ГЛАВА 4 Магнитная цепь (Копылов И.П., Клоков Б.К., Морозкин В.П., Токарев Б.Ф. Проектирование электрических машин), страница 4

Если МДС цепи генератора определить для потока, при котором его ЭДС на холостом ходу при номинальной частоте вращения бу­дет равна номинальному напряжению, то полученное значение F_ц определит МДС возбуждения F_в0, необходимую для обеспечения такого режима. F_в0 называют МДС возбуждения холостого хода, а ток возбуждения, создающий F_в0, — током возбуждения холостого хода и обозначают I_в0.

Для характеристики работы генератора на холостом ходу необходимо знать, как изменяется напряжение на его выводах при изменении тока возбуждения. Для этого рассчитывают F_ц при нескольких различных значениях потока, для каждого из них находят соответствующую ЭДС и строят характеристику холостого хода.

В двигателях ЭДС обмотки определяется напряжением питающей сети и для режима холостого хода может быть с некоторым приближением определена до расчета магнитной цепи. Поэтому характеристика холостого хода двигателя имеет несколько иной по сравнению с генератором смысл. Она показывает, какой должна быть МДС или каким должен быть ток возбуждения холостого хода при определенной ЭДС машины.

В асинхронных двигателях ток, создающий намагничивающую силу возбуждения (намагничивающий ток), потребляется из питаю­щей сети. Он также зависит от МДС магнитной цепи, но при неиз­менной ЭДС обмотки статора намагничивающий ток изменяться не будет. Поэтому для определения I_μ достаточно рассчитать МДС магнитной цепи для одного значения потока, соответствующего ре­жиму холостого хода.

Для двигателей постоянного тока и синхронных строят полную характеристику, однако для дальнейших расчетов удобнее пользо­ваться не характеристикой холостого хода, а магнитной характери­стикой, т. е. непосредственно зависимостью Ф = f (F_ц), получаемой при расчете F_ц для нескольких значений потока.

Конкретные методы расчета МДС и характеристик холостого хода приведены в главах учебника, посвященных проектированию машинин различных типов.

4.7. ВЛИЯНИЕ НАГРУЗКИ НА ПОЛЕ МАШИНЫ

Если работающую на холостом ходу электрическую машину нагрузить, то из-за увеличения тока электромагнитное поле в ней изменится, так как МДС тока нагрузки создаст поле, называемое полем реакции якоря. Под действием реакции якоря результирующий поток в машине может уменьшаться или увеличиваться в зависимости от ряда условий.

Влияние реакции якоря на характеристики машины всегда учитывают при расчете нагрузочных режимов. Прямой расчет потока, созданного двумя различными намагничивающими силами — воз­буждения и реакции якоря, по-разному распределенными в актив­ном объеме машины, очень сложен, поэтому в инженерной практике поступают следующим образом. Сначала рассчитывают магнитную цепь машины и поток при холостом ходе. Потом проводят расчет МДС реакции якоря и определяют ее влияние на поле потока воз­буждения.

При расчете приходится также учитывать изменение ЭДС об­мотки при нагрузке машины по сравнению с холостым ходом, вызванное падением напряжения на внутреннем сопротивлении из-за увеличения тока.

В различных типах машин реакция якоря сказывается по-разно­му. В асинхронных двигателях поток создается намагничивающим током статора, который определяется сопротивлением магнитной цепи и ЭДС обмотки. При расчетах приближенно принимают, что изменение намагничивающего тока при различных нагрузках обусловлено только изменением ЭДС, связанным с падением напряже­ния на сопротивлении обмотки статора. ЭДС при переходе от холостого хода к номинальной нагрузке в процентном отношении изменяется мало, поэтому номинальный режим работы асинхрон­ных двигателей часто рассчитывают по данным магнитной цепи, определенным для холостого хода. При более точных расчетах при­нимают, что намагничивающий ток изменяется в зависимости от ЭДС.

Так же поступают при расчете пусковых характеристик и в тех случаях, когда увеличение падения напряжения на сопротивлении обмотки статора при переходе от холостого хода к номинальной нагрузке заметно влияет на ЭДС.

В синхронных машинах и машинах постоянного тока различают продольную и поперечную реакции якоря, т. е. раздельно рассматривают составляющие поля реакции: совпадающую с осью поля воз­буждения и нормальную к нему. И продольная, и поперечная реакции якоря оказывают влияние на поле машины, поэтому при расчетах приходится определять МДС возбуждения, необходим для обеспечения работы машины с номинальными данными, которая в общем случае отличается от МДС возбуждения холосто хода F_в0 [6].

Определение МДС возбуждения при нагрузке и учет влияния реакции якоря на характеристики рассматриваются в соответствующих главах расчета машин постоянного тока и синхронных машин.