9. Реакция якоря машины постоянного тока
При работе машины под нагрузкой по обмотке якоря протекает ток, который создает МДС якоря. Воздействие МДС якоря на магнитное поле машины называется реакцией якоря.
В режиме холостого хода поток возбуждения Фf направлен по продольной оси машины (рис. 2.12,а). Так как обмотка возбуждения является сосредоточенной, то распределение МДС в воздушном зазоре в пределах полюсного деления Ff =f(τ) имеет форму прямоугольника. При этом кривая Вf=f(τ) в воздушном зазоре имеет форму криволинейной трапеции (рис. 2.12,а).
При работе под
нагрузкой, если щетки установлены на
геометрическую нейтраль, магнитный
поток якоря направлен поперек основного
магнитного потока (рис. 2.12,в) – имеет
место поперечная реакция якоря. Если
обмотка якоря равномерно распределена
по его окружности, то МДС якоря изменяется
линейно вдоль этой окружности. Под
серединой полюса она равна нулю, а в
месте установки щеток имеет максимальное
значение. Под полюсом при =const
индукция Ва
изменяется линейно вдоль окружности
якоря. В межполюсном пространстве резко
увеличивается воздушный зазор, а индукция
уменьшается. Поэтому индукция якоря в
воздушном зазоре имеет седлообразную
форму (рис. 2.12,в).
Кривую распределения результирующей индукции можно получить алгебраическим сложением ординат кривых Вf=f(τ) и Ва=f(τ (рис. 2.12,с). Результирующая магнитная индукция под одним краем полюса значительно выше, чем под другим. Магнитный поток по полюсу распределен неравномерно. Максимальное значение магнитной индукции сдвинуто с середины полюса и физическая нейтраль смещена относительно геометрической на угол .
Геометрическая нейтраль - место на коллекторе, к которому присоединены секции, стороны которых находятся под серединами полюсов ( в этих точках индукция при холостом ходе равна нулю).
Физическая нейтраль - место на коллекторе, к которому присоединены секции, ЭДС которых максимальны с учетом реакции якоря при работе машины ( в этих точках индукция при нагрузке равна нулю).
В генераторах постоянного тока физическая нейтраль смещается по направлению вращения якоря, у двигателей – против направления вращения.
В машинах постоянного тока щетки установлены на физической нейтрали. Правильная установка щеток на нейтраль производится экспериментально заводом-изготовителем.
При ненасыщенной магнитной системе поперечная реакция якоря искажает форму индукции под полюсом, но результирующий магнитный поток остается неизменным. При насыщенной магнитной системе из-за нелинейности магнитной характеристики машины прирост индукции у одного края полюса меньше, чем снижение индукции у другого края. Результирующий магнитный поток при этом уменьшается (на 1-3%), что приводит к уменьшению ЭДС генератора или вращающего момента двигателей.
Искажение магнитного поля машины приводит к повышению напряжения между соседними коллекторными пластинами, когда секции, соединенные с указанными пластинами, проходят под краем полюса с большей индукцией. Это может вызвать искрообразование между пластинами.
Для устранения влияния реакции якоря:
1
).
Используют компенсационную обмотку,
которую укладывают продольно в пазы
полюсных наконечников (рис. 2.14) и включают
последовательно и встречно с обмоткой
якоря. Количество витков такое, чтобы
поток обмотки был равен потоку реакции
якоря и компенсировал его.
2
Рис. 2.14 Компенсационная
обмотка:1 — станина, 2 — обмотка
возбуждения, 3 — полюс, 4 — пазы для
компенсационной обмотки, 5 — якорь
3). Используют добавочные полюса, обмотки которых включаются последовательно и встречно с обмоткой якоря.
Если щетки сдвинуты с геометрической нейтрали, якорь можно разделить на четыре зоны.
Первая и третьи зоны будут создавать поперечную реакцию якоря.
Во II и IV зонах будет продольная реакция якоря. Если щетки сдвинуты по направлению вращения генератора или против или против направления вращения двигателя, то продольная составляющая реакции якоря размагничивает машины. При сдвиге щеток в обратном направлении – подмагничивает.
Первая и третьи зоны будут создавать поперечную реакцию якоря, как описано выше.
