БЕЛОРУССКО-РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
9. Лабораторная работа №7. “Исследование проводимостей рассеяния магнитной цепи генератора
Цель работы
Исследование влияния геометрических размеров магнитной цепи генератора не проводимости рассеяния.
Исследования соотношения проводимостей рассеяния магнитной цепи генератора.
Состав оборудования
Автомобильный вентильный генератор с клювообразным ротором.
Измерительный инструмент.
Краткие теоретические сведения
Особенность работы автомобильных генераторов связана с большим потоком рассеяния индуктора (ротора). Потоки рассеяния в рассматриваемой конструкции ротора в зависимости от конструктивных размеров, числа полюсов, насыщения магнитной системы меняется в весьма широких пределах, а поэтому не могут учитываться введением коэффициента рассеяния δ (как это делается при расчете машин постоянного тока и синхронных явнополюсных машин общего применения). На рисунке 18 показаны основные силовые линии магнитного потока возбуждения Фв и магнитных потоков рассеяния Фδ созданных обмоткой возбуждения.
Рис.18.
На рисунке представлены силовые линии магнитных потоков: Фδn – магнитный поток межполюсного рассеяния; Фδя – магнитный поток рассеяния, проходящий поперек пластин якоря; Фδвн – магнитный поток внешнего рассеяния, проходящий вокруг машины; Фδк – магнитный поток внутреннего рассеяния, проходящий по пространству, отведенному под катушку возбуждения. Магнитный поток имеет максимальное значение во втулке и по мере продвижения по магнитопроводу от втулки к зазору магнитный поток в магнитопроводе из-за наличия потоков рассеяния Фδ уменьшается. Таким образом, немаловажным является оценка величины Фδ и пути ее уменьшения.
Магнитный поток рассеяния (Фδ) определяется магнитной проводимостью рассеяния рассматриваемого участка х магнитопровода (Gδх) и разностью магнитного потенциала на рассматриваемых участках (Uxx).
Фδх = Uxx * Gδx
Таким образом для оценки потоков рассеяния необходимо определить и проанализировать проходимости рассеяния отдельных участков индуктора.
Для определения проводимостей рассеяния магнитной цепи необходимо знать геометрические размеры магнитной системы генератора. Обозначения основных размеров магнитной системы генератора с клювообразным ротором представлены на рисунке 19.
Рис. 19. Обозначения размеров магнитной системы.
Магнитная проводимость рассеяния клювов полюсов
Gδn = μ0 * Dр * λδn,
где λδn = 2 λδΣ + 4λδу + λδт + 2λδi,
λδn – удельная магнитная проводимость клюва;
λδΣ – удельная магнитная проводимость тангенсального межполюсного рассеяния между боковыми поверхностями двух соседних полюсов противоположной полярности;
λδу – удельная магнитная проводимость углового межполюсного рассеяния, учитывающая краевой эффект тангенсального поля рассеяния вблизи внутреннего ребра полюса и распространяющегося на всей перекрытой поверхности полюса противоположной полярности;
λδт – удельная магнитная проводимость торцевого межполюсного рассеяния между внутренней наклонно расположенной гранью полюса и противоположным участком сборного кольца полюсной системы противоположной полярности;
λδi – удельная магнитная проводимость внутреннего рассеяния между нижними участками внутренних наклонно расположенных граней двух соседних полюсов противоположной поверхности;
Dр – наружный диаметр ротора;
μ0 – магнитная проницаемость воздуха;
Удельные проводимости λδ являются функциями числа полюсов 2р, коэффициента полюсного перекрытия αр, угла скоса полюса β, относительной длины полюса
λn = ln/ Dр
То есть, в общем случае λδn = f (р, αр, β, λn)
С целью облегчения расчетов пользуются зависимостями λδn = f (λn) приведенными для различных значений р, β, αр [ ].
При этом αр рассчитывается по формуле
αр = вр.max + вр.min / 2 * Σ
где вр.max, вр.min – максимальная и минимальная дуга активной части полюса;
Σ – полюсное деление
Σ = π * Di / 2p
где Di – внутренний диаметр расточки якоря.
Магнитная проводимость внешнего поля рассеяния поперек листов якоря Gδя определяется по формуле
Gδя = μ0 * Dр * λδя ,
Где λδя – удельная магнитная проводимость внешнего поля рассеяния поперек листов якоря.
λδя -- является сложной зависимостью от размеров магнитной системы ротора и взаимного расположения ротора относительно статора. Поэтому для облегчения расчета λδя в расчетные формулы введены функции условных параметров Wd, Wm, Ws, для определения которых дана номограмма
Q = f(W).
Индуктор генератора может быть длиннее а короче пакет якоря (
, в зависимости от этого по разным формулам определяется 
Если полюсная система короче пакета якоря, то
Если полюсная система длиннее пакета якоря, то
В приведённых формулах 
функции условного параметра W, максимального полюсного перекрытия 
и скоса торцевой части полюсной системы ротора 
.
Максимальное полюсное перекрытие:
.
Параметры 
определяются по следующим формулам:
; 
; 
;
; 
; 
;
где 
, 
, 
- относительные величины зазора 
конической части ротора 
и выхода полюса клюва из пакета якоря или входа полюса в пакет якоря 
Функции 
приведены в виде номограмм в 
.
Магнитная проводимость внешнего рассеяния вокруг машины по воздуху 
определяется по формуле
,
где 
- удельная магнитная проводимость внешнего потока рассеяния. 
- относительная длина индуктора.
Магнитная проводимость рассеяния по пространству, отведённому под катушку возбуждения, определяется по формуле:
,
где 
– удельная магнитная проводимость по пространству, отведённому под катушку возбуждения; 
– диаметр пространства, отведённого под обмотку возбуждения; 
– соответственно диаметр и длина втулки.
9.4. Порядок выполнения работы.
9.4.1. Произвести разборку генератора с клювообразным ротором.
9.4.2. Изучить конструкцию якоря (статора) и индуктора в соответствии с рисунком 19.
9.4.3. С помощью измерительного инструмента произвести измерение основных размеров магнитной системы в соответствии с рисунком 19.
9.4.4. Выполнить эскизный чертёж магнитной системы генератора.
9.4.5. В соответствии с эскизным чертежом выполнить расчёт проводимостей рассеяния магнитной цепи генератора.
9.5. Содержание отчёта.
Отчёт должен содержать:
1) Название работы, цель и применяемое оборудование;
2) Необходимые краткие теоретические сведения;
3) Эскизный чертёж магнитной системы генератора;
4) Расчётные выражения для проводимостей рассеяния магнитной цепи генератора;
5) Анализ влияния геометрических размеров магнитной системы генератора на проводимости рассеяния;
6) Выводы.
Контрольные вопросы:
1) Пояснить формирование основной силовой линии магнитного потока возбуждения;
2) Пояснить формирование силовых линий магнитных потоков рассеяния;
3) Проанализировать влияние геометрических размеров магнитной системы на магнитные проводимости рассеяния клювов и по пространству, отведённому под катушку возбуждения;
4) Проанализировать влияние геометрических размеров магнитной системы на магнитную проводимость внешнего поля рассеяния поперёк листов якоря и вокруг машины по воздуху;
5) Выполнить анализ влияния магнитных потоков рассеяния на поток возбуждения генератора.
