Магнитной характеристики

цепь нагрузки разомкнута, напряжение Uo на зажимах якоря равно ЭДС Е = СеФп. Обычно частота вращения якоря п поддерживается неизменной и напряжение при холостом ходе зависит только от магнитного потока Ф, определяемого током возбуждения /„. Поэтому характеристика ?/о=/(/в) подобна магнитной характеристике Ф=/(/в). Характеристику холостого хода легко снять экспериментально. Вначале устанавливают /в таким, чтобы Uo примерно равнялось 1,25?7НОм; затем уменьшают ток возбуждения до нуля и. снова увеличивают до прежнего значения. При этом получаются восходящая и нисходящая ветви характеристики, выходящие из одной точки. Расхождение этих ветвей объясняется наличием гистерезиса в магнитопроводе машины. При /в = 0 в обмотке якоря потоком остаточного магнетизма индуцируется остаточная ЭДС Еост, которая составляет 2.. .4% от ииоы.

электрических машин с явновыраженными полюсами (синхронных машин и машин постоянного тока). Ее можно построить по результатам расчета магнитной системы машины при различных значениях магнитного потока. На магнитной характеристике резко выражен начальный прямолинейный участок, что обусловлено наличием сравнительно большого воздушного зазора, для которого характерна линейная зависимость разности магнитных потенциалов F& от магнитного потока Ф. При сравнительно малых значениях магнитного потока, а следовательно, и магнитной индукции в ферромагнитных участках магнитной системы разностями магнитных потенциалов на этих участках можно пренебречь и считать, что FB » Fs . По мере увеличения магнитного потока магнитные сопротивления участков возрастают, особенно сильно зубцового слоя. При индукции в зубцах, примерно равной 1,6 Тл, зависимость Ф =/(FB) начинает отклоняться от прямолинейной.

Если требуется построить магнитную характеристику для машины, имеющей, например, feHao = 1,5, то поступают следующим образом. На универсальной магнитной характеристике ( 4.31, б) из начала координат проводят вспомогательную прямую, образующую о

Зависимость магнитного потока возбуждения Ф„ от МДС FB (магнитная характеристика — 11.21) для машин постоянного тока подобна магнитной характеристике для синхронных машин. Однако при проектировании машин постоянного тока допускают большие индукции на участках магнитной цепи (в зубцах, якоре, станине и полюсах), чем в синхронных машинах, вследствие чего для них коэффициент насыщения &нас = F/F0 = ab!ac — 1,2-г- 2. Расчет магнитной цепи машины постоянного тока производят так же, как и для машин переменного тока (см. § 4.7).

поддерживается неизменной и напряжение при холостом ходе зависит только от величины магнитного потока Ф, т. е. от тока возбуждения /в. Поэтому характеристика Ua = /(/в) будет подобна магнитной характеристике Ф =/(/в)- Характеристику холостого хода легко получить экспериментально. Для чего вначале устанавливают ток возбуждения таким, чтобы U0 x 1,25 t/HOM, затем уменьшают ток возбуж-

листов немагнитными прокладками (обычно из электротехнического картона) ( 11-5). Прокладки в стали маг-нитопровода нужны для того, чтобы придать нужный вид магнитной характеристике реактора.

Характеристика холостого хода непосредственно определяется по универсальной магнитной характеристике, так как на основании выражения (2.120) выполняется соотношение Е/ЕН — Ф/Фц, т. е. расчет сводится к умноже нию значений функции уф на номинальное значение ЭДС-

В генераторе независимого возбуждения характеристика холостого хода может быть построена по безразмерной магнитной характеристике. В паспортных данных двигателей обычно указываются номинальные значения (7Н и /я.п, поэтому на основании выражения (2.121) получаем коэффициент перехода ЭДС

Построение намагничивающего тока произведено на 11-8, а по магнитной характеристике трансформатора. На синусоиде потока ф„ взяты три точки а, Ь, с и графически определены соответствующие этим точкам намагничивающие токи, как это показано стрелками.

