какие участки содержит магнитная цепь машины постоянного тока

Магнитная цепь машины постоянного тока и реакция якоря

В магнитную цепь машины постоянного тока входят:

— сердечники главных полюсов с полюсными наконечниками,

В режиме холостого хода (х. х.), когда ток в обмотке якоря практически отсутствует, магнитный поток Ф образуется главными полюсами. Он состоит из основного магнитного потока Фосн и потока рассеивания Фσ (часть магнитного потока, не проходящего через воздушный зазор между статором и ротором):

Ф = Фосн = Фσ.

В машинах постоянного тока для изготовления различных элементов магнитной системы применяют следующие материалы:

— сердечник якоря – тонколистовая электротехническая сталь,

— сердечники лавных полюсов – листовая холоднокатаная сталь,

— станина – в машинах средней и большой мощности станины делают сварными из листовой конструкционной стали, а в машинах малой мощности из стальных цельнотянутых труб, алюминиевых сплавов или пластмассы.

Магнитная индукция в магнитном зазоре В пропорциональна основному магнитному потоку Фосн и составляет в машинах постоянного тока общего назначения (0,6÷1,0) [Тл] (мощные машины имеют большие значения В).

Реакцией якоря машины постоянного тока называют влияние магнитодвижущей силы (МДС) якоря на магнитное поле машины. В режиме х. х. магнитное поле машины будет симметрично относительно оси полюсов. Если машину нагрузить, то ток, появившийся в обмотке якоря, создаст в магнитной системе машины МДС якоря, которая исказит результирующее магнитное поле машины.

Реакция якоря оказывает неблагоприятное влияние на рабочие свойства машины постоянного тока, т. к. утяжеляет условия работы щёточного контакта и может послу жить усилению искрения на коллекторе. Поэтому при проектировании машин постоянного тока принимают меры к устранению или ослаблению реакции якоря. Для этого:

1). Применяют компенсационную обмотку. Её укладывают в пазы полюсных наконечников и включают последовательно с обмоткой якоря, т. о. чтобы МДС компенсационной обмотки была противоположна по направлению МДС обмотки якоря, при этом МДС якоря уменьшается. Компенсационные обмотки применяют лишь в машинах средней и большой мощности, т. к. она усложняет и удорожает машину, и её применение не всегда экономически оправдано.

2). Увеличивают воздушный зазор под главными полюсами. Этот способ применяют в машинах малой и средней мощности не имеющих компенсационной обмотки, однако, не следует забывать, что увеличение воздушного зазора приводит к необходимости повышать МДС обмотки главных полюсов, а, следовательно, и к увеличению полюсных катушек, полюсов и габаритов машины в целом.

Источник

Магнитная цепь машины постоянного тока

Если по катушкам машины постоянного тока, расположенным на главных полюсах, начнет протекать ток, вокруг катушек полюсов будет создаваться магнитное поле.

В зависимости от направления тока в обмотке возбуждения, полюса будут иметь разную полярность.

Для того чтобы машина постоянного тока могла работать, число полюсов всегда должно быть парным.

Магнитное поле обозначается магнитными силовыми линиями. Направление всегда от северного полюса к южному.

Магнитные силовые линии в машине постоянного тока должны быть замкнуты между полюсами противоположной полярности.

При расчете магнитной цепи принято использовать среднюю магнитную силовую линию. Прежде чем нарисовать эту линию, введем понятие средней линии полюсов.

Средняя линия полюсов — это плоскость, проходящая вдоль машины через центр посередине полюсов. Средняя магнитная силовая линия обозначает основной магнитный поток, который обозначается Ф_δ.

Основным магнитным потоком называется поток, создаваемый полюсом и через воздушный зазор сцепляющийся с обмоткой якоря. Число основных магнитных потоков равно числу полюсов.

