Лекції по електромеханічним пристроям комп'ютеризованих систем - файл n3.doc

Лекції по електромеханічним пристроям комп'ютеризованих систем
скачать (471.1 kb.)
Доступные файлы (8):
n1.doc557kb.20.12.2008 03:08скачать
n2.doc206kb.11.04.2004 00:13скачать
n3.doc297kb.02.06.2004 11:01скачать
n4.doc267kb.11.04.2004 00:23скачать
n5.doc244kb.11.04.2004 01:21скачать
n6.doc283kb.11.04.2004 00:18скачать
n7.doc299kb.11.04.2004 01:19скачать
n8.doc254kb.11.04.2004 01:23скачать

n3.doc




2.8. МАГНІТНИЙ ЛАНЦЮГ ЕЛЕКТРИЧНОЇ МАШИНИ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ


2.8.1. Основний магнітний потік і потік розсіювання.

Намагнічуюча сила (н.с.)котушок головних полюсів ЕМ постійного струму створює (збуджує) магнітний потік, який замикається через окремі ділянки ЕМ, що складають ії магнітний ланцюг: станіну, сердечники полюсів (включаючи полюсні наконечники), два повітряні проміжки, дві зони зубців якоря, сердечник якоря (рис.2.8.1).

Скільки би не було в машині полюсів, магнітний ланцюг для розрахунків завжди містить у собі лише два полюси (одну пару полюсів) протилежної полярності, бо усі інші магнітні ланцюги виглядають ідентично. Тому достатньо розрахувати н.с. лише для одного з цих контурів.



Котушка збудження створює у головному полюсі магнітний потік , який умовно розділяють на два магнітних потоки

,

де - основний магнітний потік ЕМ постійного струму. Під ним розуміють магнітний потік, який при холостому ході машини на площині полюсної ділянки проходить через повітряний проміжок у якорі приймає участь у створенні ЕРС якоря;

- магнітний потік розсіяння, який замикається навколо котушок збудження через станіну, головний полюс та повітряний проміжок. Ця частка магнітного потоку не заходить у якір і не приймає участь у створенні ЕРС якоря;

- коефіцієнт розсіяння.
2.8.2. Визначення основної намагнічуючої сили (н. с.) ЕМ

В даному розділі розглянемо принципи визначення н.с. ЕМ постійного струму. Зі схеми рис.2.8.1 видно, що лінія основного магнітного потоку послідовно проходить по 5-ти ділянках (через станіну, головний полюс, повітряний проміжок, зубці, ярмо ротора), які створюють у сукупності магнітний ланцюг ЕМ. При розрахунках вважається, що основний магнітний потік послідовно проходить усі пять ділянок магнітної системи, а магнітний потік розсіяння проходить лише головний полюс та станіну.

В машинах постійного струму індукції на окремих ділянках магнітного ланцюга повинні знаходитися в межах:

Розподіл магнітної індукції в повітряному проміжку на довжині полюсної ділянки має складну форму у звязку з наявністю зубців, нерівномірністю повітряного проміжку вздовж полюсної ділянки, розділом пакетів заліза вздовж осі вала для поліпшення охолодження, неоднаковістю довжини вздовж осі вала пакета заліза ротора та головних полюсів та інш. Цю складну картину спрощують і для розрахункових цілей заміняють її еквівалентним по площі прямокутником, що відповідає рівності магнітних потоків (рис.2.8.2). Висоту прямокутника приймають рівній величині дійсної індукції ; основа цього прямокутника зветься розрахунковою полюсною дугою. У реальних ЕМ розрахункова полюсна дуга та реальна полюсна дуга приблизно дорівнюють одна одній, тобто . Відношення =0,65…0,8 зветься коефіцієнтом полюсного перекриття.


Крива намагнічування електротехнічної сталі наведена у табл.2.8.1, а її загальний вигляд показаний на рис.2.8.3.

Таблиця 2.8.1. Крива намагнічування електротехнічної сталі.

В (Тл)

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

Н (А/см)

0,44

0,67

0,90

1,33

2,17

4,44

14,1

59,8

181

883

По даних таблиці намалювати криву намагнічування B=f(H), яка буде використовуватись для всіх ділянок магнітного ланцюга.

Розрахунок потрібної н.с.:

1. Задаємось значенням магнітної індукції у повітряному проміжку =0,2…1,3 Тл, починаючі з найменшого значення. Всього беремо не менше 6-ти точок. Для кожної точки розраховуємо величину робочого магнітного потоку .