В нормальных условиях сталь трансформатора насыщена; при этом картина переходного процесса в отношении результирующего потока Ф0 в (линии4 или 6 на 16-2) не изменяется, так как по закону равновесия э. д. с. значение этого потока для любого момента времени определяется подводимым напряжением U1 (§ 11-3, А, Б, В). Но ток включения холостого хода зависит от насыщения стали ( 11-8, а) и при увеличении потока растет значительно быстрее последнего, соответственно магнитной характеристике. Точка А на этой линии ( 16-3,я) определяет нормальную индукцию в сердечнике при установившемся режиме, точка В — двойную индукцию в предельном случае переходного режима холостого хода (линия 6 на 16-2). Таким образом, амплитуда тока включения холостого хода может во много раз превысить амплитуду установившегося тока холостого хода ( 16-3, б, в). Исследования показывают, что в современных мощных трансформаторах ток включения холостого хода может превысить установившийся ток холостого хода в 100—120 раз, т. е. превысить номинальный ток трансформатора в 6—8 раз.

который можно определить также по магнитной характеристике машины ( 2-11):

Соотношение между магнитным потоком и МДС или током и, следовательно, конфигурация магнитной характеристики существенно зависят от параметров магнитопровода, особенно от длины воздушного зазора.

между вьшодами генератора при увеличении тока якоря вызывается двумя причинами: увеличением падения напряжения на активном сопротивлении якоря и реакцией якоря. При параллельном возбуждении к этим двум причинам добавляется третья — уменьшение тока возбуждения. Пока этот ток соответствует условиям насыщения магнитной цени генератора (пологой части магнитной характеристики) „ уменьшение ЭДС якоря относительно меньше уменьшения тока возбуждения ( 13.29). В таких условиях при уменьшении сопротивления цепи нагрузки ток якоря возрастает. Но условия резко изменяются, если в результате увеличения тока якоря и вызванного этим понижения напряжения ток возбуждения уменьшается настолько, что магнитная цепь генератора оказывается в ненасыщенном состоянии. В условиях линейной части магнитной характеристики уменьшение тока возбуждения приводит к пропорциональному уменьшению потока и ЭДС якоря ( 13.29), что вызывает дальнейшее уменьшение тока возбуждения, а это в свою очередь обусловливает новое снижение ЭДС и т. д. Имеет место своеобразное саморазмагничивание генератора, заканчивающееся тем, что при коротком замыкании якоря сохраняется только остаточная намагниченность, поддерживающая ограниченный (меньше номинального) ток короткого замыкания.

Для расчета такой цепи, помимо магнитной характеристики участка с постоянным магнитом, необходимо построить магнитную характеристику Ф0 (Uab)0np остальной части магнитной цепи, состоящей из ферромагнитной части магнитопровода с длинами /ж + /р' и воздушного зазора /„. Для этого задаются величиной потока Ф0, находят индукции Bv', Вх, В0, напряженности поля //Л Нк, Н0 и магнитное напряжение Uab = Я0/0 + НЖ1Ж + Нр'1р. Полученные данные используют для построения слева от начала координат кривой Ф0(?/а<,)опр> точка пересечения которой с кривой Фм (Uu) определяет рабочую точку магнита и поток Ф0 воздушного зазора ( 11.23,6).

Сложнее обратная задача расчета магнитной цепи, когда по заданному значению н. с. требуется определить магнитный поток 2. Расчет для такой задачи может быть выполнен с помощью магнитной характеристики цепи F = /(Ф).

Для построения такой характеристики необходимо задаться несколькими значениями Ф и найти соответствующие значения F, 2-4. решая, таким образом, несколько прямых задач, причем необходимо, чтобы какие-то значения F были больше и меньше заданного. С помощью магнитной характеристики по заданной н. с. определяется Ф.

