Приводятся результаты исследований магнитного поля при работе двигателя постоянного тока под нагрузкой. При исследованиях ток якоря увеличивался от тока холостого хода до номинального. Показано влияние перераспределения основного потока на величину зубцовых пульсаций потока под полюсным наконечником

Дмитриев, В. Н.

Дутлов, Е. Е.

Хорьков, Константин Александрович

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

ИЗВЕСТИЯТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ  И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВАТом 284 1974ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ В ВОЗДУШ НОМ ЗА ЗО РЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА, РАБОТАЮЩЕГО ПОД НАГРУЗКОЙ0к. А. ХОРЬКОВ, В. Н. ДМИТРИЕВ, E. Е. ДУТЛОВ(Представлена научным семинаром кафедр электрических машин и аппаратови общей электротехники)С целью изучения переменной составляющей магнитного поля под полюсом при движении зубчатого якоря была создана эксперименталь­ная установка на базе двигателя П-40. Результаты исследования при работе двигателя в режиме холостого хода изложены нами в [1]. В на­стоящей работе приводятся результаты исследований магнитного по­ля при работе двигателя постоянного тока под нагрузкой. Якоря маши-Т..1 2345 ІОРис. 1. Схема установки измерительных датчиковны имеют 27 и 31 паз со скосом на одно зубцовое деление. Скорость вращения двигателя при испытаниях поддерживалась постоянной и рав­ной 1500 об/мин; ток возбуждения — равным 1 а. Ток якоря изменялся от тока холостого хода 2,3 а до номинального тока 20 а.Измерительные датчики э .д .с .  были установлены на полюсных на­конечниках машины согласно рис. 1. Расположение датчиков вдоль ши­рины полюсного наконечника позволяет проследить изменение потока на поверхности полюса при движении зубчатого якоря. На полюсе 1 ширина рамок датчиков равна ширине зубца якоря, на полюсе 2— ши­рине открытий пазов якоря. Расположение датчиков на кромках полю­сов (полюс 3) позволяет проанализировать изменение потока по длине набегающего и сбегающего краев полюсного наконечника. Рамка 4— 1056охватывает весь полюсный наконечник по его периметру и позволяет судить о радиальных пульсациях магнитного потока в целом под всем полюсом. Типичная кривая э. д. с. датчика, расположенного под полюсом,- представлена на рис. 2, кривая 3. Кривая 3 получается как сумма кри­вых э. д. с. сторон измерительной рамки (кривые 1 и 2). Очевидно, что амплитуда э. д. с. датчика ха­рактеризует величину перемен­ной составляющей магнитного поля под полюсом. Ширина из­мерительной катушки не долж ­на быть равна ширине зубцово­го деления якоря, так как в этом случае результирующая э. д. с. датчика равна нулю.Ширина измерительной катуш­ки должна лежать в пределах от Ьп до Ь3, причем с увеличе­нием ширины рамки амплитуда э. д. с. датчика уменьшается из-за влияния скоса пазов яко­ря.В испытуемой машине ши­рина полюсного наконечника составляет 4,7 зубцовых деле­ния при якоре, имеющем 31 зу­бец, и 4,1 деления при якоре с 27 зубцами. Поэтому в кривых э. д. с. измерительных катушек содержится целый спектр высших гармониче­ских, наибольшей из которых является зубцовая.При исследованиях ток якоря увеличивался от тока холостого хода до номинального тока машины. В соответствии с этим, благодаря влия­нию реакции якоря, происходит перераспределение основного потока машины под полюсом: поток набегающего края полюса увеличивается,, а сбегающего уменьшается. Влияние перераспределения основного пото­ка на величину зубцовых пульсаций под полюсом можно проследить по результатам измерений, представленных в табл. 1 и 2. В таблицах пред­ставлены э.д. с. каждого датчика в милливольтах и средние значения э.д. с. для однотипных датчиков при вращении якоря в обоих направле­ниях в зависимости от тока якоря.Как и следовало ожидать, амплитуда зубцовых пульсаций общего потока под полюсами изменяется практически пропорционально вели­чине тока якоря. Представляет интерес картина изменения э.