Попов В.С., Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники (1972) (1095872), страница 19
Текст из файла (страница 19)
4-13. Магнитная индукции в воздушном зазоре при поперечной реакции якоря. направлен в одну сторону с э. д. с., определенной по правилу правой руки. Тогда м. д. с. якоря Р, создает свой магнитный поток Ф„замыкающийся через якорь, воздушный зазор и полюсные наконечники. Если по отношению к направлению вращения считать левый край полюсного наконечника как бы н а бе г а ю щи м на поверхность якоря, а правый — с б е г а ю щ и м, то можно заметить, что набегающий край полюса размагничивается поперечным потоком якоря, а сбегающий намагничивается.
Картина перераспределения магнитной индукции Ее в воздушном зазоре для этого случая показана на рис. 4-13. 107 Произведение Е1„часто называют э л е к т р о м а гнитной мощностью машины Р,„. Когда машина работает генератором, мощность ЕТ„больше мощности У1„так как Е ) У; при работе машины электродвигателем Уг', больше Е1„, так как противо-э.
д. с. Е ~ ( У. Разница мощностей в обоих случаях численно равна мощности тепловых потерь в обмотке якоря Дг„. Результирующий поток машины Ф сдвигается в направлении вращения якоря; в ту же сторону смешается и нейтраль машины, называемая в отличие от геометрической— физической нейтралью. В результате насыщения стали ($ 3-8) размагничиваю-- щее действие поперечного потока на набегающем краю полюса больше, чем намагничивзющее на сбегающем краю, и магнитный поток машины уменьшается (Ф «Ф,) Влияние м. д.
с. якоря на величину магнитного потока машины при нагрузке называется р е а к ц и е й я к о р я. При работе, машины электродвигателем ток в якоре (рис.-4-12) направлен навстречу э. д. с., якорь вращается в обратную сторону и поперечная реакция якоря смещает результирующий поток Ф и физическую 'нейтраль против найравлеиия вращения якоря.
4-$. Коммутация . тока В'з 4-4 было показано, что для получения постоянной по направлению н почти постоянной по величине э. д. с. Е конструируется обмотка якоря, состоящая из 2а = 2, 4, 6 и т. д. параллельных ветвей, секции которых непрерывно одна за другой переключаются .из одной ветви в 'другую.
Механическим переключателем секций служит коллектор и щетки Процесс переключения сек' ций, поочередно переходящих из одной параллельной ветви в другую, и совокупность ввленнй, происходящих при этом,.- называется к о м м у т а ц и е й.
Переключаемая секция замкнута щеткой накоротко и находится в это время вблизи от геометрической нейтрали. Электродвижущая сила, наводимая в секцип внешним полем полюсов, почти равна нулю. Время Т, в течение которого совершается переключение и секция замкнута накоротко, составляет тысячные доли секунды и называется п е р но д о м к-о м м у т ац и и. Рассмотрим очень упрощенно процесс коммутации, Подлежащая рассмотрению секция (рис.
4-10), лежа'- щая в пазах б и 8, показана отдельно на рис. 4-14. Предположим, что обмотка вращается очень медленно (Т оо), ширина щетки равна ширине коллекторной пластины н в расчет принимается сопротивление только переходного слоя г„= К между щеткой н коллекторной пластиной. Тогда ток 7, от щетки переходит в коллекторную пластину 1 н делится йа два равных тока 1 = 0,51„. Нз рнс.
4-14 показано, что в секции, включенной в параллельную ветвь, прайа ~13 6 ! Ъийэ Та- йДГП~йзтК~йэтя уц„а Цвр. Рис. 4-15. Коммутация ири т= =0,1 Т. Рис. 4-14. Начало комму- тации (1 =.01. направление, ток секции 1, = 14 — 1„= (0,9 — 0,5) 1„= 0,4„ а ток 'другой параллельной ветви 1„ = 1а + 1, = (0,1 + + 0,4) 1, = 0,5 1„. Секция в рассмотренный момент времени показана на рнс. 4-15. Если рассмотреть положение в момент, когда 1 = 0,5 Т, то окажется, что ток секции 1, = О, а токи в параллельных ветвях по-прежнему 1„= 0,5 1,.
