Касаткин А.С., Немцов М.В. Курс электротехники (2005) (1021859), страница 62
Текст из файла (страница 62)
В генераторе ЭДС Е„возбуждает ток якоря /„н совпадает с ним по направлению (см. рис.!3,6, а) У двигателя ЭДС Е направлена против тока / (см. рис. 13.6, б) и называется противо-ЭДС, Электродвижущую силу якоря можно регулировать посредством изменения главного магнитного потока или посредством изменения частоты вращения якоря, При работе машины постоянного тока в режиме генератора взаимодействие тока якоря с главным магнитным полем машины создает тормозной момент, который должен преодолевать первичный двигатель. При работе машины в режиме двигателя взаимодействие тока якоря с главным магнитным полем создает вращающий момент. Направление передачи энергии при этих двух режимах различное, но природа электромагнитного момента, воздействующего на якорь, одна н та же.
386 На каждьш из Л> активных проводов обмотки якоря, находящихся под полюсами машины, воздействует сила г = В11*. Сумма этих сил создает электромагнитный момент, воздействующий на якорь; 17 М >м или, если пользоваться понятием среднего значения индукции под по. люсом, О М = — 1УВ В эм 7 »Р М = ВЛ(Ф11л. Наконец, вместо така 1 одного провода введем в выражение момента общий ток якоря 1 =1 . 2а .
После этой подстановки получим ! р М = — — — Дс'Ф1 =с Ф1. >м > и н Ч н' (13.2) где с = с . 60/(2л) - вслнчннз, постоянная цля данной машины 137, РЕАКЦИЯ ЯКОРЯ Реакцией якоря наэывзстся воздействие токз якоря на магнитное поле машины. Резкция нкорн в большинстве случзев — явление нежелзтельное, искажающее >лавнос магнитное поле и тем самым ухудшающее условия работы машины, поэтому при конструировании ма. шины прелусмзтривакугсн меры длн уменьшения ее влияния. Пока магнитное поле машины с>юцается только током в обмотке возбуждения (1 = О), оно симметрично по отношению к оси сердечн ников полюсов и под»о>носами почти равномерно. Нз рис.
!3.!5, а показано схематически такое иоле цвухполюсной (р = 1) машины. Геометрическая и>йграль л — и — линия, перпендикулярная оси полюсов и разделяющая на цуге якоря области северного и южного полюсов, совпадает в этих условиях с физнчсюкой нсйгралью — линией, проходящей через точки окру>юк>сти якоря, сцс магнитная индукции равна нулю. Шетки, условно пока юпные опирающимися на якорь (хотя фактически опи установлены пз коллекторе), находятся нз геометрической нсйтрали. нам»~»чески ю> силн»рннсжсн> к >увзнм ннср» 381 Окружность нкоря выразим через ширину полюсного деления лР = = 2рг, а затем заменим В 1т нз Ф.
Таким образом, ср ы и лиг ! 1 !5 При токе в обмотке якоря оп становится электромагнитом, ось которого направлена по оси шезок (рлс. 13.15, б) По отношению к оси поля пювных полюсов ось поля якоря направлена перпендикуляр. ио, пока щетки стоит иа 8еомстрической нейтрали; в этих условиях поле якоря поисречиос В современных машинах иостоянного токз щетки устанавливзются иа гсометричсскои нсйгрзли По если глотки смещены с иее, то кроме поперечного ноля возникает и продолыще поле реакции якоря. При нагрузке мзши ны реакция якоря, воздействуя па главное иоле, создзет результирующее иоле, характер которого примерно показан иа рис. 13 15, н Ли~э~и мзгнитцого поля в магцине смешаются по направз!еигцо ее вращения в ~снсрзцтрнол~ режиме или против направления вращения в !твщп~сльноы режиме При этом поток распределяется несимметрично цо отношению к оси иоллосов - ослабляетсяпододни8и краем и усиливается иод другим.
Вместе с тем в результате реакции якоря физическая нситрэль щ т смещается ло отношению к геометрической л л нз у~ол б и гцетки оказываются вне физической нейтрали. Рассмотрим, как рзсирсделястся мзпншпя индукции иод полюсами вследствие реакции якоря Пока поле создается только главными полюсами, оио симметрично по отношению к оси полюсов и иод полюсами почти равномерно (рис 13 16, кривая !). Обмотка якоря распределяется вдоль окружносги якоря в пазах. Поэтому ток в обмотке якоря создает МДС, которая измснящся сгуиеичато вдоль этой окружности. Но так кзк число лззов довольно велико, то можно заменить ступенчатую кривую прямой.
Наибольшее эизчсние МДС якоря достигается иа оси щеток (кривая 2). 1-:ели рассматривать поле якоря независимо от главного, то распределение его магнитной индукции будет в большой мере определяться магнитным сопротивлением на пути потока якоря. Зго сопротивление опщситсльио мало и постоянно вдоль 388 окружности под полюсами машины и сильно возрастает в промежутке между полюсами.
