Литература / Пиотровский_Электрические_машины_учебник_1974

Коэффициент зубчатости зависит от пазового деления t2 и откры­ тия (шлица) ЬШ2 паза

Намагничивающая сила, необходимая для проведения магнитного потока через удвоенный зазор (на пару полюсов),

Цо

2-3. Намагничивающая сила для зубцовой зоны якоря

В зубцовой зоне якоря поток Ф5 проходит по двум параллельным путям: зубцам и пазам. При расчете намагничивающей силы можно рассматривать одно пазовое деление t2

якоря, так как все пазовые деления на протяжении полюсной дуги находятся в одинаковых магнитных условиях.

Магнитный поток в зазоре, прихо­ дящийся на одно пазовое деление t2 якоря и расчетную длину Z£,

(2-16)

Через цилиндрическую поверх­ ность, проведенную на расстоянии х от вершины зубца (рис. 2-5), проходит

Ф< — Фвж+ Фпх-

Для вычисления действительной индукции на рассматриваемой высоте зубца необходимо разделить магнитный поток Фзх на площадь Q3x зубца, по которой распределен этот поток,

ходит только по зубцу, то действи­ тельная индукция В32х равна расчетной индукции В'32х на рассмат­

риваемой высоте зубца. Вычитаемое в (2-17) можно преобразовать следующим образом, используя значение площади Qnx паза, по кото­ рой распределен магнитный поток ФПх:

27

Так как зубец и паз являются параллельными путями для маг­ нитного потока, то индукция в зубце и в пазе создается одинаковой напряженностью магнитного поля, т. е. Н32х = НП2х или

С учетом полученных значений Ви2х и ФПх/(?зх индукция в рассмат­ риваемом сечении зубца

Определение намагничивающей силы для зубцовой зоны произ­ водится с помощью предварительно построенного семейства харак­ теристик намагничивания для ряда значений коэффициента кп.

Рис. 2-6. Характеристики намагничивания зубцового слоя с уче­ том магнитной проводимости паза

Семейство характеристик В а’2 = / (Я3) строится следующим обра­ зом: по основной характеристике намагничивания электротехнической стали (линия 1 на рис. 2-6) для действительной индукции Я33 опреде­ ляется значение напряженности магнитного поля Н3 и вычисляется произведение \і0киН3, затем по (2-20) вычисляется расчетная индукция Я32 и строится характеристика В'32 = / (Я3) (рис. 2-6).

Площадь Q3x зубца, на которой распределен магнитный поток Ф3;с, равна произведению ширины bs2x зубца в рассматриваемом сечении, длины /П2 всех пакетов якоря (2-9) и коэффициента кс запол­ нения пакетов сталью, учитывающего уменьшение площади для по­ тока Фзх, вызванное наличием изоляции между листами стали и не­ плотностью прилегания этих листов. В зависимости от толщины листа стали к0 = 0,88—0,93.

Площадь паза для потока ФПж равна разности площади Qtx на рассматриваемой высоте зубца для всего пазового деления t2x

ирасчетной длины І'г (2-10, а) и площади Q3X зубца. Пазовый коэффициент

28

По семейству характеристик намагничивания (рис. 2-6) можно определить действительную напряженность магнитного поля для рассматриваемого сечения зубца по расчетной индукции В'32Хи пазо­ вому коэффициенту ках и в случае необходимости действительную ин­ дукцию В32х.

Если индукция В32x не превосходит 1,7 тл, то магнитная прово­ димость зубца значительно больше проводимости паза и можно прене­ бречь частью магнитного потока Фпг, т. е. считать действительную индукцию равной расчетной, тогда определение напряженности маг­ нитного поля производится по основной характеристике намагничи­ вания (рис. 2-2, 2-3 и линия 1 на рис. 2-6).

На рис. 2-5 построена зависимость НВ2х = / (х) по вычисленным значениям В32Х для различных сечений зубца. При прямоугольном пазе полученная кривая близка к параболе. Площадь, ограниченная осью абсцисс и кривой Н32х = / (х), представляет намагничивающую силу, необходимую для проведения магнитного потока через один зубцовый слой.

