Электромагнитный момент МПТ

На каждый активный проводник с током,находящийся в магнитном поле будет действовать сила

f_пр= B_i∙l∙I_пр;

Силы, действующие на якорь, равны сумме сил, действующих на каждый проводник

 F= ;

I_пр= . – ток по одному проводнику; 2а – число парал. ветвей.

При большом кол-ве коллекторных пластин использ В_ср.

F~ ;

М=F∙D/2;

D=2 p  τ/π;

М= ;

-пост.машины;

=Ф;

М= .

При работе машины в режиме Д э/м момент вращающий, в Г. режиме – тормозящим.

Ур-е равновесия для генератора:         

М_ПР - М_Г=М_ДИН=j∙ ;

М_ПР – вращающий приводной момент;

М_Г-генератора;

М_ДИН-динамич.

j-момент инерции вращ-ся частей.

Ур-е равновесия для ДПТ:

М_ДВ-М_С=М_ДИН= j∙

М_С – тормозной момент.

Магнитная цепь МПТ

Рассмотрим Режим ХХ:магнитный поток созд.только обмоткой возбуждения Ф_f. Магнитный поток протекает по магнитной цепи и замыкается м/у полюсами.

Магнитная цепь содержит след.участки:1)полюс;

2)возд.зазор м/у полюсом и якорем;

3)зубцовая зона якоря; 4)ярмо(спинка)якоря;

5)ярмо(спинка)статора.

При симметрич.возд.зазоре м/у якорем и сердечником полюса магнитный поток распредел.ся симметрично относит-но прод-ой оси М.

Зависимость Ф_f от тока возбужд. I_f-магнитная хар-ка М. Ф_f=f(F_f), Ф_f=f(I_f).

Опред-ся сталью(её хар-ой)(РИС): I-прямолинейный II-криволинейный.

При малых I_f –сталь ненасыщена(I).При увеличении I_f стальные участки магнитной системы насыщаются и оказыв. сопр. магнитному потоку.

Рабочую т. выбирают на изгибе.

МПТ-работает с насыщенной магнит.системой.Степень насыщения магнит.системы хар-ся коэф-ом насыщения: k_μ=F/F_δ; F-полная МДС; F_δ-в возд.зазоре. k_μ=1.2-2.0

Порядок расчёта магнитной цепи

1)При расчёте цепь разбивается на участки;

2)задаются оптимальным значением магнитного потока;

3)рассчитывают В_i на кажд.уч-ке

В_i=Ф_f/П_i;

П_i-площ.попереч.сечения кажд.из уч-ов;

4) по кривым В_i=f(H_i) нах. напряженность H_i;

H_δ=B_δ/μ₀- напряженность в возд.зазоре;

μ_0-магн.постоян.(4π10^-7Гн/м);

5)определяется МДС каждого уч.

F_i= H_i∙l_i;

6)по закону полного тока находят число витков W_f  обм.возбужд.

F= I_f∙ W_f

Реакция якоря МПТ

При работе под нагрузкой по обм.якоря протекает ток, создающий МДС обм.якоря. Возд-ие МДС якоря на магнитное поле М. наз-ся реакцией якоря.

Для упрощения пренебрегают насыщением магн.цепи и считают,что МДС обм. возб. и МДС обм. якоря расходуются только на преодоление воздушного зазора. При таких допущениях можно рассматривать только Ф_f  и Ф_а(Ф_а -поток реакции якоря).

В режиме ХХ поток обм.возбуждения направлен направлен по продольной оси М. Распределение МДС в пределах полюсного деления имеет форму прямоугольника Ф_f=f(τ).Кривая В_f= f(τ)-криволинейной трапеции.(РИС).

При работе под нагрузкой по обм.якоря протекает ток,созд.своё магн.поле.Если щётки установл.на геометрическую нейтраль,то поток реакции якоря направлен поперёк основного Ф,имеет место поперечная реакция якоря.

Геометрическая нейтраль-место на коллекторе,к которому присоед.секции,стороны котор.находятся под серединами полюсов.В этих точках В при ХХ равна нулю.

Если обмотка якоря распредел.по его окружности равномерно,то МДС якоря изменится линейно вдоль этой окр-ти. Под серединой полюса МДС=0,а в местах установки щёток имеет max значение.

