Распределение магнитного

Основные полюсы небольших машин отковывают из мягкой стали, а для крупных машин их обычно набирают из стальных пластин. Это облегчает изготовление полюса, а также уменьшает вихревые токи в полюсных наконечниках (от некоторой местной пульсации потока вследствие зубчатости якоря). Полюсным наконечникам придают такую форму, чтобы распределение магнитной индукции под каждым полюсом получилось близким к трапецеидальному (см. 17.13).

Во всех машинах переменного тока стремятся обеспечить пространственное распределение магнитной индукции поля вдоль воздушного зазора между статором и ротором по закону, близкому к синусоидальному, с тем, чтобы ослабить вредное влияние высших гармонических составляющих поля и токов на энергетические показатели работы и механические свойства машин. Желательное распределение получают укладкой сторон витков катушек обмотки в несколько рядом лежащих пазов. Для этого каждую многовитковую катушку обмотки разделяют на соответствующее число секций.

При постоянном токе такое распределение магнитной индукции вдоль воздушного зазора сохраняется, пока имеется ток в обмотке.

При переменном токе в обмотке 1 = 1 т sin (at в любой момент времени пространственное распределение магнитной индукции остается синусоидальным, как показано на 8.3, где изображены кривые магнитной индукции в различные моменты периода тока (кривые отмечены цифрами /, 2 и т. д.). Уравнение любой из них согласно (8.1) B = BmkCos 3, где индекс «fc» обозначает номер кривой. В каждой точке воздушного зазора величина магнитной индукции изменяется по тому же закону, что и ток, поэтому амплитуда ее изменяется по уравнению Вть = Вт sin
Станина, являясь частью магнитопровода, служит также опорой всей конструкции, поэтому ее изготовляют из стали — материала с хорошими магнитными и механическими свойствами. Главный полюс ( 9.2, б) имеет стальной сердечник 2 (набран из отдельных листов), полюсный наконечник (форма его обеспечивает необходимое распределение магнитной индукции в воздушном зазоре), катушку обмотки возбуждения 9 (надета на сердечник полюса). Эта катушка намотана медным проводом на электроизоляционный каркас. Кроме главных имеются дополнительные полюса (цельный сердечник 11 и на нем обмотка) (см. 9.1, б), которые служат для улучшения рабочих свойств машины (см. § 9.2).

Электромагниты с незамкнутым магнитопроводом ( 8.3) применяют в качестве расцепителей высоковольтных аппаратов, датчиков магнитного поля и т. д. На стадии проектирования таких электромагнитов требуется найти зависимости потокосцепления обмотки и силы, действующей на подвижный элемент, от геометрических размеров и конструктивных параметров, а также распределение магнитной индукции в системе. Отсутствие замкнутого магнитопровода не позволяет надежно рассчитывать такие системы методами теории цепей. Применение физического моделирования особенно рукции.

Влияние граничной поверхности на область, ограниченную ею, можно учесть системой токов, создающих то же распределение магнитной напряженности в заданном пространстве при удаленной границе раздела областей в бесконечность. Этот метод называется методом отображений [3, 4]. На 17.4, а параллельно бесконечной плоскости, ограничивающей ферромагнитную среду, расположен проводник с током /. Картина магнитного поля показывает, что линии напряженности поля перпендикулярны поверхности ферромагнитной среды, которая является поверхностью равного магнитного потенциала. Аналогичная картина поля в левой полуплоскости имеет место в случае, когда поле образовано двумя проводниками е равными токами, протекающими в одном направлении, при расстоянии между осями проводников 11 ( 17.4,6).

2.6. Распределение магнитной индукции в воздушном зазоре (поперечный разрез)

2.7. Распределение магнитной индукции в воздушном зазоре (продольный разрез)

Магнитное напряжение зубцового слоя влияет на распределение магнитной индукции в воздушном зазоре. Считая известными скалярные магнитные потенциалы поверхности полюса и сердечника якоря, определяем разность между ними, равную переходному магнитному напряжению:

На 2.17 показано распределение магнитной индукции В6 в машине с зазором, равномерно увеличивающимся от середины к

Свойства изменяющегося магнитного поля таких устройств рассмотрим на примере катушек индуктивности с различным направлением намотки и не будем учитывать сопротивление проводов обмотки. Если ток / h - i в катушке постоянный, то в окружающем витки пространстве постоянно и магнитное поле, которое можно характеризовать магнитным потоком Ф — совокупностью непрерывных магнитных линий, т. е. линий вектора индукции В через поверхность, ограниченную замкнутым контуром. Направление магнитных линий зависит от направления намотки витков и направления тока. Внутри катушки оно совпадает с направлением поступательного движения буравчика, если его рукоятку вращать в направлении тока ( 2.1, а и б, где магнитные линии — только по две в катушке — изображены штриховыми линиями). В общем случае конфигурация магнитного поля вокруг витков имеет сложную форму. Но для характеристики катушки индуктивности как элемента электрической цепи часто не требуется знать распределение магнитного поля внутри катушки и в окружающем катушку пространстве. Достаточно вычислить потокосцепление Ф магнитного потока со всеми w витками: ч

обусловливает необходимое распределение магнитного поля в воздушном зазоре между статором и ротором.

