнта від індукції в спинці статора або ротора

Розрахунок магнітного потоку. Його вираховують із виразу для е.р.с. .

Е.р.с. може бути прийнята або визначена із векторної діаграми в відповідності з по відомим вже значенням , , і (тут - номінальна фазна напруга статорної обмотки).

Магнітна напруга повітряного проміжку. Її можна знайти із виразу, А:

, (3.22)

де - в Тл;

- в м.

Розрахункова індукція , середня індукція .

Коефіцієнт визначають по рисунку 2.4, попередньо задавшись коефіцієнтом .

Коефіцієнт повітряного проміжку при пазах на статорі і роторі . Коефіцієнти (для статора) і (для ротора) можуть бути вирахувані за формулою:

, (3.23)

, (3.24)

де , - зубцеві ділення відповідно статора і ротора;

- ширина паза статора;

- ширина шліца (відкриття) паза ротора.

Магнітна напруга на зубцях статора. Її можна вирахувати для індукції на висоті від вузького перерізу зубця, або по індукціям в верхньому, середньому і нижньому перерізах зубця, визначивши еквівалентну напруженість зубця (тут , , - напруженість, відповідно індукціям в верхньому, середньому і нижньому перерізах зубця)

Індукція в вибраному перерізі зубця, наприклад на висоті , рівна (де ).

Індукцію в зубцях в вибраному перерізі можна знайти за виразом [7]

. (3.25)

Магнітне напруження зубців статора знаходиться із виразу [7]

(3.26)

де - висота паза.

Значення напруженості визначається за даними додатку.

Магнітне напруження зубців ротора. Цей парамтер вираховують аналогічно , якщо пази ротора прямокутні. Якщо форма паза ротора відповідає рисунку 2.3, б, то його можна розділити на два конічних і розрахувати магнітне напруження для кожного, а потім скласти.

Магнітне напруження зубцевого шару ротора .

Володіючи значеннями , і , можна вирахувати коефіцієнт насичення зубцевої зони і уточнити значення коефіцієнта полюсного перекриття і коефіцієнта форми поля . За значенням уточнюють розрахункову індукцію і магнітні напруження , і . Поправочний коефіцієнт для уточнення розрахункової індукції (тут - уточнене значення коефіцієнта полюсного перекриття).

Магнітне напруження спинки статора. Тут належить або по раніше вибраному зовнішньому діаметру магнітопроводу статора з врахуванням висоти пазів і послаблення перерізу вентиляційними каналами знайти висоту спинки і затим знайти індукцію в ній , або задатися індукцією і знайти висоту спинки . Йдучи другим шляхом, слід прийняти значення індукції Тл. Вибираючи індукцію , слід погодити її значення з частотою струму статора, яка для АТД може досягати Гц, обумовлюючи значні втрати в сердечнику статора. Число рядів вентиляційних каналів і діаметр каналів мм залежності від потужності машини.

Магнітне напруження спинки статора .

Поправочний коефіцієнт слід вибирати по кривій рисунок 2.6, напруженість по таблиці 2.2. Середня довжина шляху магнітного потоку по спинці статора, см:

.

Таблиця 2.2 – Значення напруженості, , А/см, для електротехнічної сталі 1312

, Тл		0, 01	0, 02	0, 03	0, 04	0, 05	0, 06	0, 07	0, 08	0, 09
0, 6						3, 1	3, 2	3, 2	3, 3	3, 3
0, 7	3, 4	3, 4	3, 5	3, 5	3, 6	3, 7	3, 7	3, 8	3, 8	3, 9
0, 8			4, 1	4, 1	4, 2	4, 2	4, 3	4, 4	4, 5	4, 6
0, 9	4, 8	4, 8	4, 9	5, 0	5, 1	5, 2	5, 3	5, 4	5, 5	5, 6
1, 0	5, 7	5, 8	5, 9	6, 0	6, 2	6, 3	6, 5	6, 7	6, 9	7, 1
1, 1	7, 2	7, 4	7, 5	7, 6	7, 7	8, 0	8, 2	8, 5	8, 7	8, 9
1, 2	9, 3	9, 6	9, 9	10, 1	10, 5		11, 3	11, 6	11, 9	12, 3
1, 3	12, 8	13, 3	13, 8	14, 2	14, 6		15, 7	16, 3		17, 6
1, 4	18, 2		19, 8	20, 6	21, 2		23, 5		26, 5
1, 5				32, 5	33, 5
1, 6
1, 7
1, 8
1, 9
2, 0
2, 1
2, 2
2, 3
2, 4
2, 5

Магнітне напруження спинки ротора. Висота спинки ротора, мм:

. (3.27)

Число каналів приймається , діаметр каналу мм в залежності від потужності машини. Якщо в двох рядах канали різного діаметру, то приймають їх середній діаметр:

. (3.28)

Довжина магнітної силової лінії по спинці ротора, мм:

. (3.29)

Магнітна індукція в спинці ротора, Тл:

. (3.30)

Магнітне напруження в спинці ротора, А:

. (3.31)

Коефіцієнт приймається в відповідності з рисунком 2.6, напруженість - за даними таблиці 2.2 для індукції.

Магніторушійна сила при холостому ході. Ця м.р.с., А:

. (3.32)

Коефіцієнт 1, 03 створює при розрахунку запас 3 %.

Коефіцієнт насичення машини .

Струм намагнічення. Це струм, А:

. (3.33)

Відносне значення струму намагнічування:

. (3.34)

Значення повинно знаходитися в межах 0, 3 – 0, 4. Якщо < 0, 3, то магнітопровід машини можна виконати більш легким, збільшивши індукції в його перерізах завдяки зниженню діаметральних або осьових розмірів. Якщо > 0, 4, то корисно прийняти міри по зниженню струму , знизив магнітне напруження на ділянках шляхом зменшення індукції в них, варіювавши геометричними розмірами. При > 0, 4 буде заметное зниження коефіцієнта потужності машини.

Слід задатися рядом значень магнітного потоку, наприклад ; ; ; і , визначити для них індукції на всіх ділянках магнітного кола, котрі будуть пропорційні значенню магнітного потоку, і за даними таблиці 2.2 знайти відповідні напруженості.