Xreferat.com » Остальные рефераты » Методическое руководство по расчету машины постоянного тока (МПТ)

Методическое руководство по расчету машины постоянного тока (МПТ)

(9.5)

Рис.9. Удельная энергия постоянного магнита

В_ои 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

, (9.12)

отсюда

. (9.13)

Полученная зависимость нелинейна так как по мере увеличения магнитной индукции материала внешнего магнитопровода его магнитная проницаемость падает (кривая Ф_(F_ВН) на рис.11).

При выполнении условия (9.7) поток рассеяния пропорционален внешней МДС:

Ф_ = _ F_м = _ F_BH, (9.14)

и эта зависимость может быть построена в тех же координатных осях (кривая Ф_ (F_BH) на рис.11).

Просуммировав ординаты указанных кривых построим ту же зависимость (9.7) с учётом нелинейности

Рис. 11. Совместная работа постоянного магнита с

внешней магнитной цепью

Ф_BH = Ф_ + Ф_ = f (F_BH).

Совместная работа постоянного магнита и внешней магнитной цепи возможна согласно (9.7) и (9.10) при равенстве магнитных потоков и МДС т.е. в точке пересечения линии возврата магнита и вебер-амперной характеристики внешней магнитной цепи (точка А на рис.11).

В тех случаях, когда внешняя магнитная цепь не насыщена вебер-амперная характеристика изображается прямой проведённой относительно оси абсцисс под углом

 (9.15)

где _ВН  магнитная проводимость внешней магнитной цепи.

Совместная работа магнита и внешней цепи соответствует рабочей точке 1 с координатами (Н₁ В₁).

Если магнитная цепь имеет обмотку по которой протекает ток то к МДС магнита будет добавляться МДС обмотки F. Эта МДС не влияет на характеристики внешней магнитной цепи. Поэтому для учёта её влияния достаточно сместить вебер-амперную характеристику внешней цепи Ф_ВН = f (F_ВН) параллельно самой себе на величину F в зависимости от её полярности. Случай размагничивания показан на рис. 11.

Для того чтобы МДС обмотки не вызывала размагничивания постоянного магнита необходимо ограничить её величину: F  F_РАЗМ.

Подмагничивание магнита не вызывает ухода рабочей точки с линии возврата и величина МДС обмотки в этом случае не ограничивается.

Таким образом задача расчёта магнитной цепи заключается в том чтобы зная характеристики постоянного магнита внешней магнитной цепи и величину размагничивающей МДС обмотки выбрать положение рабочей точки обеспечивающей максимум энергии или другими словами минимальный объем магнита.

Расчёт оптимальных параметров постоянного магнита

Пусть задана кривая размагничивания постоянного магнита



с известными параметрами B_r, H_c, a.

Введём относительные величины:



где в качестве масштабов выбраны m_B = B_r; m_H = H_c; m_ = B_r/ H_C; m_Ф = B_r S_M; m_F = H_C l_M; m_= m_Ф/ m_F; m_W = B_r H_C / 2.

Кривая размагничивания в относительных единицах записывается в виде

. (9.16)

Допустим что рабочая точка магнита положение которой необходимо определить изображается на рис. 12 точкой 1. Положение этой точки как было показано выше соответствует точке пересечения линии возврата и вебер-амперной характеристики внешней цепи. При отсутствии насыщения наклон последней определяется выражением

tg  = _ВН. (9.17)

Линия возврата проходит под углом

 (9.18)

причём относительная проницаемость возврата связана с формой кривой размагничивания соотношением

. (9.19)

Положим, что задана максимальная размагничивающая МДС и соответствующая ей напряжённость магнитного поля H_M.

Выражая координаты рабочей точки 1 через координаты точки 2 лежащей на кривой размагничивания подставляя полученные выражения в уравнение кривой размагничивания (9.16) и решая его относительно индукции в окончательном виде получим

. (9.20)

Определим удельную энергию магнита в рабочей точке:

. (9.21)

Рис.12. К расчёту оптимальных размеров магнита постоянного

тока

Подставляя (9.20) в (9.21) и исследуя полученную функцию на экстремум определим оптимальную магнитную проводимость внешней цепи соответствующую максимуму энергии магнита:

. (9.22)

Используя выражение (9.13) выразим _ВН.ОПТ через параметры внешней магнитной цепи:

. (9.23)

Отсюда при известной площади магнита находят его длину:

. (9.24)

Если пренебречь падением магнитного потенциала во внешнем магнитопроводе т.е. считать _СТ =  то полученное выражение упрощается и принимает вид:

. (9.25)

При равенстве площадей магнитного зазора и магнита будем иметь

. (9.26)

Величина относительной магнитной индукции при оптимальном режиме постоянного магнита записывается в виде

 (9.27)

а относительная напряжённость магнитного поля при этом

. (9.28)

Пример № 1. Постоянный магнит из сплава ЮНДК имеет следующие характеристики: B_r= 102 Тл; H_c = 110 кА/м;  = 06417. Величина относительной напряжённости размагничивающего магнитного поля . Магнитная проницаемость материала внешней магнитной цепи равна бесконечности а площади поперечного сечения магнита и зазора одинаковы.

