Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

Потери выделяемые в элементах электрических машин превращаются в тепло которое вызывает их нагрев и рассеивается в окружающее пространство. По мере увеличения температуры деталей машины увеличивается их теплоотдача в результате чего температура не возрастает до бесконечности а принимает установившееся значение. В этом случае выделившееся в машине тепло полностью отдаётся в окружающую среду. Величина установившейся температуры определяется мощностью потерь габаритами машины и должна соответствовать температурной устойчивости изоляции. Поскольку точный учёт всех факторов нагрева и условий теплоотдачи в машинах малой мощности затруднителен то расчёт превышений температуры элементов машины над окружающей средой производится приближёнными методами.

49. Превышение температуры якоря. При расчётах считается что всё тепло выделяющееся в обмотке якоря передаётся через пазовую изоляцию стали якоря. Поэтому суммарные потери якоря определяемые потерями в обмотке стали якоря и потерями от трения о воздух снимаются охлаждающим воздухом с его поверхности.

Среднее превышение температуры обмотки якоря при установившемся режиме определяется выражением

 (8.1)

здесь _a  результирующий коэффициент теплоотдачи наружной поверхности якоря Вт/(м² К)

_a = ^ (1 + 01 V_a) (8.2)

^’  коэффициент теплоотдачи наружной поверхности неподвижного якоря для машин закрытого исполнения ^ = 14  18 Вт/(м² К); для машин защищённого исполнения с вентиляцией ^ = 36  44 Вт/(м² К);

b_Z1  ширина вершины зубца якоря;

  общая толщина изоляции от меди до стенки паза

 = ₁ +₂ (8.3)

где ₁  толщина пазовой изоляции плюс односторонняя толщина изоляции проводника;

₂  эквивалентная межвитковая изоляция проводников в пазу

; (8.4)

здесь m_a  число проводников в ряду по средней ширине паза;

d_a.из  диаметр изолированного проводника;

K_с  коэффициент определяемый выражением

K_с = 1 + 4 (d_a / d_a.из  04); (8.5)

^  коэффициент теплопроводности междувитковой и пазовой изоляции

^ = (012  013) Вт/(м К);

П  периметр паза;

w_м.a  удельные потери в меди обмотки якоря на единицу длины

(8.6)

w_с.a  удельные потери в стали якоря на единицу его длины

(8.7)

w_ТР.В  удельные потери трения якоря о воздух на единицу длины якоря

(8.8)

1. Превышение температуры коллектора. Полные потери в коллекторе

Р_К = Р_Щ + Р_ТР.Щ (8.9)

Поверхность охлаждения коллектора

S_К.ОХ =  D_К l_К (8.10)

Среднее превышение температуры коллектора над температурой окружающей среды

(8.11)

где _к  коэффициент теплоотдачи коллектора_к = 40  70 Вт/(м²  К).

1. Превышение температуры обмотки возбуждения. Потери в одной катушке обмотки возбуждения

w_M.B = P_M.B / 2p. (8.12)

Поверхность охлаждения одной катушки обмотки возбуждения для машины с отъёмными полюсами

S_В.ОХ = 2 (b_ПЛ + l_ПЛ + 4 _К) h_К + 2 (b_ПЛ + 2 _К) _К (8.13)

для машины с шихтованной станиной

S_В.ОХ = (b₀ + b_ПЛ + 2l_ПЛ + 8 _К) h_К + (b₀ + b_ПЛ + 4 _К) _К. (8.14)

В этих выражениях: b_ПЛ и l_ПЛ  ширина и длина сердечника полюса;

_К и h_К  ширина и высота катушки обмотки возбуждения.

Среднее превышение температуры обмотки над температурой окружающей среды

(8.15)

где ₀^  коэффициент теплоотдачи катушек обмотки возбуждения, для машин закрытого исполнения ₀^ = 26  30 Вт/(м²  К); для машин защищённого исполнения с вентиляцией ₀^ = 52  60` Вт/(м²  К).

Рассчитанные значения превышений температуры элементов электрических машин над температурой окружающей среды (_ОКР = 40⁰ С) не должны превышать допустимых для выбранного класса изоляции.

9. РАСЧЁТ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ ДЛЯ

ВОЗБУЖДЕНИЯ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА

9.1. Кривые размагничивания постоянных магнитов

В МПТ малой мощности перспективно использование постоянных магнитов позволяющих уменьшить габариты машин и увеличить их КПД.

Расчёт МПТ с постоянными магнитами производится теми же методами что и машин с обмотками возбуждения. Особенностью расчёта является правильный выбор габаритов магнита при известных его параметрах.

П остоянный магнит характеризуется кривой размагничивания снимаемой для образцов с замкнутым магнитопроводом, вид которой представлен на рис.8.