д. с. дат­чиков, уложенных на набегающем (датчики 12а— 12д) и сбегающем (датчики Ia— 1д) краях полюсного наконечника при вращении якоря в прямом направлении. При увеличении нагрузки до номинальной для датчиков набегающего края полюса (подмагниченного потоком реакции якоря) наблюдается равномерное увеличение их э.д. с. в три раза. В то же время э.д. с. датчиков сбегающего края полюса, размагничиваемого реакцией якоря, практически остаются неизменными.При изменении направления вращения якоря набегающий и сбе­гающий края полюса меняются местами и э.д. с. датчиков 12а— 12д становятся неизменными, а э.д. с. датчиков I a — 1д растут в той же про­порции, что и ранее для набегающего края полюса. Для обоих якорей картина изменения э.д. с. датчиков аналогична.Увеличение амплитуды пульсаций магнитного поля под набегаю­щим краем полюса должно соответственно увеличить силы магнитногоd*L 1пбз пьл лU U U U U h 1 + J U U c J c J k  '1U U U  Ѵ Л - Л  3Рис. 2. Формирование кривой э. д. с. изме­рительного датчикаТ а б л и ц а  IЯкорь имеет 27 зубцовых делений№полюса№датчикаПрямое вращение ОбратноеXX 5 а 10 а 15 а 20 а XX 10 а 20 а1 4— 10 20 70 120 180 220 20 100 1802 4—10 20 70 100 160 260 20 60 1303 4— 10 15 100 200 280 340 10 80 1804 4— 10 50 100 180 220 220 50 100 260с р е д н е е 26 85 150 210 260 25 85 1871 а 220 200 180 180 210 200 300 500. 1 б 240 200 180 180 210 200 320 500 •3 1 в 260 220 210 200 230 220 340 4801 г 260 260 220 220 280 230 360 5201 Д 280 280 250 250 320 250 320 480с р е д н е ^ 250 270 210 205 250 220 330 ' 49812 а 220 300 400 500 620 260 220 24012 б 220 280 360 480 600 240 200 2403 12 в 160 220 300 400 480 200 120 20012 г 180 260 320 460 560 200 140 20012 д 180 260 360 520 620 200 140 220с р е д н е е 192 264 348 472 576 220 164 2201 200 230 300 330 420 210 260 4202 2 180 200 230 320 380 180 260 4203 140 160 220 300 380 140 200 330с р е д н е е 173 196 250 316 393 176 240 3901 150 220 260 260 260 150 110 1001 2 50 110 180 320 * 360 60 90 1103 30 40 60 100 120 30 20 1204 30 40 60 100 120 20 80 2105 100 104 136 180 198 78 90 148с р е д н е е 72 104 136 180 198 78 90 II 148Т а б л и ц а  2tЯкорь имеет 31 зубцовое деление№полюса№датчикаПрямое вращение Обратное вращениеXX 5 а 7,5 а 10 а 15 а XX 5 а 10 а 15 а 20 а1 4— 10 0 50 100 150 230 0 20 60 110 1802 4— 10 0 0 20 40 120 0 10 50 100 1603 4— 10 40 60 120 150 230 40 60 120 210 3004 4— 10 60 40 80 110 200 60 80 160 220 280с р е д н е е 25 37,5 80 112 195 25 I 42,5 97,5 j 160 I 230,58П р о д о л ж е н и е  т а б л. 2№ № Прямое вращение Обратное вращениеполюса датчик.XX 5 а 7,5 а 10 а 15 а XX 5 а 7,5 а 10 а 15 аQ 1 а 240 220 200 180 210 210 260 360 460 560О 1 б 230 210 180 160 200 200 250 360 440 5401 в 230 240 210 200 220 200 290 380 440 5601 г 250 250 230 200 230 220 290 350 440 5201 Д 260 260 230 220 260 210 290 340 400 520среднее 242 236 210 192 224 208 278 ß54 436 5403 12 а 200 280 400 400 600 180 180 200 220 28012 б 180 280 400 400 560 180 180 200 220 28012 в 180 260 360 360 520 160 120 120 160 20012 г 180 240 320 320 500 120 120 160 160 20012 д 160 240 320 320 500 120 140 160 180 220среднее 180 260 360 360 536 152 148 168 188 2362 1 260 320 360 340 500 240 290 350 400 5002 260 260 300 300 450 220 270 350 400 4603 200 230 280 310 450 150 190 250 320 400среднее 240 270 313 317 467 203 250 283 373 4341 1 90 120 140 160 180 60 80 90 90 802 50 . 100 110 100 180 50 80 90 90 1003 70 80 60 30 80 60 70 50 50 504 30 30 40 60 80 40 50 100 160 2105 1 40 120 100 110 100 120 120 120 180 200среднее 70 90 90 92 124 66 80 90 114 128тяжения. Неравенство магнитных сил на набегающем и сбегающем кра­ях полюсов приведет к появлению нескомпенсированных радиальных и тангенциальных сил. Таким образом, увеличение нагрузки машины сопровождается увеличением неравенства сил, приложенных к набегаю­щему и сбегающему краям наконечников, что сопровождается увеличе­нием вибраций машины.ЛИТЕРАТУРА1. К. А. Х о р ь к о в ,  В. Н. Д м и т р и е в ,  E. Е. Д  у т л  о в. Исследование магнит­ного поля в воздушном зазоре машины постоянного тока. Изв. ТПИ, т. 265, 1973.

Исследование магнитного поля в воздушном зазоре двигателя постоянного тока, работающего под нагрузкой

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University