В дальнейшем ток секции начнет нарастать в обратном направлении и при 1 = Т он будет равен 1, = 0,5 1,. Секция переключена в другую параллельную ветвь, и коммутация закончена (рис. 4-16). Зависимость изменения тока 1, от времени 1 показана на рис. 4-17 и представляет собой'прямую линию. Коммутация в этом случае называется п р я м о л н н е й н о й и ее всегда стремятся получить такой прн конструировании машины. Однако практически время коммутации Т ничтожно, ток секции (с быстро меняется. н в ней наводится э.
д. с. 109 идущую влево, проходит ток 1, = 0,51„в направлении, обратном движению стрелки часов. В следующий момент времени, когда коллекторная пластина б коснется щетки, ток 1„ будет делиться по-иному, Если, например, через промежуток времени 1 = 0,1Т щетка касается одной десятой свбей контактной поверхности пластины 6, то через эту пластину проходит ток 14 =. = 0,1 1„ а через пластину 1 — ток 1, = 0,9 1„. Токи в параллельных ветвях по-прежнему должны быть неизменны и равны 1„= 0,5 1„если '1„= сопз1. Тогда, имея прежнее Вп ' Впади ~ Вправо самоиндукции е,.
Зависимость 1, = 7 ()) прямая линия, т. е. Й,Я! = )и а = сопз!. Следовательно, е, =- — ).,Ж,IЖ— постоянная величина, а добавочный ток в секции, ею вы- званный, а .а+в,' где га и г, — сопротивления переходного слоя между щеткой и соответствующей коллекторцой пластиной. Вычисляя для различных значений ! величину г„можно найти ВпраВо 1В Ляуя Рис. 4-!7. Граалях изменения тока в коммутируемой секции при естественных условиях. Рис.
4-16. Конец ком- мутации (1 = Т) ток 1,. Величина га для ! = Т)2, например, равна га + г, = = 2)с + 2)с = 4Я, а для ! = О и ! = Т она равна бесконечности. Зависимость тока 1, от времени ! показана на рис. 4-17, б. Суммарный ток 1, + 1, представлен на рис. 4-17, и пунктирной кривой„ по которой можно видеть, что при наличии е, суммарный ток секции переходит через нуль позже, чем следует (! ~ Т)2). Такая коммутация называется з а м е д л е н н о и. При замедленной коммутации плотность тока на сбегающем крае щетки сильно увеличивается (рис.
4-18), вызывая излишний, сверх расчетного, нагрев щетки и ускоренный износ ее. Однако главная опасность состоит в том, что при замедленной коммутации наблюдается искрение между коллектором и сбегающим краем щетки. Оно возникает потому, что при размыкании секции запасенная ею электромагнитная энергия 1.,Ф2 выделяется в электрической дуге сбегающего края щетки. 110 Если благодаря поперечной реакции якоря индукция Ве под краем полюса увеличивается на 30 — 50%, то между коллекторными пластинами секции, перемещающейся в зоне повышенной индукции, возникает разность потенциалов, превышающая 25 — 35 В. Этим напряжением поддерживаются отдельные электрические дуги, которые, сливаясь в нонизированном пространстве вокруг коллектора, могут образовать мощную дугу, перекрывающую траверсы щеток разной полярности.
Это называется к р у г о в ы м о г н ем п о к о л л е к т о р у и вызывает серьезную аварию. прадо Гееелалая Ь ,йаиаапееа Н а) 6) Рис. 4-19. Дополнительные полюсы, Рис. 4-18. Замеллеинаи коммутации. Для улучшения коммутации принимаются меры, которые сводятся к уменьшению добавочного тока 4. Одной из самых радикальных мер является применение дополнительных полюсов. На рис. 4-19 показан двухполюсный генератор, имеющий, кроме главных полюсов Ф и 5, два дополнительных полюса а и з, расположенных по геометрической нейтрали и чередующихся, как показано, в направлении вращения якоря. Обмотка возбуждения дополнительных полюсов соединена последовательно с якорем. В двух секциях, показанных на рисунке кружками, происходит коммутация. Электродвижущая сила машины Е и уменьшающийся ток секции 1, направлены в одну сторону; в эту же сторону направлена и э.
д. с. самоиндукцни е„поддерживающая убывающий ток (рис. 4-19, б). При указанной на рис. 4-19, а полярности дополнительных полюсов, в активных сторо. нах секции наводится дополнительная э. д. с. коммута 111 ции е„, направление которой встречно Е, а значит, и е,. Если е, численно равно е„ то дополнительный ток секции 8~ — 6)~ г,= — =О.
~п При работе машины электродвигателем чередованием глзвных полюсов с дополнительными по направлению вращения будет Кпама. Так .как э. д. с. е, пропорциональна току якоря У„ то для автоматической компенсзции ее при всех нагрузках ' дополнительные полюсы делиотся ненасыщенными. Тогда э. д. с. е„ ж Ф,; „ ж г„., Для проверки допустимой коммутации «на глаз» установлены следующйе степени искрения на коллекторе: Степень 1 — отсутствие искр (темная ' коммутация). Степень 1'/, — слабое точечное искрение под небольшой частью щетки.
В этих случаях нет почернения коллектора и нагара на щетках. Степень 1'/, — слабое искрение под большей частью щетки. При этом появляются следы почернения на коллекторе, легко устраняемые протнранием поверхнооти коллек~тора тряпкой, смоченной в бензине, а также следы нагара на щетках. а 4»10. ПенятМ" е номинальных данных и характеристиках электрических машин Каждая электрическая' машина снабжается заводским техническим паспортом или небольшой табличкой,' укрепленной на корпусе, где "указываются ее тип или серия, 'год выпуска, номер и основные номинальные величины — мощность, напряжение, ток, частота вращения и др.
Знание этих номинальных величин необходимо для правильной технической эксплуатации, обеспечивающей надежную работу в пределах установленного срока (примерно 10 лет для стационарных машин, работающих в условиях нормальной окружающей среды). :Основные величины могут быть при необходимости выражены, в относительных величинах или в процентах номинальных.
Например, относительная мощность . Р '1 Р = —; ток Ф вЂ” Р 1 ч 1 112 напряжение (/, = 1//1/,; момент М, = М/М„; частота вращения и, = и/и„и т. д., где Р„, 1 (/„и и„— номинальные величины, указанные в йаспорте. В процентах эти величины выразятся: РО4=Р,.100; л4 =!', (00; (/ГО =(/,.100; и% = = и, 100. В условиях эксплуатации важно знать основные характеристики мзшины, выражающие зависимость одних переменных величин от других. Например, зависимость напряжения на зажимах генератора от его нагрузки (тока в цепи) при постоянной частоте вращения и = сопз( и токе в обмотке возбуждения 1, = сопз1 называется в н е ш н е й характеристикой генератора (/ =1(1). Зависимость частоты вращения электродвигзтеля и от механической нагрузки на его валу (мощности Р, илн момента Я) при постоянном напряжении на зажимах якоря !/ = сопз( и постоянном токе в'обмотке возбуждения 1, =- =сопз1 называется механической характер нет и ко й э л е кт р од в и г а тел я.
Зти характеристики обычно -изображают графически в виде кривых, построенных в двух осях, на которых откладывают абсолютные или относительные величины. 4-44. Генератор с независимым возбуждением Генератором с независимым. возбуждением называется. такой, обмотка возбуждения которого присоеди ' ' няется к постороннему источнику питания. На рнс. 4-20. показана схема генератора независимого возбуждения.' К рубильнику 1 подключена обмотка возбуждения 4 по" следовательно с регулировочным реостатом '2 и амперметром, измеряющим ток 1,. Реостат имеет холостой контакт 3, присоединяемый к зажиму обмотки возбуждения, подключенному непосредственно ко второму зажиму рубильника.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