П

Рис. 8. Кривая размагничивания

постоянного магнита

ри отсутствии размагничивания режим работы магнита определяется положением точки 1 (В_r 0) на кривой размагничивания. Значение магнитной индукции в этой точке называется остаточной индукцией В_r. Максимальная напряжённость магнитного поля необходимая для размагничивания магнита называется коэрцитивной силой H_C а режим работы магнита при этом определён положением точки 2(0 H_C). Если постоянный магнит имеет воздушный зазор то магнитная индукция в зазоре и самом магните оказывается меньше остаточной т.к. его МДС распреде-

ляется между зазором и сердечником магнита. Наличие воздушного зазора эквивалентно размагничивающему действию обмотки с током. Рабочая точка постоянного магнита с зазором оказывается смещённой занимая положение точки 3 на кривой размагничивания.

При повторном намагничивании в силу необратимых процессов произошедших в магните намагничивание происходит не по основной кривой а по частному циклу (точки 3,4). Для расчётов частные циклы заменяются прямой линией называемой линией возврата (ЛВ). Характер процессов размагничивания магнита определяется величиной МДС размагничивания. При малых значениях МДС размагничивание происходит по линии возврата до точки 3. Если же МДС значительна то процесс размагничивания вначале происходит по линии возврата до точки 3 а затем  по основной кривой размагничивания (точка 5). Последующие режимы намагничивания в этом случае будут происходить по новой линии возврата проходящей через точку 5.

Магнитная цепь МПТ рассчитывается так чтобы рабочая точка лежала на середине прямой возврата а возможные колебания МДС не выводили её за пределы данной линии возврата.

Наклон линии возврата определяется магнитной проницаемостью возврата

_В = ВН (9.1)

Значения _В с достаточной точностью определяются наклоном касательной к кривой размагничивания в точке (В_r, 0).

Различным точкам на кривой размагничивания соответствуют различные величины удельной энергии магнита:

W_M = 05 B H. (9.2)

Зависимость удельной энергии от напряжённости магнита представлена на рис.9. Как видно из рисунка при некотором значении напряжённости Н_о наблюдается максимум удельной энергии в точке А с координатами (В_о Н_о). Магнитная система должна проектироваться так чтобы рабочий режим магнита находился вблизи точки максимума.

Для расчётов магнитных систем с постоянными магнитами необходимо иметь аналитическое описание кривой размагничивания. Наиболее часто эта зависимость представляется в виде гиперболы:

. (9.3)

В этом выражении коэффициент а зависит от формы кривой размагничивания и выражается через коэффициент формы  следующим образом:

(9.4)

где

(9.5)

Рис.9. Удельная энергия постоянного магнита

В_о и Н_о  координаты точки соответствующие максимуму энергии постоянного магнита на кривой размагничивания.

Величина коэффициента формы кривой размагничивания постоянных магнитов 025    09.

При  = 025 коэффициент а = 0 и гипербола вырождается в прямую

 (9.6)

Рис. 10. Аналитическое представление кривой размагничивания пос-

тоянного магнита

показанную на рис. 10 (кривая 1).

При  = 1 коэффициент а = 1 и уравнение гиперболы принимает вид

В = В_r

т.е. имеем горизонтальную прямую касательную к кривой размагничивания.

При  = 05 коэффициент а = 08 и гипербола становится близкой к окружности (кривая 3 на рис.10).

Коэффициент формы кривой размагничивания определяется материалом постоянного магнита и для бариевых магнитов  = 0316 

 0390 для метоллокерамики  = 036  064 для сплавов ЮНДК  = 05  09, для магнитов на основе редкоземельных элементов  = 027  03.

9.2. Совместная работа постоянных магнитов

с внешней магнитной цепью

Простейшая магнитная цепь состоит из постоянного магнита двух воздушных зазоров и внешнего магнитопровода.

Магнитный поток создаваемый постоянным магнитом состоит из основного потока проходящего через воздушные зазоры и внешний магнитопровод и потока рассеяния замыкающегося по воздуху между полюсами магнита.

Эти потоки по отношению к магниту являются внешними и их сумма должна быть равной потоку постоянного магнита

Ф_М = Ф_ВН = Ф_ + Ф_. (9.7)

Величина потока рассеяния принимается пропорциональной МДС магнита:

Ф_ = _ F_M. (9.8)

Согласно закону полного тока для магнитной цепи справедливо соотношение

2 H_M l_M + 2 H_  + 2 H_CT l_CT = 0 (9.9)

где l_M и l_CT  половина длины магнита внешнего магнитопровода.

В этом случае

F_M =  (F_ + F_CT) или по модулю F_M =F_ + F_CT. (9.10)

Поскольку магнитный поток пропорционален магнитной индукции а напряжённость магнитного поля  МДС то кривую размагничивания постоянного магнита можно изобразить в координатных осях (Ф F). В этих же осях можно построить зависимости Ф_ = f (F_ВН) и Ф_ = f (F_м):

. (9.11)

Для последовательно включенных участков Ф_СТ = Ф_ поэтому указанное выражение записывается в виде

Характеристики

Список файлов реферата