Вследствие такого влияния кривая 3 — распреде. пения индукции поля якоря — имеет седлообразный характер. Если сердечники полюсов машины в рабочих условиях не насьпцаются, то поле машины при нагрузке можно определить путем наложения на главное поле поля якоря, При таком наложении магнитный поток, возбуждающий ЭДС якоря, остается прежним, но изменится его рас. пределение вдоль окружности якоря (кривая 4) . При этом физическая нейтраль не будет совпадать с геометрической, и так как щетки стоят на геометрической нейтрали, то из.за реакции якоря при нагрузке они окажутся вне физической нейтрали.
Искажение магнитного поля под полюсами сопровождается значительным местным повышением магнитной индукции. Мгновенные значения ЭДС, инлуктируемой в секции обмотки при ее движении, пропорциональны этой индукции. Следовательно, искажение поля может вызвать такое повышение напряжения между соседними пластинами коллектора (свыше 30 — 50 В), при котором между этими пластинами возможно возникновение опасных устойчивых дуговых разрядов (кру. гового огня по коллектору) . До сих пор не учитывалось влияние насыщения магнитопровоца при реакции якоря. Под одним краем полюса магнитная индукция возрастает настолько, что зубцы якоря и сердечника полюсов вдоль этого участка насыщаются (рис, ! 3,16, заштрихованная часть графика 4), в результате чего поле якоря ослабляет главное магнитное поле под одним краем полюса больше (-гзй, рис 13.17), чем усиливает это поле под другим краем полюса (+ЬВ), Таким образом, реакция якоря вызывает еше уменьшение главнс го магнитного потока, которому пропорциональна ЭДС якоря.
При работе машины в генерзтарном режиме это вызывает понижение напряжения, при работе в двигательном режиме уменьшение вращающего момента и частоты вращения. Для ослабления реакции якоря при конструировании машины предусматривается увеличение магнитного сопротивления на пути потока якоря — воздушный зазор между якорем и полюсными наконечниками делается относительно большим, а сечение зубцов якоря вы. бирается таким, чтобы индукция в них была велика. Дальнейшее увеличение индукции вызывает насыщение зубцов и возрастание их магнитного сопротивления, что эквивалентна некоторому увеличению воздушного зазора на пути потока якоря.
Однако для поддержания нужного потока в машине при увеличении магнитного сопротивления необходимо соответствующее увеличение МДС главных полюсов. а следовательно, увеличение габаритов и массы машины. Для того чтобы улучшить условия коммутации, большинство современных машин постоянного гока снабжается дополнительными полюсами (см, а 13 8) Они устанавливаются на станине машины по линии геометрической нейтрали, Обмотки дополнительных полюсов соединяются через щетки последовательно с обмоткой якоря так, чтобы направление напряженности поля от дополнительных пол~асов было противоположно направлению напряженности поля реакции якоря Таким образом, дополнительные полюсы компенсируют поле реакции якоря в относительно узкой зоне коммутируемых секций.
Тем самым предупреждается смешение физической нейтрали по отношению к геометрической. Поскольку поле от дополнительных полюсов создается током якоря, компенсация реакции якоря автоматически устанавливается при любых нагрузках машины; при этом необходимо, чтобы магнитная цепь дополнительных полюсов не насьпцалась. При работе машины в режиме генератора дополнительные полюсы должны иметь полярность тех главных полюсов, на которые якорь набегает, а при работе в режиме двигателя - полярность тех главных полюсов, из-под которых якорь выбегает (рис. 13.18) . Дополнительные полякы не устраняют создаваемые реакцией якоря неравномерное распределение индукции под главными полюсами и уменьшение полезного потока.
В крупных машинах и в машинах, ра. ботакацих в особо тяжелых условиях (например, часто реверсируемые цвигатели). сильное местное повышение индукции под главными по. люсами может вызвать перекрьпие изоляционного промежутка между пластинами коллектора, а затем и круговой огонь, Чтобы предупредить возможность такой аварии, необходимо полностью компенсировать реакцию якоря. Хотя якорь вращается, его мапштный поток остается неподвижным по отношению к станине машины, Следовательно, л~ожпо полностью компенсировать действие реакции якоря встречным действием непо- 390 ооолнзнаелоноай Говений о ,а Ри 11 1э Рис 131Х Рааа 13 19 дяижной (компенсационгаои) облю1ки, размещенной в лазах, сделанных в несколько расширенных полоосшсх наконечниках главных полю.
сов тряс ! 3 19). Компснюшионнзя оомотка К соелинястся лош1едовательно с якорем, таким образом, каждый иэ ее стержнеи как бы обраэусг с находяшимси лод ним стсрвагсм обмотки якоря бифа1ярную систему, магнитное попе у которой почти отсутствует. Комленсационнзв обмоткз лололняег действие дополнительных полюсов, и вместе они Почти полностью компенсируют реакцию якоря. Однако устройство компенсационной обмотки сушественно удорожает машину и увеличивает потери в ней.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