Расчет магнитной характеристики к примеру 2-2

между выводами генератора при увеличении тока якоря вызывается двумя причинами: увеличением падения напряжения на активном сопротивлении якоря и реакцией якоря. При параллельном возбуждении к этим двум причинам добавляется третья — уменьшение тока возбуждения. Пока этот ток соответствует условиям насыщения магнитной цепи генератора (пологой части магнитной характеристики) уменьшение ЭДС якоря относительно меньше уменьшения тока возбуждения ( 13.29). В таких условиях при уменьшении сопротивления цени нагрузки ток якоря возрастает. Но условия резко изменяются, если в результате увеличения тока якоря и вызванного этим понижения напряжения ток возбуждения уменьшается настолько, что магнитная цепь генератора оказывается в ненасыщенном состоянии. В условиях линейной части магнитной характеристики уменьшение тока возбуждения приводит к пропорциональному уменьшению потока и ЭДС якоря ( 13.29), что вызывает дальнейшее уменьшение тока возбуждения, а это в свою очередь обусловливает новое снижение ЭДС и т. д. Имеет место своеобразное салюразмагничивание генератора, заканчивающееся тем, что при коротком замыкании якоря сохраняется только остаточная намагниченность, поддерживающая ограниченный (меньше номинального) ток короткого замыкания.

между выводами генератора при увеличении тока якоря вызывается двумя причинами: увеличением падения напряжения на активном сопротивлении якоря и реакцией якоря. При параллельном возбуждении к этим двум причинам добавляется третья - уменьшение тока возбуждения. Пока этот ток соответствует условиям насыщения магнитной цепи генератора (пологой части магнитной характеристики) v уменьшение ЭДС якоря относительно меньше уменьшения тока возбуждения ( 13.29). В таких условиях при уменьшении сопротивления цепи нагрузки ток якоря возрастает. Но условия резко изменяются, если в результате увеличения тока якоря и вызванного этим понижения напряжения ток возбуждения уменьшается настолько, что магнитная цепь генератора оказывается в ненасыщенном состоянии. В условиях линейной части магнитной характеристики уменьшение тока возбуждения приводит к пропорциональному уменьшению потока и ЭДС якоря ( 13.29), что вызывает дальнейшее уменьшение тока возбуждения, а это в свою очередь обусловливает новое снижение ЭДС и т. д. Имеет место своеобразное саморазмагничивание генератора, заканчивающееся тем, что при коротком замыкании якоря сохраняется только остаточная намагниченность, поддерживающая ограниченный (меньше номинального) ток короткого замыкания.

нейности магнитной характеристики Ф = :(/) будут несинусоидальными:

Электромагнитное поле электрической машины образуется МДС обмоток статора и ротора, расположенных в пазах магнитопроводов или на сердечниках явно выраженных полюсов. Неравномерность распределения проводников обмотки по объему машины, нелинейность магнитной характеристики и сложность конфигурации магнитопроводов, а также наличие воздушного промежутка между статором и ротором делают точный расчет поля в машине практически невозможным даже при применении современных вычислительных средств. Поэтому при проектировании машины пользуются рядом упрощающих допущений.

Круглые обмоточные провода всыпной обмотки могут быть уложены в пазы произвольной конфигурации, поэтому размеры зубцовой зоны при всыпных обмотках выбирают таким образом, чтобы параллельные грани имели зубцы, а не пазы статора ( 8.29). Такие зубцы имеют постоянное, не изменяющееся с высотой зубца поперечное сечение, индукция в них также не изменяется, и магнитное напряжение зубцов с параллельными гранями оказывается меньше, чем магнитное напряжение трапецеидальных зубцов, при том же среднем значении индукции в них. Это объясняется отсутствием в зубцах с параллельными гранями участков с высокой индукцией, напряженность поля в которых резко возрастает из-за нелинейности магнитной характеристики стали, увеличивая суммарное магнитное напряжение зубцов.