E_а — ЭДС обмотки якоря.
C_м — машинная постоянная. Она зависит от конструкции якоря машины и для каждой конкретной машины — величина постоянная.
Ф_δ — основной магнитный поток.
ω — угловая скорость вращения.
M — момент, развиваемый двигателем на валу.
I_а — ток якоря.
P_эм — электромагнитная мощность. Служит доказательством того, что от магнитного потока зависит мощность машин.

Кроме основного магнитного потока вокруг полюсов создаются магнитные потоки, которые не соединяются с якорем, они называются потоками рассеяния и обозначаются Ф_σ. Потоки рассеяния возникают в местах крепления железа полюса к корпусу и на концах башмаков.

Основной задачей расчета магнитной цепи является определение числа витков и тока одного витка, необходимых для создания магнитного потока и проведения его через магнитную цепь машины.

Произведение числа витков на ток называется намагничивающей силой цепи. Величина намагничивающей силы цепи зависит от сопротивления цепи прохождению магнитного потока.

Для того чтобы определить сопротивление магнитной цепи, ее делят на участки, исходя из условия, что магнитное сопротивление, выражаемое в напряженности по всей длине участка, будет постоянным. Таких условий пять:

1. Воздушный зазор и его магнитное сопротивление.
F_δ=H_δ·δ
H_δ — напряженность воздушного зазора.

2. Зубцы якоря.
F_z=H_z·h_z
F_z — магнитное сопротивление зубца;
H_z — напряженность в зубце;
h_z — высота зубца.

3. Ярмо якоря.
F_а=H_а·L_а
F_а — магнитное сопротивление ярма;
H_а — напряженность в ярме;
L_а — длина магнитной силовой линии.

4. Полюса.
F_m=H_m·h_m
h_m — длина магнитной силовой линии (высота статора).

5. Магнитное сопротивление ярма статора.
F_я=H_я·L_я
L_я — длина магнитной силовой линии в ярме статора.

Намагничивающая сила цепи должна быть равна сумме магнитных сопротивлений участков цепи.

Воздушный зазор в машине постоянного тока колеблется от 2 до 4 мм и, несмотря на такую маленькую величину, воздушный зазор оказывает самое большое сопротивление прохождению магнитного потока.

От точности расчета воздушного зазора зависит точность определения намагничивающей силы цепи, а соответственно мощности и габаритов машины.

Источник

Презентация для проведения занятия по теме «Магнитная цепь машины постоянного тока. Реакция якоря. Учет размагничивающего влияния реакции якоря. Устранения вредного влияния. Способы возбуждения машин постоянного тока. Исполнительные ДПТ»

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Описание презентации по отдельным слайдам:

Тема занятия Магнитная цепь машины постоянного тока. Реакция якоря. Учет размагничивающего влияния реакции якоря. Устранения вредного влияния. Способы возбуждения машин постоянного тока. Исполнительные двигатели постоянного тока.

Магнитная цепь машины постоянного тока Магнитопровод – деталь электрических машин, предназначенная для усиления потока магнитной индукции на определенных участках магнитного поля. Магнитопровод изготавливается из тонких изолированных стальных листов. Магнитная цепь – это путь, по которому замыкаются магнитные силовые линии основного магнитного потока. Основной магнитный поток Фδ – это поток в зазоре δ, приходящийся на один главный полюс машины и проходящий из статора в ротор.

Магнитная цепь машины постоянного тока Рис. Магнитная цепь ЭМПТ: dв – диаметр вала; ha – высота спинки якоря; hz – высота зубца ( паза) якоря; δ – воздушный зазор; hm – высота полюса; hя – высота ярма; Dа – наружный диаметр ротора; bm – ширина полюса; La – осевая длина якоря; Lя – осевая длина ярма; Фδ – основной магнитный поток; iв – ток обмотки возбуждения; Фσ – поток рассеяния

Реакция якоря Магнитный поток в машине постоянного тока создается всеми ее обмотками, по которым протекает ток. В режиме холостого хода по обмотке якоря генератора ток не протекает, а по обмотке якоря двигателя протекает ток холостого хода, небольшой по значению (рис. а). Когда к обмотке якоря генератора присоединена нагрузка Rn или когда на вал двигателя действует тормозной момент, по обмотке протекает ток якоря 1Я, который создает магнитный поток якоря Фя (рис. б). Влияние магнитного потока якоря на основной магнитный поток называется реакцией якоря. В результате действия он становится несимметричным по отношению к осевой линии полюсов (рис. в).

