Порядок проведення досліду.

1. Скласти схему, зображену на рис. 6.1.

2. За допомогою гальванометра визначити лінії рівного електричного потенціалу з кроком, вказаним викладачем.

3. Перенести, в масштабі, до протоколу лабораторної роботи отриману картину ліній рівного потенціалу.

Моделювання поля й обробка дослідних результатів.

Для випадку рівномірного розподілу витків котушки полюса машини необхідно побудувати графічно ту ж картину магнітного поля, що була знайдена експериментальним шляхом на моделі. При цьому повинні бути враховані такі умови:

- лінії напруженості поля й лінії рівного магнітного потенціалу повинні перетинатися всюди під прямим кутом;

- поверхні магнітної системи машини, уздовж яких не протікають електричні струми, вважати поверхнями рівного магнітного потенціалу, тому лінії напруженості поля в повітрі слід проводити перпендикулярно до них;

- комірки сітки, утвореної лініями напруженості поля й лініями рівного потенціалу, при достатній густоті сітки, повинні бути приблизно подібні одна одній. Тобто відношення середньої довжини Δn комірки в напрямку лінії напруженості поля до середньої ширини Δа комірки в напрямку ліній рівного потенціалу повинне бути однаковим для всіх комірок.

Практично моделювання виконують у такий спосіб. Починають побудову поля в середній частині повітряного зазору між полюсом і якорем. При постійній ширині до зазору це поле легко побудувати, причому в області біля середини полюса можна знехтувати впливом краю полюса. У такому випадку лінії напруженості поля є радіальними прямими, що сходяться на осі машини, а лінії рівного потенціалу - дугами окружностей із центрами на осі машини. Очевидно, напруженість магнітного поля при цьому змінюється обернено пропорційно відстані r до осі машини:

,

де r₀ — радіус окружності якоря та Н₀ — значення Н при r = r₀. Магнітний потенціал U_М на відстані r від осі машини визначається інтегралом:

,

де U_М0 – значення U_М при r = r₀, тобто на поверхні якоря.

Від північного полюса лінії напруженості поля направлені до осі машини, а отже:

.

Таким чином під північним полюсом:

.

Повітряний зазор необхідно поділити лініями рівного магнітного потенціалу на ціле число m інтервалів рівних приростів потенціалу ΔU_М:

,

де U_МР – значення U_М при r = r на поверхні полюса.

Узагальнюючи, розглянемо магнітний потенціал через дві суміжні лінії рівного магнітного потенціалу, які знаходяться на відстані r_ν та r_ν+1:

.

Таким чином, відношення радіусів (ν+1)-ої та ν-ої ліній рівного магнітного потенціалу визначається через відношення радіусів r та r₀ формулою:

, або

Вибравши число m, обчислюють радіуси ліній рівного потенціалу та наносять ці лінії в області постійної ширини повітряного зазору, не доводячи до краю зазору приблизно на відстань, рівну ширині зазору, тому що далі поле вже буде мати інший характер.

Лінії напруженості поля, які в цій області є радіальними прямими, проводять одна від одної на такій відстані, щоб середня ширина Δа комірки сітки поля дорівнювала її довжині Δn, тобто щоб сітка складалася із криволінійних квадратів. Потім продовжують побудову сітки поля в просторі між полюсами. При цьому бажано дотримуватись таких рекомендацій.

Спочатку продовжують лінії рівного потенціалу в області між полюсами так, як це здається правильним. Всі ці лінії повинні закінчуватись на лінії ba. Розташування на лінії ba точок, до яких повинні підходити лінії рівного потенціалу, залежить від розподілу магніторушійної сили уздовж лінії ba, тобто від розподілу витків обмотки по висоті осердя полюса. При рівномірному розподілі витків, ці точки повинні розподілитися рівномірно на рівних відстанях одна від одної (лінії рівного потенціалу не повинні підходити перпендикулярно до лінії ba). Потім проводять відрізки ліній напруженості поля тільки між контуром полюса й найближчою до нього лінією рівного потенціалу. При цьому слідкують за тим, щоб ці відрізки були перпендикулярні і до контуру полюса, і до найближчої до нього лінії рівного потенціалу, та щоб вони ділили смугу на криволінійні квадрати.

Побудовані в такий спосіб відрізки ліній напруженості поля продовжують, слідкуючи при цьому спочатку тільки за тим, щоб дотримувалися вищенаведені перша й друга умови, тобто прагнучи тільки до того, щоб лінії напруженості поля перетиналися з усіма лініями рівного потенціалу під прямим кутом і підходили під прямим кутом до лінії efga. Потім перевіряють побудовану в такий спосіб сітку поля, чи задовольняє вона третій умові, відповідно до якої всі комірки сітки повинні мати відношення середньої ширини до середньої довжини, близьким до одиниці. Якщо лінії рівного потенціалу були проведені неправильно, то ця умова не задовольняється, причому відразу стає зрозумілим, у яку сторону треба їх підсунути на малюнку. Здійснивши на око таке виправлення в розташуванні ліній рівного потенціалу, знову роблять побудову лінії напруженості поля в тому ж порядку і перевіряють нову сітку поля. Після декількох таких послідовних побудов вдається одержати сітку поля, яка задовольняє всім трьом вищевказаним вимогам. Лінії напруженості поля на остаточно побудованій сітці поля необхідно помітити стрілками. На цю сітку наносять пунктиром або олівцем іншого кольору лінії напруженості поля, отримані дослідним шляхом на моделі. Їх напрямок повинен бути узгоджений з побудованою графічно сіткою.