Если δ=const-ширина возд.зазора,то индукция якоря измен.линейно вдоль окружности якоря в пределах полюса.В межполюсн.простр-ве резко увеличив.возд.зазор-здесь В уменьш-ся. Кривую распределения рез-ей индукции можно получить сложением кривых: В_f= f(τ); B_a= f(τ).(РИС)-

Выводы:

-магн.инд. под одним краем полюса значительно выше,чем под другим

-магн.поток по полюсу распред-ся неравномерно.

-Max значение инд. сдвинуто с середины полюса.

-Физическая нейтраль машины будет смещена относительно геометрической на некоторый угол α.(РИС).

В ГПТ физическая нейтраль смещается по направл.вращения якоря; В ДПТ-наоборот-против направления вращения;В МПТ щётки устанавл.на физическ.нейтраль.Установка производится заводом-изготовителем экспериментальным методом.Реакция якоря при ненасыщенной магнитной системе искажает форму индукции под полюсом,но рез-ий Ф остаётся неизменным.Если магн.система насыщена,то прирост магн.индукции у одного края полюса будет меньше,чем снижение у др.края.В рез-те уменьшается ЭДС Г.,или вращающий момент Д.

Рез-ий поток уменьш-ся на 2-3%.Искажение магн.поля приводит к повышен.напряж. м/у сосед.коллект-ми пластинами в тот момент,когда секции,с котор.эти пластины соединены проходит под краем с большей индукцией.Это обстоятельство может вызвать искрообразование м/у пластинами.

Для устранения влияния реакции якоря производится след-ее:

1)Используют компенсационную обмотку.Её укладывают продольно в пазы полюсных наконечников.

Компенс-ая обмотка включ-ся послед-но с обм.якоря так,чтобы Ф компенс-ой обмотки был направлен встречно Ф обм.якоря.Кол-во витков выбирают таким,чтобы её Ф был равен Ф_а и компенсировал его.

2)Увеличивают возд.зазор под главными полюсами.При этом ослабляется поток реакции якоря,но и основной Ф.При таком меропр-ии требуется увеличении МДС полюсов.

3)Используют добавочные полюса.Обмотки добавоч.полюсов включ.последовательно и встречно с обм.якоря.Если щётки сдвинуты с геометр.нейтрали,якорь можно разделить на 4 зоны,где реакция якоря будет иметь разные значения(РИС):I,III-поперечная реакция якоря;II,IV-реакция якоря будет иметь продольный хар-р.

Если щётки сдвинуты по направлению вращения Г. или против направления вращ. Д, то продольная состав-ая размагничивает машину. Если наоборот - подмагничивает.

КПД и потери МПТ

В МПТ имеют место потери. Рассмотрим на примере ДПТ. Энергетическая диаграмма

Эл-ие потери зависят от нагрузки машины-переменные потери. Ток, протекая по обмоткам, создаёт МДС, под действ. кот. по магн.системам машины проходят Ф,возникают магнитные потери(в стали).Магинтные потери-потери на вихревые токи и на перемагничивание.∆Р_СТ=∆Р_В.Т.+∆Р_ГИСТ.

Перемагн-ию подверг-ся якорь и полюсные наконечники.Магнитопровод якоря и наконечники полюсов выбирают из изол-ых листов электротехн.стали.Магн.потери зависят от величины В,от частоты перемагничивания,от марки стали и толщины листов,из кот.выполн.магнитопровод.При взаимод.магнит.поля М. с током якоря возник.э/м момент.Под его действием Д.начинает вращаться.При этом возникают

∆Р_МЕХ=∆Р_ПОДШ+∆Р_ВЕНТ+∆Р_ЩЁТОК(п/ш,вентиляция,трение щёток).

∆Р_МЕХ и .∆Р_СТ-постоянные потери(практич.не зависят от нагрузки). .

∆Р_доб-добавоч.потери э/м хар-ра(всё,что не вошло в .∆Р_СТ и .∆Р_ЭЛ);потери в уравнительных соед-ях обм.якоря;потери в стали из-за неравномерности магн.индукции;потери от пульсаций Ф в полюсных наконечниках. .

∆Р_ДОБ=(0.005-0.1)Р₁;

η=Р₂/Р₁ 60%-машины малой Р.

η=Р₂/Р₁ 90%-М.большой Р.

Р₂= Р₁-å∆Р;

η=Р₂/Р₁= Р₁-å∆Р/ Р₁=1- å∆Р/ Р₁