Рис. 1. Магнитная цепь МПТ: 1-станина (ярмо), 2-сердечник полюса, 3-якорь, 4-зубцы якоря, 5-витки обмотки возбуждения, 6-полюсной наконечник.
Магнитной цепью принято считать совокупность устройств с ферромагнитными телами, образующих замкнутую цепь, в которой при наличии магнитодвижущей силы образуется магнитный поток, и вдоль которых замыкаются линии магнитной индукции. Типовой эскиз МЦ приведен на рис. 1. Размеры отдельных элементов магнитной цепи и их параметры определяют тип характеристик, т. е. эксплуатационные свойства МПТ (двигателя) и надежность работы машины.
Расчет размеров зубцовой зоны
· Длину зубцовой зоны определяют по формуле, м,
lz = laK ст = 0,320 ∙0,98 = 0,3136 м
· Зубцовый шаг в верхнем сечении зуба, м,
t 1 = p Da / z = 3,14·0,493/61= 0,0253 м
· Зубцовый шаг в нижнем сечении зуба, м,
t 3 = p(Da – 2 hz) / z = 3,14(0,493-2·0,054)/61=0,0198 м
· Ширина зуба в нижнем сечении, м,
bz 3 = t 1 / (t 1 / bz 3) = 0,0253/2,6=0,0097м
· Определяем ширину паза, м,
b п = t 3 – bz 3 = 0,0198 – 0,0097 = 0,010м
· Ширина зуба в верхнем сечении, м,
bz 1 = t 1 – b п = 0,025 – 0,010 = 0,0153м
· Ширина зуба в среднем сечении, м,
bz 2 = 0,5(bz 1 + bz 3) = 0,5(0,0153+ 0,0097) = 0,0125м
· Зубцовый шаг в среднем сечении зуба, м,
t 2 = 0,5(t 1 + t 3) = 0,5(0,025 + 0,019) = 0,0225м
· Находим площади зуба в различных сечениях, м2:
– в верхнем сечении sz 1 = bz 1 lz = 0,0153·0,3136= 0,0048м2
– в среднем сечении sz 2 = bz 2 lz = 0,0125·0,3136= 0,0039м2
– в нижнем сечении sz 3 = bz 3 lz = 0,0097·0,3136= 0,0030м2
· Определяем длину воздушного зазора, м,
l d = (la + lm) / 2 = (0,320+0,255)/2 = 0,3175м
где lm = la – 5 =320-5=315 мм– осевая длина полюсного наконечника.
· Длину магнитной линии в зубцовой зоне принимают равной высоте зуба, м,
Lz = hz = 0,037м
· Вычисляем значения зубцовых коэффициентов в различных сечениях зуба:
– в верхнем сечении K z1 = t 1 l d / bz 1 lz = (0,025∙0,3175)/0,0048= 1,67
– в среднем сечении Kz 2 = t 2 l d / bz 2 lz=(0,0225∙0,3175)/0,0039 = 1,82
– в нижнем сечении Kz 3 = t 3 l d / bz 3 lz = (0,019∙0,3175)/0,003= 2,05
Значение индукции B d1ном = B d1 находим по значению Da из графика, затем вычисляем магнитный поток (номинальный), приходящийся на один зуб и один паз, Вб,
B d1ном = B d1 = 0,83Тл,
Fd t 1 = B d1 t 1 l d = 0,83·0,025·0,3175 = 0,0066 Вб
· Фиктивные индукции, Тл, в трех сечениях зуба находят по формулам:
– в верхнем сечении B ¢ z 1 = Fd t 1 / sz 1 = 0,0066/0,0048=1,39Тл
– в среднем сечении B ¢ z 2 = Fd t 1 / sz 2 = 0,0066/0,0039=1,7Тл
– в нижнем сечении B ¢ z 3 = Fd t 1 / sz = 0,0066/0,003= 2,18Тл
По значениям B ¢ z 1, B ¢ z 2, B ¢ z 3 определяем напряженность магнитного поля в зубцовом слое по кривым намагничивания, и по формуле Симпсона находим, А/м,
т.к B ¢ z 1 = 1,15Тл => Hz 1 = 1530 А/м
B ¢ z 2 = 1,49Тл => Hz 2 = 7780 А/м
B ¢ z 3 = 2,03Тл => Hz 3 = 128000 А/м
по формуле Симпсона
Hz сp = (Hz 1 + 4 Hz 2 + Hz 3) / 6 = (1530+ 4·7780+128000)/6 =26775 А/м
· Находим магнитное напряжение зубцовой зоны якоря, А,
U м z = hzHz сp = 0,054·26775 = 2891,7 А
Расчет размеров воздушного зазора под главным полюсом
· Полюсное деление машины определяют по формуле, м,
t = p Da / 2 p = 3,14·0,493/2*3 = 0,258м
· Ширина воздушного зазора (расчетная полюсная дуга), м,
b d = a dt = 0,68·0,258= 0,175м
· Находим площадь воздушного зазора, м2,
s d = l d b d = 0,3175·0,175= 0,055 м2
· Номинальный магнитный поток находим по формуле, Вб,
Fdном = B d1ном s d = 0,83·0,055 = 0,046Вб
· Определяем коэффициент воздушного зазора,
K d = t 1 / (t 1 – g1d) = 0,025/(0,025 – 0,64·0,0047) =1,1347
где g1 – расчетный коэффициент, который находится по формуле
g1= (b п/ d)2/ (5 + b п/ d) = (0,01/0,0047)2/(5+0,01/0,0047) = 0,64
· Расчетная длина магнитной линии воздушного зазора L d или эквивалентный воздушный зазор d¢, м,
L d = d¢ = d K d = 0,0047·1,134 = 0,0053 м
· Находим магнитное напряжение воздушного зазора, А,
Um δ = d¢ B d1/m0 = 0,0053·0,83/1,256·10-6 = 3524,5 А