Учет размагничивающего влияния реакции якоря Размагничивающее действие реакции якоря по поперечной оси учитывают введением коэффициента реакции якоря. Рис. График

Устранения вредного влияния Реакция якоря неблагоприятно влияет на рабочие свойства машины постоянного тока, поэтому при проектировании машины принимают меры к устранению или ослаблению ее влияния. Компенсационная обмотка. Наиболее эффективным средством подавления влияния реакции якоря по поперечной оси является применение в машине компенсационной обмотки. Компенсационные обмотки применяют лишь в машинах средней и большой мощности – более 150-500 кВт, работающих с резкими колебаниями нагрузки, т.к. она удорожает и усложняет машину.

Устранения вредного влияния Увеличение воздушного зазора под главными полюсами. В машинах малой и средней мощности, не имеющих компенсационной обмотки, вредное влияние реакции якоря по поперечной оси ослабляют соответствующим выбором воздушного зазора под главными полюсами. Однако увеличение воздушного зазора ведет к необходимости повышения МДС обмотки главных полюсов и к увеличению размеров полюсных катушек, полюсов и габарита машины в целом.

Способы возбуждения машин постоянного тока Свойства машин постоянного тока в значительной степени определяются способом включения обмотки возбуждения, т.е. способом возбуждения. По способам возбуждения машины постоянного тока можно классифицировать следующим образом: – машины с возбуждением от постоянных магнитов; – машины независимого возбуждения, в которых обмотка возбуждения питается постоянным током от источника, электрически не связанного с обмоткой якоря; – машины параллельного возбуждения, в которых обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены параллельно; – машины последовательного возбуждения, в которых обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены последовательно; – машины смешанного возбуждения, в которых имеются две обмотки возбуждения – параллельная ОВ1 и последовательная ОВ2. Рис. Способы возбуждения машин постоянного тока.

Исполнительные двигатели постоянного тока Исполнительные двигатели постоянного тока применяются в системах автоматики для преобразования электрического сигна­ла в механическое перемещение. Почти все исполнительные двигатели имеют две обмот­ки. Одна из них постоянно подключена к сети и называется об­моткой возбуждения, на другую — обмотку управления подается электрический сигнал. Исполнительные двигатели постоянного тока по конструкции отличаются от двигателей постоянного тока общего назначения только тем, что имеют шихтованные якорь, станину и полюсы.

Исполнительные двигатели постоянного тока Рис. Малоинерционный исполнительный двигатель постоянного тока с полым якорем Рис. Схема включения исполнительных двигателей постоянного тока

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Курс повышения квалификации

Педагог дополнительного образования: современные подходы к профессиональной деятельности

Курс профессиональной переподготовки

Педагогика дополнительного образования детей и взрослых

Презентация для проведения занятия по ОП.10 Электрические машины для студентов специальности 15.02.07 Автоматизация технологических процессов и производств (по отраслям) в период карантина (дистанционного обучения).

Тема: Магнитная цепь машины постоянного тока. Реакция якоря. Учет размагничивающего влияния реакции якоря. Устранения вредного влияния. Способы возбуждения машин постоянного тока. Исполнительные двигатели постоянного тока.

Номер материала: ДБ-1220532

Международная дистанционная олимпиада Осень 2021

Не нашли то что искали?