Для построения зависимости Я 32х = / (х) (рис. 2-5) достаточно вычислить индукцию в верхнем, среднем и нижнем сечениях зубца по его высоте:

и для этих сечений определить пазовые коэффициенты ки1, кп2 и кпз. Пользуясь полученными величинами, находят по характеристике намагничивания (рис. 2-6) соответствующие им напряженности магнитного поля: Я 32і, Я 322 и Я 323.

Расчетное значение напряженности магнитного поля в зубцах

При трапецеидальных пазах расчетное значение Я 320р соответст­ вует значению индукции Вв22 и кт.

Если k32 — высота зубца, то намагничивающая сила для зубцо­ вой зоны на пару полюсов

В машинах постоянного тока индукция Вв23 обычно равна 1,5— 2,3 тл, но в некоторых случаях, как, например, в тяговых двигателях, доходит до 2,6 тл.

29

2-4. Намагничивающая сила для сердечника якоря, полюсов и ярма

Основной магнитный поток проходит к соседним полюсам через сердечник якоря двумя параллельными путями и величина потока Ф2 на каждом из этих путей равна Ф8/2 (рис. 2-1). Площадь, по кото­ рой распределяется поток Ф2, равна одностороннему сечению сердеч­ ника якоря с радиальной высотой hC2 и осевой длиной ln2kc. Таким образом, индукция в сердечнике якоря

Средняя длина пути магнитного потока в сердечнике якоря

По характеристике намагничивания электротехнической стали (рис. 2-2 и 2-3) определяют напряженность магнитного поля НС2 для индукции ВС2 и вычисляют намагничивающую силу для сердеч­ ника якоря

Порядок расчета намагничивающей силы для полюсов и для ярма такой же как и для сердечника якоря. Поток Фп в полюсе связан с ос­ новным магнитным потоком Ф5 коэффициентом рассеяния ка (2-1). Сечение Qn сердечника полюса, по которому распределяется магнит­ ный поток Фп, вычисляют по геометрическим размерам сердечника полюса с учетом коэффициента заполнения сердечника сталью ка =

= 0,95.

Длину пути магнитного потока в полюсе принимают равной высоте полюса h„, таким образом, длина пути магнитного потока на пару полюсов равна 2hn.

Напряженность магнитного поля Нп в сердечнике полюса опре­ деляют по характеристике намагничивания (рис. 2-2) для соответст­ вующего материала и вычисленной индукции Ва.

30

Напряженность магнитного поля НС1 в ярме определяют по харак­ теристике намагничивания (рис. 2-2) для соответствующего мате­ риала и вычисленной индукции Вс1.

Намагничивающая сила для ярма

Рекомендуемые значения индукции ВС1 находятся в пределах

0,8—1,2 тл.

2-5. Магнитная характеристика машины

Расчет намагничивающих сил для отдельных участков и намагни­ чивающей силы Fо для магнитной цепи пары полюсов (2-5) выпол­ няют для нескольких значений магнитного потока Фб'. для магнит­

только через зазор, т. е. среду с постоянной магнитной проницае­ мостью. Продолжение прямолинейной части магнитной характе­ ристики позволяет выделить намагничивающую силу для зазора для различных значений потока Ф^ (линия Ob на рис. 2-7).

По мере увеличения магнитного потока все большая часть намаг­ ничивающей силы затрачивается на проведение потока по стальным участкам. Эта часть намагничивающей силы соответствует отрезку Ьс. Отношение отрезков ас и ab определяет коэффициент насыщения

31

Из магнитной характеристики следует, кто наибольшая часть намагничивающей силы затрачивается на проведение магнит­ ного потока через зазор. Изменяя величину индукции на отдельных участках магнитной цепи, можно изменить вид магнитной характе­ ристики и коэффициент насыщения кн, который оказывает значи­ тельное влияние на свойства и характеристики машины.

Пример. Требуется определить намагничивающую силу Fm , необходимую для создания магнитного потока Фдн = 0,638•ІО"'2 вб в матине типа ПН-100. Размеры основных частей следующие: наружный диаметр якоря Dn2 = 245 мм;

марки Э11, сердечник якоря — из стали марки Э12; станина — из стального проката.

Полюсное деление по (2-8)

Наименьшая ширина зубца

Ь323 =—1^23 — ^П2==^-Ь^—8,5 = 7,0 AIM.

32

.Напряженность магнитного поля в ярме НС1 — 5,5 а/см. (рис. 2-2).

