Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Э. 6. Реакция якоряРеакцией якоря называется воздействие тока якоря на магнитное поле машины. Реакция якоря в большинстве случаев явление нежелательное, искажающее основное магнитное поле и тем самым ухудшающее условия работы машины, поэтому при конструировании машины предусматриваются меры для уменьшения ее влияния. Пока магнитное поле машины создается только током в обмотке возбуждения (Iя = 0), оно симметрично по отношению к оси сердечников полюсов и под полюсами почти равномерно. На рис. 13.15, а показано схематически такое поле двухполюсной (р = 1) машины. Геометрическая нейтраль п — п' — линия, перпендикулярная оси полюсов, разделяющая на дуге якоря области северного и южного полюсов, является в этих условиях и физической нейтралью —линией, проходящей через точки окружности якоря, где магнитная индукция равна нулю. Щетки условно показаны опирающимися на якорь (хотя фактически они установлены на коллекторе). Они поставлены по геометрической нейтрали. Если в обмотке якоря имеется ток, то якорь становится электромагнитом, ось которого направлена по оси щеток (рис. 13.15, б). По отношению к оси поля главных полюсов ось поля якоря направлена перпендикулярно — пока щетки стоят на геометрической нейтрали; в этих условиях поле якоря является поперечным полем. В современных машинах постоянного тока щетки устанавливаются по геометрической нейтрали. Но если щетки смещены с нее, то кроме поперечного поля возникает и продольное поле реакции якоря. При нагрузке машины реакция якоря, воздействуя на основное поле, создает результирующее поле, характер которого примерно показан на рис. 13.15, е. Поток в машине смещается по направлению ее вращения в генераторном режиме или против направления вращения Рассмотрим, как распределяется магнитная индукция под полюсами вследствие реакции якоря. Пока поле создается только главными полюсами, оно симметрично по отношению к оси полюсов и под полюсами почти равномерно (рис. 13.16, кривая 1). Обмотка якоря распределена вдоль окружности якоря по пазам. Поэтому ток в обмотке якоря создает МДС, которая изменяется ступенчато вдоль этой окружности. Но так как число пазов довольно велико, то можно заменить ступенчатую кривую прямой. Наибольшее значение МДС якоря достигается 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 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 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 распределение' 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. Вследствие такого смещения в каждой параллельной ветви обмотки между щетками окажутся несколько секций, направление ЭДС которых будет противоположно направлению ЭДС всех остальных секций, что вызовет уменьшение ЭДС якоря Ея. При работе машины в генераторном режиме это вызывает понижение напряжения, при работе в двигательном режиме — изменение вращающего момента и частоты вращения. Вместе с тем искажение магнитного поля под полюсами сопровождается значительным местным повышением магнитной индукции. Мгновенные значения ЭДС, индуктируемой 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 весьма опасных устойчивых дуговых разрядов (кругового огня по коллектору). До сих пор мы не упоминали о влиянии насыщения магнитопровода при реакции якоря. Под одним краем полюса магнитная индукция возрастает настолько, что зубцы якоря и сердечника полюсов вдоль этого участка насыщаются (рис. 13.16, заштрихованная часть графика 4), в результате чего поле якоря ослабляет основное магнитное поле под одним краем полюса больше, чем усиливает это поле под другим краем полюса (+ В). Таким образом, реакция якоря вызывает еще уменьшение полезного магнитного потока, которому пропорциональна ЭДС якоря. 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 выбирается таким, чтобы индукция в них была велика. Дальнейшее увеличение индукции вызывает возрастание магнитного сопротивления зубцов, что эквивалентно некоторому увеличению воздушного зазора на пути потока якоря. Однако для поддержания нужного полезного потока в машине при увеличении магнитного сопротивления необходимо соответствующее увеличение МДС главных полюсов, а следовательно, увеличение габаритов и массы машины. Для того чтобы предупредить смещение физической нейтрали из-за реакции якоря, большинство современных машин постоянного тока снабжается дополнительными полюсами. Эти полюсы необходимы также для улучшения коммутации (см. § 13.7). 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 полюсов было противоположно направлению напряженности поля реакции якоря. Таким образом, дополнительные полюсы компенсируют поле реакции якоря в относительно узкой зоне коммутируемых секций. Тем самым предупреждается смещение физической нейтрали по отношению к геометрической. Благодаря тому что напряженность поля от дополнительных полюсов создается током якоря, компенсация реакции якоря автоматически устанавливается при 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. 13.18). Дополнительные полюсы не устраняют создаваемые реакцией якоря неравномерное распределение индукции под 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 полюсами может вызвать перекрытие изоляционного промежутка между пластинами коллектора, а затем и круговой огонь. Чтобы предупредить возможность такой аварии, необходимо полностью компенсировать реакцию якоря.. Хоть якорь вращается, его магнитный поток остается неподвижным по отношению к станине машины. Следовательно, можно полностью компенсировать действие реакции якоря встречным действием неподвижной (компенсационной) обмотки, размещенной в пазах, сделанных в несколько расширенных полюсных наконечниках главных полюсов (рис. 13.19). Компенсационная обмотка К соединяется последовательно с якорем, таким образом, каждый из ее стержней как бы образует с находящимся под ним стержнем обмотки якоря бифилярную систему, магнитное поле у которой почти отсутствует. Компенсационная обмотка дополняет действие дополнительных полюсов, вместе они почти полностью компенсируют реакцию якоря.
Рис. 13.19. Однако устройство компенсационной обмотки существенно удорожает машину и увеличивает потери в ней, поэтому компенсационной обмоткой машины постоянного тока снабжаются лишь в тех случаях, когда это крайне необходимо.
|