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Безлимитный доступ к занятиям с онлайн-репетиторами

Выгоднее, чем оплачивать каждое занятие отдельно

В Приамурье начнут пускать на занятия только привитых студентов

Время чтения: 0 минут

Минобрнауки утвердило перечень вступительных экзаменов в вузы

Время чтения: 1 минута

Кабмин утвердил список вузов, в которых можно получить второе высшее образование бесплатно

Время чтения: 2 минуты

Москалькова предложила создать рекомендации подросткам по использованию соцсетей

Время чтения: 1 минута

В школе в Пермском крае произошла стрельба

Время чтения: 1 минута

Роспотребнадзор продлил действие санитарных правил для школ

Время чтения: 1 минута

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник

2.4. Магнитная цепь машины постоянного тока

Ток, проходящий по обмотке возбуждения, создает м.д.с. F. Она обусловливает магнитный поток Ф₀, который замыкается че­рез участки машины, образующие ее магнитную систему. Сюда входят (рис.2.12.): воздушный зазор δ; зубцовый слой h_з; спинка сердечника якоря L_я; полюса h_пи ярмо L_яр. Магнитный поток каждого полюса разделяется на две равные части и направляется одновременно к двум соседним полюсам.

Рис. 2.12. Магнитная цепь машины постоянного тока

В соответствии с законом Ома, применительно к магнитной цепи величина магнитного потока Ф прямо пропорциональна м.д.с. F и обратно пропорциональна сумме магнитных сопро­тивлений ∑R_m всех участков магнитной цепи:

Величина основного (полезного) магнитного потока, необхо­димая сила наведения в обмотке якоря требуемой э.д.с., опреде­ляется по формуле (2.2.)

Необходимая м.д.с. для создания в магнитной цепи требуе­мого магнитного потока определяется расчетом магнитной цепи.

Так как магнитная цепь машины состоит из пяти участков, отли­чающихся как размерами, так и свойствами материалов, из кото­рых они изготовлены, то рассчитывают магнитные напряжения для каждого участка цепи в отдельности. Затем, сложив резуль­таты, получают значение м.д.с. всей магнитной цепи в расчете на пару полюсов:

Основное значение здесь имеет магнитное напряжение воздуш­ного зазора, которое вычисляется по формуле

Магнитное напряжение остальных участков магнитной цепи, выполненных из стали, определяется по формуле

Напряженность магнитного поля на различных участках цепи определяется по магнитной индукции, подсчитываемой по фор­муле

Зная величину магнитной индукции участка, по кривым на­магничивания определяют напряженность магнитного поля. Та­ким образом, в соответствии с рис.2.12. и формулой (2.19.) маг­нитодвижущая сила на пару полюсов будет

Число витков в катушке возбуждения w_B, располагаемой на полюсе, определяется из отношения м. д. с. F к току в обмотке возбуждения i_и:

Величина тока в обмотке возбуждения, включенной параллельно обмотке якоря, обычно не превышает 1-5% номинально­го тока якоря. В последовательной обмотке возбуждения проте­кает ток якоря.

О магнитных свойствах машины судят по так называемой кривой намагничивания Ф=f(F). Для ее построения берут несколько значений магнитного потока, например, 0,5 Ф; 0,75 Ф; 1,0 Ф и 1,25 Ф, и для каждого из них рассчитывают м.д.с. F. По полученным данным строится кривая Ф=f(F) (рис.2.13. ). В начальной части кривая намагничивания имеет прямолинейный характер, так как при малых значениях магнитного потока сталь машины не насыщена и м.д.с. тратится на прохождение магнитного потока практически толь­ко через воздушный зазор.

Рис.2.13. Кривая намагничивания машины постоянного тока

По мере увеличения маг­нитного потока Ф, все боль­шая часть м.д.с. тратится на проведение магнитного потока по стали, и характе­ристика становится криво­линейной. Если прямолиней­ную часть характеристики Ф=f(F) продолжить до пе­ресечения с горизонтальной прямой ас, то отрезок ab покажет практически величину магнит­ного напряжения воздушного зазора F_δ. Отношение

называется коэффициентом насыщения.