2. Н.с. повітряного проміжку дорівнює ,

де - магнітна проникність для повітря (це постійна величина);

- напруженість магнітного поля у повітряному проміжку;

- враховується подвійний повітряний проміжок, бо основний (робочий) магнітний потік двічі проходить повітряний проміжок, м;

=1,1…1,2 - коефіцієнт повітряного проміжку (звичайно він розраховується по формулах з врахуванням зубчастості якоря та полюса, нерівномірності повітряного проміжку під головним полюсом, наявності бандажів на роторі).

3. Н.с. зубців (вважаємо, що весь магнітний потік проходить через зубці і не заходить у пази, що справедливо, якщо магнітна індукція в зубцях не перевищує 1,8 Тл; для реальних машин ця індукція в зубцях може досягти до 2,6 Тл): розраховуємо магнітну індукцію у одному зубці і по кривій намагнічування B=f(H) отримаємо відповідне значення напруженості магнітного поля . Після цього розраховуємо н.с., потрібну для проведення магнітного потоку через дві зони зубців

.

4. Н.с. ярма якоря: розраховуємо магнітну індукцію (тут враховуємо, що основне магнітне поле розподіляється в ярмі якоря на дві рівні частки) і по кривій намагнічування B=f(H) отримаємо відповідне значення напруженості магнітного поля . Після цього розраховуємо н.с., потрібну для проведення магнітного потоку через ярмо ротора

.

5. Н.с. головних полюсів: розраховуємо магнітну індукцію і по кривій намагнічування B=f(H) отримаємо відповідне значення напруженості магнітного поля (коефіцієнт розсіяння магнітного потоку ). Після цього розраховуємо н.с., потрібну для проведення магнітного потоку через два магнітних полюси

.

6. Н.с. ярма статора: розраховуємо магнітну індукцію і по кривій намагнічування B=f(H) отримаємо відповідне значення напруженості магнітного поля (коефіцієнт розсіяння магнітного потоку ). Після цього розраховуємо н.с., потрібну для проведення магнітного потоку через два магнітних полюси

.

7. Необхідна н.с. для проведення основного магнітного потоку дорівнює

, (А*витки).

8.В результаті отримуємо характеристику намагнічування машини (рис.2.8.4) - залежність основного магнітного потоку від н.с. , або від струму збудження . Тому що ЕРС ЕМ дорівнює , то при постійній частоті обертання можна отримати при відповідному обранні масштабів криву , яка буде співпадати з кривою (рис.2.8.4) .

9.Для виконання розрахунків характеристик ЕМ можна отримати математичну апроксимацію кривої намагнічування машини формулою

або ,

де К1-K3 – постійні коефіцієнти;

F – потрібна намагнічуюча сила, (А*витки).



Завдання 2.8.1. Конструкція ЕМ. Визначення розмірів магнітної системи ЕМ


Призначення цього навчального завдання – отримати за спрощеними розрахунками початкові оцінки параметрів ЕМ для кожного студента окремо. Скласти програму на ЕОМ по розрахункам з виведенням на екран у графічному режимі конфігурації головного полюса ЕМ постійного струму.

Звіт з завдання повинен вміщувати:

Розрахунок розмірів магнітної системи та деяких параметрів ЕМ.

Конструкцію ЕМ на аркуші 210*297 мм або менше на основі визначених розмірів магнітної системи ЕМ. Для цього використати конструкцію ЕМ постійного струму показану на рис.2.1.1.

Нижче наведене визначення приблизних габаритів магнітної системи ЕМ та деяких ії параметрів (тут N – порядковий номер студента у групі).

1. Діаметр якоря D=10+N (см).

2. Довжина якоря L=8+N (см).

3. Повітряний проміжок =0,1N (мм).

4. Діаметр вала dB=0,35D (см).

5. Кількість полюсів 2р=2.

6. Кількість зубців z=D (ціле число).

7. Полюсне ділення .

8. Основний (робочий) магнітний потік ,

де =0,65…0,8 – коефіцієнт полюсного перекриття; - магнітна індукція у повітряному проміжку.

9. Зубці ротора: висота зубця (см); ширина зубця (см).

10. Головний полюс: основна площа січення (см2); магнітна індукція в головному полюсі Bm=1,4 (Тл); коефіцієнт розсіяння магнітного потоку коефіцієнт заповнення сталі магнітної системи кст=0,95; товщина пакета сталі (см); довжина пакета сталі вздовж осі ротора Lm=L (см); висота пакета сталі hm=0,4D (см).

