Учет размагничивающего влияния реакции якоря

Размагничивающее влияние реакции якоря при нагрузке маши­ны постоянного тока учитывают при расчете числа витков полюс­ных катушек возбуждения. С этой целью при расчете числа витков такой катушки ωк.в используют значение МДС обмотки возбужде­ния FB.H, соответствующее номинальной нагрузке машины:

ωк.в = Fв.н/(2Iв), (26.8)

где Iв — ток в обмотке возбуждения, А.

Значение МДС обмотки возбуждения на пару полюсов Fв.н. должно быть таким, чтобы ЭДС якоря Еа при работе машины с номинальной нагрузкой была такой же, что и в режиме холостого хода, когда МДС возбуждения Fв.0=∑Fном [см. (26.1)].

В современных машинах постоянного тока щетки устанавлива­ют на геометрической нейтрали. В этом случае МДС обмотки воз­буждения при нагрузке машины:

Fв.н.= Fв0 + Fqd. (26.9)

Здесь Fqd представляет собой приращение МДС обмотки воз­буждения, компенсирующее размагничивающее влияние реакции якоря по поперечной оси на пару полюсов (А).

Количественный учет размагничивающего действия реакции якоря усложнен тем, что МДС поперечной реакции якоря дейст­вует перпендикулярно оси главных полюсов и вызывает искажение магнитного потока обмотки возбуждения. Возникающее при этом размагничивание машины происходит из-за магнитного насыще­ния элементов магнитной цепи машины, в первую очередь зубцов сердечника якоря.

Рис. 26.6. График kр.я.= f(Fa/Fв.0)

Размагничивающее дейст­вие реакции якоря по попереч­ной оси учитывают введением коэффициента реакции якоря kp.я. Этот коэффициент полу­чен в результате исследова­ния большого количества не­компенсированных машин по­стоянного тока при различ­ных значениях магнитной ин­дукции в зубцах якоря Вz.

Приращение МДС, ком­пенсирующее реакцию якоря по поперечной оси (А),

Fqd = kp.яFa, (26.10)

где Fa — МДС обмотки якоря на пару полюсов (26.6), А.

Для большинства машин постоянного тока магнитная индук­ция в зубцах якоря Вz=1,7-2,3 Тл. Приращение МДС Fqa опре­деляют по графику kр.я = f(Fa/Fв.0) (рис. 26.6), где нижняя грани­ца графика соответствует Вz = 1,7 Тл, а верхняя — Вz = 2,3 Тл.

Значение тока в обмотке возбуждения [см. (26.8)] принимают в зависимости от вида возбуждения машины постоянного тока: при параллельном возбуждении при мощности машин от 10 до 1000 кВт ток Iв принимают соответственно от 4,0 до 1,0 % от но­минального тока машины, а в машинах мощностью от 1 до 10 кВт— соответственно от 8,0 до 4,0 %; в машинах последовательного воз­буждения ток возбуждения принимают равным току якоря (см. § 29.6).

В машинах постоянного тока с компенсационной обмоткой (см. § 26.4) Fqd = 0, т. е. расчет числа витков полюсной катушки (26.8) ведут по величине Fв0 = ∑Fном

Пример 26.1. Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения мощ­ностью Рном= 75 кВт работает от сети напряжением U = 220 В. КПД двигателя при номинальной нагрузке ηном= 0,89. Двигатель четырехполюсный, обмотка якоря простая волновая (2а = 2), число эффективных проводников в обмотке N = 164, ток возбуждения составляет 1,3% от номинального потребляемого двигателем тока. Определить число витков в полюсной катушке возбуждения ωк.в, если все они соединены последовательно, воздушный зазор 6=2,0 мм, коэффициент воздушного зазора kδ = 1,3, магнитная индукция в зазоре Bz = 0,76 Тл, в зубцах якоря Вz= 1,8 Тл, а коэффициент насыщения манитной цепи машины kμ = 1,35.

Решение. Ток, потребляемый двигателем при номинальной нагрузке,

Ток в обмотке возбуждения

Iв= 0,013Iном= 0,013-383 = 5А. Ток в обмотке якоря

Iа = Iном — Iв = 383 — 5 = 378А. Магнитное напряжение воздушного зазора по (26.4)

Fδ = 0,8Bδδkδl0³ = 0,8-0,76-2,0-1,3-103 = 1580А. МДС возбуждения в режиме холостого хода на пару полюсов

Fв.о.= 2Fδkμ = 2 •1580 • 1,35 = 4266А. МДС обмотки якоря на пару полюсов по (26.6)

Fa = NIa/(4ap) = 164-378/(4•1•2) = 7749А.

Коэффициент реакции якоря по рис. 26.6 при Fa/Fв.о = 77.49/4266 = 1,8 и Вz = 1,8 Тл равен kp.я= 0,19.

Приращение МДС, компенсирующее реакцию якоря по поперечной оси, по (26.10)

Fqd — kр.яFa = 0,19-7749 = 1472А. МДС возбуждения при номинальной нагрузке двигателя по (26.9)

Fв.н. = Fв.o + Fqd = 4266 + 1472 = 5738А.

Число витков в полюсной катушке возбуждения по (26.8)

ω к.в= Fв.н/(2Iв) = 5738/(2·5) = 574.