Статья является завершением трех предыдущих статей по вычислению намагничивающей силы (НС) в воздушном зазоре, зубцовой зоне, ярме, якоре и полюсе. Описано как получается результирующая НС.
Сложив вычисленные намагничивающие силы участков магнитной цепи, получим намагничивающую силу машины на один полюс:
| Fв = Fδ + Fz + Fa + Fm + Fя , | (1) |
причем
| Fв = ωв × iв . | (2) |
Если повторить расчет Fв для ряда значений основного потока Фδ, то можно построить (рисунок 1, кривая 1) зависимости Фδ = f(Fв) или Фδ = f(iв), которые отличаются только масштабом по оси абсцисс. Такие зависимости называются кривыми намагничивания или магнитными характеристиками машины.
Рисунок 1. Магнитная характеристика машины
Начальная, прямолинейная, часть магнитной характеристики соответствует насыщенному состоянию магнитной цепи, когда намагничивающая сила ферромагнитных участков этой цепи весьма малы по сравнению с Fδ. Поэтому, если провести касательную 2 к начальной части кривой 1 рисунка 1, то она представит собой зависимость Фδ = f(Fδ). Разность абсцисс кривой 1 и прямой 2 равна сумме намагничивающих сил ферромагнитных участков магнитной цепи.
Степень насыщения магнитной цепи характеризуется коэффициентом насыщения
 | (3) |
который можно определить также по магнитной характеристике машины (рисунок 1):
Строить машину с ненасыщенной магнитной цепью невыгодно, так как при этом материалы будут недоиспользованы и машина получится тяжелой. Нецелесообразно также строить машину с чрезвычайно насыщенной магнитной цепью, так как в этом случае Fв велико и необходимо выполнить мощную обмотку возбуждения с большим расходом меди или алюминия и с большими потерями мощности на возбуждение. По этим причинам электрические машины изготавливаются с умеренным насыщением при нормальном режиме. При этом рабочая точка лежит несколько выше колена магнитной характеристики (около точки С на рисунке 1). Обычно при нормальном магнитном потоке kµ = 1,20 – 1,35, а в некоторых случаях kµ = 1,7 – 2,0.
При проектировании машины сечения участков магнитной цепи выбираются обычно таким образом, чтобы при номинальном режиме значения индукции находились в пределах, указанных в таблице 1.
Таблица 1
| Участок магнитной цепи | Значение индукции, Т |
| Сердечник якоря Зубцы якоря в наименьшем сечении Полюс Ярмо станины: а) стальное литье и стальной прокат б) чугунное литье Воздушный зазор | 1,0 – 1,5 1,8 – 2,5 1,2 – 1,6 1,1 – 1,2 0,5 – 0,7 0,5 – 1,0 |
Для изготовления полюсов применяется также холоднокатаная электротехническая сталь. При этом в полюсах допускается Bm = 1,8 Т. Плотность тока в медной обмотке возбуждения обычно находится в пределах 2,0 – 3,5 А/мм², а в алюминиевых обмотках примерно на 20% меньше.
Для ориентировки во встречающихся соотношениях приведем сводные значения данных расчета магнитной цепи двигателя постоянного тока на 14 кВт, 220 В, 1000 об/мин, имеющего геометрические размеры: Da = 24,5 см; la = 12,5 см; δ = 0,22 см. Для этого двигателя при номинальном потоке намагничивающие силы на один полюс равны: Fδ = 1720 А, Fz = 350 А, Fa = 35 А, Fm = 110 А, Fя = 230 А и Fв = 2445 А. При этом kµ = 1,42.
Отметим, что иногда расчет магнитной цепи ведут на два полюса.
Источник: Вольдек А. И., "Электрические машины. Учебник для технических учебных заведений" – 3-е издание, переработанное – Ленинград: Энергия, 1978 – 832с.