По величине К_Н можно судить о степени насыщения магнит­ной цепи машины (обычно К_Н = 1,1 — 1,35).

Источник

Магнитная и электрическая цепи машин постоянного тока

Магнитная цепь машины предназначена для создания и распределения магнитного поля в воздушном зазоре и состоит из главных полюсов, сердечника якоря, воздушного зазора между полюсами и якорем и ярма (станины). В зависимости от числа главных полюсов магнитная система может быть двух- (рис. 1.1), четырех-(рис. 1.6), шестиполюсной и т.д. Пути магнитного потока для четырехполюсной машины показаны на рис. 1.6.

Распределение магнитной индукции в рабочем воздушном зазоре характеризуется кривой В (α) (рис. 1.7), где α – дуга окружности якоря (на рис. 1.7 магнитная система развернута в плоскость). Почти постоянное значение индукции В в воздушном зазоре необходимо для получения примерно постоянной ЭДС в проводниках, находящихся под полюсом, и оно обеспечивается специальной формой полюсных наконечников.

Линии симметрии m, n, делящие пространство между полюсами пополам, называются геометрическими нейтральными линиями, а линии, проходящие через точки, где В = 0, — физическими нейтральными линиями (в данном случае геометрическая и физическая нейтральные линии совпадают). Дуга между соседними нейтральными линиями называется полюсным делением. Она обозначается буквой τ и может выражаться в метрах, градусах, радианах, числе пазов и в других удобных для расчета единицах.

Электрическая цепь машины состоит из обмотки якоря, коллектора и щеток. Как указывалось, проводники якоря, соединяясь через коллекторные пластины, образуют замкнутую цепь. При вращении якоря по часовой стрелке проводники обмотки якоря пересекают магнитное поле полюсов и в них наводится переменная ЭДС: в верхней половине обмотки ЭДС направлены от нас, в нижней – к нам.

Так как e = B l υ, где В — индукция магнитного поля, l — длина проводника, υ – линейная скорость пересечения магнитного поля, то при υ = const кривая ЭДС в проводнике e повторяет кривую В (рис. 1.7). В обмотке якоря ЭДС отдельных проводников алгебраически суммируются. Если двигаться от проводника 1 к проводнику 6 (см. рис. 1.8) и далее по ходу обмотки, то в проводниках 1—6—3— 8 ЭДС имеют одно направление, а в проводниках 5—2— 7—4 – противоположное. Результирующая ЭДС в контуре обмотки оказывается равной нулю. С обмоткой через коллекторные пластины соединяются щетки, к которым подключается внешняя цепь. Для получения максимальной ЭДС щетки должны устанавливаться между точками, имеющими наибольшую разность потенциалов. Такими точками в рассматриваемом случае являются точки т, п (рис. 1.8), которые располагаются на физической нейтральной линии.

В обмотке якоря относительно внешней цепи образуются две параллельные ветви, ЭДС которых равны и которые во внешней цепи действуют согласно. При вращении якоря картина распределения ЭДС не изменяется, меняются только номера проводников, входящих в параллельные ветви. Разность потенциалов между щетками остается практически постоянной (если пренебречь небольшими пульсациямии ЭДС).

Замкнутую обмотку якоря можно получить двумя способами: соединять на коллекторе проводники обмотки двигаясь вперед – назад, т.е. возвращаясь назад к соседнему проводнику (рис. 1.9, а), или только вперед, обходя проводники якоря, двигаясь все время в одном направлении (рис. 1.9,б). Очевидно, что в любом случае каждый следующий проводник должен находится под полюсом противоположной полярности.

Это означает, что шаг обмотки близок к полюсному делению τ. В первом случае получаем так называемую петлевую обмотку, во втором – волновую обмотку.

В петлевых обмотках при числе полюсов больше двух (6, 8 и т.д.) число параллельных ветвей и щеток равно числу полюсов. В волновых обмотках число параллельных ветвей и щеток вне зависимости от числа полюсов равно двум.

Источник