Влияние реакции якоря на магнитный поток машины

Вопросы количественного учета влияния реакции якоря на магнитный поток машины рассмотрим при следующих допущениях:

- якорь не имеет пазов, их влияние учитывают введением в рассмотрение эквивалентного воздушного зазора ;

- проводники якоря распределены равномерно по окружности якоря.

При существенном упрощении анализа получаемые результаты достаточно точны для практических целей.

Удобно рассматривать машину (рис. 5.5) развернутой на плоскость. МДС вдоль одной из единичных трубок магнитной индукции, выделенной на рис. 5.5 жирной линией, по закону полного тока составит

(5.1)

так как на единицу длины окружности приходится А Ампер, а контур охватывает две единицы длины. Под центром полюса МДС ; для трубки, проходящей на расстоянии от центра, МДС

(5.2)

МДС достигает максимального значения на линии геометрической нейтрали (рис. 5.5, а):

, (5.3)

поскольку МДС контура затрачивается на то, чтобы провести элементарный поток через зазор дважды – в прямом и обратном направлениях.

Поток единичной трубки через некоторое сечение

(5.4)

Пренебрегая весьма малым сопротивлением стальных участков сравнительно с сопротивлением воздушного зазора, можно записать, что магнитное сопротивление контура

(5.5)

тогда по (5.4) с учетом (5.1) и (5.5) получим

(5.6)

откуда

(5.7)

Из (5.2) и (5.7) следует, что форма кривой магнитной индукции повторяет форму распределения МДС (рис. 5.5, б).

Провалы индукции в межполюсной зоне возникают вследствие резкого увеличения магнитного сопротивления этих участков под полюсом.

(5.5)

Кривая 3 результирующей индукции в зазоре машины сильно искажена (рис. 5.6, в), причем искажение увеличивается с ростом нагрузки.

Искажение поля машины приводит к неравномерному распределению напряжения по коллектору (к увеличению напряжения между одними соседними пластинами и к уменьшению между другими), что способствует появлению кругового огня по коллектору, крайне опасного для сохранности машины.

5.3. Напряжение между коллекторными пластинами

и компенсационная обмотка

При холостом ходе машины среднее напряжение между соседними пластинами в случае, например, применения простой петлевой обмотки

(5.8)

где - число витков секции, активная длина воздушного зазора, скорость перемещения проводника.

При нагрузке максимальная индукция под одним из краев полюса (рис. 5.5) достигает некоторого значения и

(5.9)

При расчете машин постоянного тока число коллекторных пластин К выбирают таким, чтобы среднее напряжение между соседними коллекторными пластинами

(5.10)

не превышало 18 –20 В.

Согласно (5.8) и (5.10)

(5.11)

Предельное значение ограничивается возможностью во-зникновения электрической дуги между смежными пластинами. По-этому обычно требуется, чтобы

Недопустимое повышение может произойти либо вследствие увеличения под воздействием реакции якоря, либо вследствие уменьшения при регулировании скорости значительным уменьшением потока. Искажение кривой поля тем значительнее, чем меньше воздушный зазор. Эффективным средством борьбы с искажением кривой поля и увеличением напряжения между коллекторными пластинами является применение компенсационной обмотки (рис. 5.6).

Обмотка размещается в пазах, выштампованных в полюсных наконечниках так, чтобы направления токов в этой обмотке и обмотке якоря в пределах каждого полюсного деления были бы противоположными. Последовательное соединение компенсационной обмотки с обмоткой якоря обеспечивает полную компенсацию поперечной реакции якоря в пределах полюсного наконечника, (сплошная линия рис. 5.6). В межполюсном пространстве нескомпенсированная МДС якорной обмотки компенсируется добавочными полюсами. Установка компенсационной обмотки усложняет и удорожает конструкцию машины,