В статье представлен метод расчета магнитной цепи машины постоянного тока. Дано определение основному магнитному потоку. На рисунке показано что такое средняя магнитная линия.
Основным магнитным потоком Фδ называется поток в воздушном зазоре δ, приходящийся на один главный полюс машины. Значение Фδ определяет значение индуктируемой в обмотке якоря э. д. с.
При проектировании машины постоянного тока возникает необходимость определения зависимости Фδ от тока возбуждения полюсов. Эта задача решается путем расчета магнитной цепи машины при холостом ходе, когда ток якоря Iя = 0. Вследствие симметрии устройства машины и равенства потоков всех полюсов достаточно рассмотреть магнитную цепь одной пары полюсов.
Магнитная цепь изображена на рисунке 1, причем для каждого полюса штриховой линией показана такая магнитная линия потока Фδ, длину которой можно считать средней для всех магнитных линий. Магнитную цепь можно рассчитать на основе закона полного тока для средней магнитной линии (рисунок 1):
 | (1) |
где H – напряженность магнитного поля; dl – элемент длины магнитной линии; Σi – полный ток, охватываемый магнитной линией.
Рис. 1. Магнитная цепь машины постоянного тока
Точное вычисление линейного интеграла (1) на практике затруднительно. Поэтому магнитную цепь разбивают на участки: воздушный зазор (δ), зубцы якоря (hz), спинку якоря (Lа), полюсы (hm), ярмо (Lя) и заменяют интеграл суммой, предполагая, что на протяжении каждого участка H постоянна. Тогда вместо равенства (1) получим
| 2Hδδ + 2Hzhz + 2HаLа + 2Hmhm + 2HяLя = 2wвiв , | (2а) |
где δ, hz, Lа, hm, Lя – показанные на рисунке 1 геометрические размеры, равные длинам отрезков средней магнитной линии; Hδ, Hz, Hа, Hm, Hя – напряженности магнитного поля на соответствующих участках; wв – число витков обмотки возбуждения на полюс; iв – ток возбуждения.
Отдельные члены соотношения (2а) представляют собой намагничивающие силы (н. с.) отдельных участков магнитной цепи, а их сумма – полную намагничивающую силу машины на пару полюсов.
Так как для каждого участка магнитной цепи намагничивающая сила F = Hl, то вместо (2а) можно также написать
| 2Fδ + 2Fz + 2Fа + 2Fm + 2Fя = 2Fв = 2wвiв , | (2б) |
где Fв – полная намагничивающая сила на один полюс.
При расчете магнитной цепи, исходя из заданного значения э. д. с. Eа и пропорциональной ей индукции в зазоре Bδ, определяют значения H на отдельных участках цепи, предполагая при этом, что поток распределяется равномерно по сечениям этих участков, и затем вычисляют сумму (2а) или (2б).
Подобный приближенный расчет дает достаточную для технических целей точность.
Источник: Вольдек А. И., "Электрические машины. Учебник для технических учебных заведений" – 3-е издание, переработанное – Ленинград: Энергия, 1978 – 832с.