11. Станина: площа січення станіни (см2); магнітна індукція ВС=1…1,4 (Тл); довжина вздовж осі ротора LC=L+0,6 (см); внутрішній діаметр станіни (см); товщина станіни (см).

12. Накреслити у масштабі з вказівкою розмірів на аркуші 210*297 мм конструкцію ЕМ згідно рис.2.1.

Завдання 2.8.2. Розрахунок кривої намагнічування.

Звіт студента повинен вміщувати отриманий за допомогою ЕОМ розрахунок кривої намагнічування та її апроксимацію. При цьому використати розміри магнітної системи ЕМ, отримані згідно завданню 2.8.1. Позначення довжини магнітних силових ліній для окремих ділянок магнітної системи ЕМ показана на рис.2.8.1. Крива намагнічування наведена у таблиці 2.8.1.

По даних таблиці намалювати криву намагнічування B=f(H), яка буде використовуватись для всіх ділянок магнітного ланцюга.

Розрахунок потрібної н.с.:

1. Задаємось значенням магнітної індукції у повітряному проміжку =0,2…1,3 Тл, починаючі з найменшого значення. Всього беремо не менше 6-ти точок. Для кожної точки розраховуємо величину робочого магнітного потоку .

2. Н.с. повітряного проміжку дорівнює ,

де - магнітна проникність для повітря (це постійна величина);

- напруженість магнітного поля у повітряному проміжку;

- враховується подвійний повітряний проміжок, бо основний (робочий) магнітний потік двічі проходить повітряний проміжок, м;

=1,1…1,2 - коефіцієнт повітряного проміжку (звичайно він розраховується по формулах з врахуванням зубчастості якоря та полюса, нерівномірності повітряного проміжку під головним полюсом, наявності бандажів на роторі).

3. Н.с. зубців (вважаємо, що весь магнітний потік проходить через зубці і не заходить у пази, що справедливо, якщо магнітна індукція в зубцях не перевищує 1,8 Тл; для реальних машин ця індукція в зубцях може досягти до 2,6 Тл, і тоді розрахунки ускладнюються): розраховуємо магнітну індукцію у одному зубці і по кривій намагнічування B=f(H) отримаємо відповідне значення напруженості магнітного поля . Після цього розраховуємо н.с., потрібну для проведення магнітного потоку через дві зони зубців

.

4. Н.с. ярма якоря: розраховуємо магнітну індукцію (тут враховуємо, що основне магнітне поле розподіляється в ярмі якоря на дві рівні частки) і по кривій намагнічування B=f(H) отримаємо відповідне значення напруженості магнітного поля . Після цього розраховуємо н.с., потрібну для проведення магнітного потоку через ярмо ротора

.

5. Н.с. головних полюсів: розраховуємо магнітну індукцію і по кривій намагнічування B=f(H) отримаємо відповідне значення напруженості магнітного поля (коефіцієнт розсіяння магнітного потоку ). Після цього розраховуємо н.с., потрібну для проведення магнітного потоку через два магнітних полюси

.

6. Н.с. ярма статора: розраховуємо магнітну індукцію і по кривій намагнічування B=f(H) отримаємо відповідне значення напруженості магнітного поля (коефіцієнт розсіяння магнітного потоку ). Після цього розраховуємо н.с., потрібну для проведення магнітного потоку через два магнітних полюси

.

7. Необхідна н.с. для проведення основного магнітного потоку дорівнює

(А*витки).

8. Привести графічну залежність та .

9.Отримати математичну апроксимацію кривої намагнічування машини у вигляді формули

та ,

де К1-K3 – постійні коефіцієнти, а F – потрібна намагнічуюча сила, (А*витки),

привести її графік і порівняти її з кривою намагнічування згідно табличним даним.


10.Отримати математичну апроксимацію кривої намагнічування машини у вигляді відрізків трьох прямих ліній у 1-му квадранті. Порівняти її з кривою намагнічування згідно табличним даним.

Завдання 2.8.3. Розрахунок з використанням сплайна. Скласти програму апроксимації сплайном кривої намагнічування по даним табл.3.1. Привести графік сплайна і порівняти його з реальною кривою намагнічування.


Завдання 2.8.4. Розрахунок кривої намагнічування з врахуванням гістерезису. Скласти програму апроксимації кривої намагнічування з врахуванням гістерезису. Передбачити можливість задавати товщину петлі гістерезису та нахил кривої намагнічування.

Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации