Электротехника Касаткин (967630), страница 63
Текст из файла (страница 63)
2а, После этой подстановки получим Я ! и М = — — — Л7Ф! — с з)з7, зм . и е Гц и' (! 3.2) где г„= с„, . 60)(2п) — величина, постоянная для данной машины. эз,г, галиция якоря е Фек|ически ззе сила ириложсие к зубцам икори. 387 Реакцией якоря наэывастси воздействие тока якоря на магнитное поле машины. Реакция якори и большинстве случаев — явление не. желательное„искажающее главное магнитное поле и тем самым ухуд. дающее условия работы машины, поэтому при к<>нструировании ма. шины предусматриваются меры для уменьшения ее влияния, Пока магнипюе попс машины создается только током в обмотке возбуждения (г„= О), оно симметрично но отношению к оси сердечников полюсов л под ползосамн почти равномерно. Па рис.
! 335, а показано схематически такое иоле двухполюсной (77 = !) машины. Гео. метрическая нейграль л -- л — пиния, перпендикулярная оси полюсов и разделяющая на дуге якоря области северного и южного полюсов, совпадает в этих условиях с сйиэпческой игйгралью - линией, проходящей через точки окружности якоря, где магнитная индукция равна нулю. й(еткн, условно показанные опирающимися на якорь (хотя фактически они установлены на коллекторе), находятся на геометрической иектрапи. ич Ф е Рис. 1 33 5 При токе в обмотке якоря он становится электромагнитом, ось которого направлена по оси щеток (рнс, 13.15, б), По отношению к оси ноля главных полюсов ось поля якоря направлена перпендикулярно, пока щетки стоят на геометрической нейтрали; в этих условиях поле якоря поперечное, В современных машинах постоянного тока щетки устанавливаютсл на геометрической нсйтрали. Но если щетки смещены с нее, то кроме поперечного поля возникает и продольное поле реакции якоря.
При нагрузке машины реакция якоря, воздействуя на главное поле, создает результирующее попс, характер которого примерно показан на рис. 13,15, л. Линии магнитного поля в машине смещаются по направленн3е ее вращения в генераторном режиме нпи против направлении врациния в двигательном режиме. При этом поток распределяется несимметрично но отношению к осн полюсов — ослабляетсяпододним краем и усилнваетсл под другим. Вместе с тем в результате реакции якоря физическая нейтраль т - л~ смещается по отношению к геометрической л — л на угол () и щетки оказываются вне физической нейтрали. Рассмотрим, как распределлстся магнипал инлукция нод пола)сами вследствие реакции якоря.
Пока ноле создается только главными полюсами, оно симметрично по отношению к оси полюсов и под полюсами почти равномерно (рнс. 13,16, кривая т'). Обмотка якоря распределается вдоль окружности лкоря в пазах. Поэтому ток в обмотке якоря создает МДС, которая изменяется ступенчато вдоль этой окружности. Но так как число пазов довольно велико, то можно заменить ступен. чатую кривую прямой. Наибольшее значение МДС якоря достигаетсц на оси щеток (кривая 2) . Если рассматривать поле якоря независимо от главного, то распределение его магнитной индукции будет в большой мере определяться магнитным сопротивлением на пути потока якоря, Это сопротивление относительно мало и постоянно вдоль 388 окружности под полюсами машины и сильно возрастает в промежутке между полюсами. Вследствие такого влияния кривая 3 — распределения индукции поля якоря — имеет седлообразный характер.
Если сердечники полюсов машины в рабочих условиях не насыщаются, то иоле машины при нагрузке мохаю определить путем наложения на главное лоле поля якоря, При таком наложении магнитный поток, возбуждающий ЭДС якоря, остается прежним, но изменится его распределение вдоль окружности якоря (кривая 4).
При этом физическая нейтраль не будет совпадать с геометрической, и так как щетки стоят на геометрической нейтралн, то из.за реакции якоря при нагрузке они окажутся вне физической нейтрали. Искажение магнитного поля под полюсами сопровождается значительным местным повышением магнитной индукции. Мгновенные зна. чения ЭДС, индуктируемой в секции обмотки прн ее движении, пропорциональны этой индукции.
Следовательно, искажение ноля может вызвать такое повышение напряжения между соседнимн пластинами коллектора (свьппе 30 — 50 В), при котором между этими пластшюми возможно возникновение опасных устойчнвь<х дуговых разрядов (кругового огня по коллектору), До снх пор не учитывалось влияние насыщенна магнитопровода при реакции якоря. Под одним краем полюса магии~ива 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 (-ЬВ, рнс. 13.17), чем усиливает это иоле под другим краем полюса (е ЬВ) . Таким образом, реакция якоря вызывает еще уменьшение главш го магнитного потока, которому пропорциональна ЭДС якоря. Ряс. 13.16 389 При работе машины в генераторном режиме это вызывает понижение напряжения, при работе в двигательном режиме — уменьшение вращающегоо 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 относителыю большим, а сечение зубцов якоря выбирается таким, чтобы инпукция в ннх была велика. Дальнейшее увеличение индукции вызывает насыщение зубцов и возрастание их магнитного сопротивления, что эквивалентно некоторому увелнчени|о воздушного зазора на пути потока якоря. Однако для поддержания нужного потока в машине при увеличении магнитного сопротивления необходимо соответствуияцее увеличение МДС главных полюсов, а следовательно, увеличение габаритов и массы машины.
Для того побы улучшить условия коммутации, большинство современных машин постоянного тока снабжается дополнительными полюсами (см. $13.8). Они устанавливаются на станине машины по линии геометрической нейтрали, Обмотки дополнительных полюсов соединяются через шатки последовательно с обмоткой якоря так, чтобы направление напряженности поля от дополнительных полюсов было протившшложно направлению напряженности поля реакции якоря. Таким образом, дополнительные полюсы компенсируют иоле 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 яко.
ря, компенсация реакции якоря автоматически устанавлинается прн любых нагрузках машины; при этом необходимо, чтобы магнитная цепь дополнительных полюсов не насыщалась. 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,! 3,18) . Дополнительные полюсы не устраняют создаваемые реакцией цкоря неравномерное распределение инцукции под главнымн полюсами и уменьшение полезного потока. В крупных машинах и в машинах, работающих в особо тяжелых условиях (например, часто реверсируемые двигатели), сильное местное повышение индукции под главными полюсами 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 магнитный поток остается неподвижным по отношению к станине машины, Следовательно, ьаожно полностью компенсировать действие реакции якоря встречным действием непо- 390 Доооеиитеооиый Геаоеый о, и, 1-е„1ее, 1 ! Рис. 13.17 Рис. 13 18 Рис. 13 19 движной (компенсациошизй) обмотки, размещенной в пазах, сцеланных в несколько распаренных полюсных наконечниках главных полюсов (рис. 13,19).
Компенсационная обмотка К соединяется последователыю с якорем, таким образом, каждый из ее стержней как бы образует с находящимся под ним стерво!ем обмотки якоря бифилярную систему, магнитное поле у которой почти отсутствует. Компенсационная обмотка дополннет действие дополнительных воликов, и вместе они пони полностью компенсируют реакцию якоря. Оцнако устройство компенсационной обмотки существенно удорожает машину н увеличивает потери в ней; поэтому компенсационная обмотка у машины постоянного тока есть лишь в случаях крайней Необходимостити.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