Г лава т рет ья ОБМОТКА ЯКОРЯ

3-1. Устройство обмотки

Основным элементом обмотки является секция — наименьшая часть обмотки, присоединенная к двум коллекторным пластинам. В зависимости от размеров якоря и напряжения машины секция со­ стоит из одного или нескольких соединенных последовательно вит­ ков. В каждом витке можно выделить две активные стороны 1, 2, расположенные в пазах 5 сердечника якоря, и лобовые части 3, 4

34

по торцам этого сердечника. Начало первого витка секции и конец последнего витка соединены с коллекторными пластинами.

Наименьшее количество секций обмотки якоря зависит от прием­ лемой величины пульсаций выпрямленного напряжения и допускае­ мого напряжения между соседними коллекторными пластинами. Для машин общего применения при напряжении 110—220 в количество секций на пару полюсов может быть от 24 до 70. Количество пазов в сердечнике якоря обычно меньше количества секций, поэтому несколько секций (от двух до пяти) объединяют в катушку с общей изоляцией от сердечника якоря. Для удобства размещения лобовых частей обмотку якоря выполняют двухслойной, т. е. одну сторону катушки (правую) 1 укладывают на дно паза, а вторую (левую) 2 располагают над нижней сторо­ ной другой катушки, с переходом из нижнего слоя в верхний по се­ редине лобовой части 3 (рис. 3-1).

Рис. 3-2. Катушка ступенчатой обмотки

Обычно все секции обмотки выполняют одинаковой ширины, и ка­ тушка, собранная из таких секций, занимает нижнюю половину од­ ного паза и верхнюю половицу другого. В крупных машинах для улучшения коммутации иногда применяют более сложную — сту­ пенчатую обмотку, у которой катушка собрана из секций различной ширины. Одна сторона 1 такой катушки также занимает половину паза, а вторая расщепленная сторона 2 — части двух расположен­ ных рядом пазов (рис. 3-2).

В двухполюсных машинах малой мощности обмотку якоря вы­ полняют путем укладки провода в пазы сердечника якоря без предва­ рительного изготовления секций. В. такой обмотке не соблюдается чередование сторон секций в верхнем и нижнем слоях, обе стороны первой уложенной секции и несколько следующих секций разме­ щены в нижнем слое, а стороны последних секций занимают верхние части пазов.

При диаметре якоря больше 75 мм секции обмотки наматывают на шаблоны и укладывают в частично открытые пазы по одному проводнику. Окончательную форму катушкам придают после укладки всех секций обмотки.

При частично открытых и открытых пазах в них укладываются полностью законченные катушки (рис. 3-3).

Одновитковые секции крупных машин с большим сечением про­ водника выполняют из двух стержней (рис. 3-4). Стержни собирают в полукатушки и после укладки их в пазы соединяют в лобовой части хомутиками и пайкой. Применение полукатушек значительно облег­ чает изготовление ступенча­ тых и комбинированных об­ моток крупных машин.

Для симметричного распределения массы обмотки относительно оси якоря лобовые части укладывают на специальные конструктив­ ные элементы — обмоткодержатели и закрепляют проволочными бандажами. Крепление катушек в пазу выполняют клиньями из изоляционных материалов или реже проволочными бандажами.

Для изготовления обмоток применяется медный обмоточный про­ вод. При поперечном сечении до 10 ммг обычно используется круг­ лый провод с изоляцией классов А, Е, В, а при большем сечении — прямоугольный провод с изоляцией класса А или В. Все соединения обмотки должны быть пропаяны припоем IIOG-40.

3-2. Схемы обмоток

Расположение секционных сторон и порядок соединения секций между собой и с коллекторными пластинами устанавливаются ша­ гами обмотки и показываются на схеме. Так как порядок этих соеди­ нений не зависит от количества витков в секции, то на схеме секции изображаются одновитковьши. Существуют два вида схем обмотки. В круговой схеме обмотка показывается на условном поперечном разрезе якоря. Активные стороны витков (секций) изображаются кружками в пазах якоря, лобовые соединения со стороны, противо­ положной коллектору, выносятся за окружность якоря, коллектор и его соединения с обмоткой размещаются внутри окружности якоря (см. рис. 3-8 и 3-14). В настоящее время описанный вид схемы исполь­ зуется только в учебной литературе. Более распространенной яв­ ляется развертка цилиндрической поверхности якоря на плоскость

36