Определить отношение длины магнита к длине воздушного зазора для оптимально выбранной рабочей точки.

Р е ш е н и е. Коэффициент характеризующий форму кривой размагничивания,

Относительная проницаемость возврата

Оптимальная проводимость внешней цепи в относительных единицах

Масштаб магнитной проницаемости

m_ = B_r/ H_C= 102 / (110  10³) = 92727  10^-6 Гн/м.

Магнитная проницаемость воздушного зазора в относительных единицах

Отношение длины магнита к длине воздушного зазора:

Относительная магнитная индукция:

Относительная напряжённость магнитного поля

Относительная удельная энергия магнита

Графическое построение решения задачи представлено на рис. 13 .

При заданной величине внешнего размагничивания режим работы магнита в точке 1 будет оптимальным. При увеличении магнитной проводимости внешней цепи свыше оптимального значения (например, вебер-амперная характеристика, изображаемая прямой ОА₂) удельная энергия магнита уменьшается. При данном значении магнитной проводимости внешней цепи относительные значения магнитной индукции напряжённости магнитного поля и удельной энергии магнита соответственно равны:

Уменьшение магнитной проводимости внешней цепи недопустимо, так как при этом уменьшается величина .

Рис. 13. Графическое построение решения примера № 1

Пример №2. Внешняя магнитная цепь и внешнее размагничивание имеют те же что в примере1 параметры и величины. Определить отношение длины магнита к длине воздушного зазора, если использовать магнит на основе редкоземельных элементов типа КС 37А с параметрами:

B_r = 082 Тл; H_с= 560 kA;  = 028.

Р е ш е н и е. Коэффициент характеризующий форму кривой размагничивания,

Относительная магнитная проницаемость возврата

Оптимальная магнитная проводимость внешней цепи

Относительная магнитная проницаемость воздушного зазора

Отношение длины магнита к длине воздушного зазора

Сравнивая между собой магниты ЮНДК с магнитами на основе редкоземельных элементов видим что объём последних при прочих равных условиях в 11 раз меньше. Такое положение объясняется значительно большими удельными энергиями последних.

10. ПРИМЕР РАСЧЁТА МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО

ТОКА

Исходные данные для расчёта:

машина постоянного тока  генератор

полезная мощность  Р_Н = 80 Вт;

номинальное напряжение  U_Н= 230 В;

частота вращения  n_Н об/мин;

возбуждение  параллельное;

режим работы  S1, продолжительный;

исполнение  закрытое.

10.1. Основные размеры машины

№ п/п	Рассчитываемая величина	Используемая информация	Результаты расчёта
1	Магнитная ин- дукция в зазоре	Табл. 2	B_ = 045 Тл
2	Линейная токовая нагрузка	Табл. 2	AS = 8000 А/м
3	Коэффициент полюсной дуги	Разд.1 п.3	 = 065
4	Отношение длины якоря к его диаметру	Разд.1 п.3	= 14
5	КПД генератора (предваритель-но)	Табл. 1	_Н= 059
№ п/п	Рассчитываемая величина	Используемая информация	Результаты расчёта
6	Машинная постоянная	(1.11)
7	Расчётная мощность	(1.6)
8	Диаметр якоря	(1.12)
9	Длина якоря	(1.13)	l₀= 14 004=0056 м
10	Окружная скорость	(1.14)	V_a= 3140043000/60 = 6283 м/с
11	Число полюсов		2 p = 2
12	Полюсное деление	(1.15)	 = 314004/2 = 00628 м
13	Расчётная полюсная дуга	(1.16)	b₀ = 065  00628 = 00408 м
14	Частота перемагничивания	(1.17)	f = 1300060 = 50 Гц
15	Воздушный зазор	(1.22)	 = 04  006288000/045= 44610^-4 м, принимаем  = 4510^-4 м

Расчёт обмотки якоря

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.

Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Реферат

Любая тема

От 850 руб.

Контольная работа

Любая тема

От 850 руб.

Курсовая

Любая тема

От 1500 руб.

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Нужна помощь в написании работы?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Узнать цену

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Методическое руководство по расчету машины постоянного тока (МПТ)

В этом случае

Линия возврата проходит под углом

Похожие рефераты:

Категории