В некоторый следующий момент ti направления токов, а вместе с ними и распределение магнитного поля статора соответственно изменяются и т. д. Магнитное поле статора за время одного периода переменного тока поворачивается на одну треть окружности, т. е. на расстояние, соответствующее дуге, занимаемой тремя участками фазных обмоток на статоре. Эта часть окружности статора соответствует двум полюсам (2р) вращающегося магнитного поля статора и называется двойным полюсным делением (2т) . Следовательно, полюсное деление т есть часть дуги окружности статора, соответствующая одному полюсу магнитного поля, т. е.

Чтобы сохранить заданное распределение магнитного поля по поверхности расточки статора, необходимо, чтобы поверхность полюсного наконечника совпадала с линией равного магнитного потенциала, т.е. поверхность полюсного наконечника описывалась уравнением Um(x,y) = const (3.2). Это выполняется при

В отличие от машин переменного тока машины постоянного тока при аналогичной конструкции ротора имеют статор G явно выраженными полюсами, на которых располагают катушки, создающие поток возбуждения. Часть полюса, обращенную к ротору, выполняют уширенной (полюсные наконечники), что обеспечивает закрепление катушки и лучшее распределение магнитного потока в зазоре. Машины постоянного тока обязательно имеют коллектор. Отметим, что некоторые синхронные машины (машины с явновыраженными полюсами) имеют конструкцию статора, аналогичную статору машины постоянного тока, так же как имеются и коллекторные машины переменного тока.

Достоинство магнитных опор различных типов состоит в том, что в них отсутствуют механические потери на трение. Затраты мощности при работе опор определяются магнитными и электрическими потерями в соответствующих элементах конструкции. Недостатком магнитных опор является в общем случае неустойчивое положение ротора, особенно при внешних динамических воздействиях на ротор (например, в случае ускорения автономной установки с МН). Для обеспечения устойчивости применяются различные вспомогательные устройства, в том числе механические. Эффективными средствами борьбы с неустойчивостью служат устройства автоматического регулирования, корректирующие пространственное распределение магнитного поля в рабочем зазоре опоры с помощью электромагнитов (в частности, устройства, действующие на принципе резонанса тока в индуктивно-емкостной электрической цепи).

Распределение магнитного потока в немагнитном зазоре ЭДН с двухсторонним зубчатым магнитопроводом для различных значений 9 показано на 6.14. В исходном состоянии (9 = 0) магнитный поток равномерно замыкается через минимальные зазоры 8, затем деформируется расходящимися полюсами статора и ротора и при 9 = к вытесняется в межполюсное пространство встречно направленными МДС обмоток статора и ротора. Характер изменения магнитной проводимости взаимной индукции Лт и потока рассеяния А1 в функции угла 9 (см. 6.13, б) упрощено иллюстрируется 6.15.

На 6.22 показано распределение магнитного потока в ЭДН такой же конструкции, как и на 6.14, но с экранированными обмотками. Экраны осуществляют попереч-

Свойства изменяющегося магнитного поля таких устройств рассмотрим на примере катушек индуктивности с различным направлением намотки и не будем учитывать сопротивление проводов обмотки. Если ток i b = i' в катушке постоянный, то в окружающем витки пространстве постоянно и магнитное поле, которое можно характеризовать магнитным потоком Ф — совокупностью непрерывных магнитных линий, т. е. линий вектора индукции В через поверхность, ограниченную замкнутым контуром. Направление магнитных линий зависит от направления намотки витков и направления тока. Внутри катушки оно совпадает с направлением поступательного движения буравчика, если его рукоятку вращать в направлении тока ( 2.1, а и б, где магнитные линии - только по две в катушке - изображены штриховыми линиями). В общем случае конфигурация магнитного поля вокруг витков имеет сложную форму. Но для характеристики катушки индуктивности как элемента- электрической цепи часто не требуется знать распределение магнитного поля внутри катушки и в окружающем катушку пространстве. Достаточно вычислить потокосцепление Ф магнитного потока со всеми w витками:

обусловливает необходимое распределение магнитного поля в воздушном зазоре между статором и ротором.

статора на угол 180°/р, что соответствует одному полюсному делению г. В частности, для шестиполюсной машины этот угол 180°/3 = = 60°. На 14.10 изображены также кривые мгновенных значений токов /' /_, /с статора. Распределение магнитного поля дано для четырех различных моментов г, - t*.