Контрольні питання до теми 4

1. Призначення обмоток якоря МПС.

2. Які елементи обмотки якоря? Їх назва.

3. Можливі схеми обмотки.

4. Що таке елементарний пар?

5. Кроки обмотки, їх визначення.

6. Проста петльова обмотка (назва). Розрахунки кроків.

7. Побудова схеми-розгортки. Правило установки щіток.

8. Правило складання схеми паралельних галок.

9. Проста хвильова обмотка (назва). Розрахунки кроків.

10. Правило складання паралельних гілок.

11. Складні петльові обмотки (принцип побудови).

12. Складні хвильові обмотки (принцип побудови).

13. Умови симетрії обмоток.

14. Зрівнювачі, їх призначення, кроки.

15. Вибір і порівняння обмоток.

16. Як виводиться формула ЕРС обмотки якоря?

17. Електромагнітний момент – вивод формули.

5 МАГНІТНЕ ПОЛЕ МПС З НАВАНТАЖЕННЯМ

5.1 Магнітне поле МПС

В режимі холостого ходу (XX) в МПС існує тільки потік в за­зорі Ф₀ завдяки дії МРС головних полюсів (рис. 5.1,а).

В завантаженій машині завжди тече струм обмотки якоря Іа і створює свою власну МРС F_а якоря. Взаємодія двох МРС F_k та F_а приводить до зниження магнітного поля або навіть до зни­ження потоку ф_р (у насиченій магнітній системі МПС). Дійсно ліва частина полюса N більш розмагнічена (рис.5.1,в) ніж права зав­дяки зустрічній дії МРС F_а. В правій же частині МРС F_k та F_а діють узгоджено і результуючий потік Ф_р має більше значення

а) за умови І_а= 0; б) поле якірної обмотки І_а>0;

в) результуюче поле в зазорі

Рисунок 5.1 – Магнітна поле МПС

індукції. В зазорі картина поля (рис.5.1,в) зміщується на деякий кут від повздовжньої осі полюсів (d-d).

Якщо МПС на насичена, то зменшення потоку під одним краєм компенсується його підвищенням під другим краєм, тобто

Ф₀Ф_р.

Але якщо полюси насичені (в режимі XX) то такої компенсації не буде і маємо Ф_рФ₀. Поява спотворення (викривлення) потоку ф_р приводить до зменшення напруги між щітками, а також іскрі­ння на колекторі.

Вплив МРС якоря на МРС головних полюсів (головну МРС) зве­ться реакцією якоря.

МРС якоря завжди діє по лінії щіток (рис,5.1,б) і, якщо щітки зсунути з нейтралі q-q в ту чи іншу сторону то її вплив на основу МРС F_k буде різний (рис.5.2, а,б).

З розкладом F_а. на складові, співпадаючі з осями d і q машини F_ad та F_aq, видно, що: а) F_aq , - поперечна скла­дова спотворює поле Ф_р (рис.5.2,а); б) F_ad – поздовжня складова діє проти МРС F_к, тобто, є розмагнічуюча (рис.5.2,а), або ж співпадає з F_к , тобто буде підмагнічувати машину (рис.5.2).

5.2 Розрахунки мрс якоря

З метою кількісного аналізу поля якоря треба знати МРС яко­ря F_a. Припущення до розрахунків: а) зубчастий (з пазами) якір замінюють рівним з провідниками N по колу якоря з зазором ; б) щітки на нейтралі q-q; в) крок обмотки у₁=.

а) в напрямку обертання; б) проти обертання

Рисунок 5.2 – Реакція якоря а урахуванням зсуву щіток

Тепер уявимо МПС на площі в розгорнутому вигляді: (рис.5.3). Якщо розглянути лінію поля на відстані від осі полюса, то згідно з законом повного струму МРС F_aх вздовж контуру дорівнює повному струму в межах контуру.

Тобто F_aх =А2х,

тут А - величина (розрахункова), що зветься лінійне навантаження якоря, яка визначається наступним чином; якщо кількість провідників якоря N, а струм провідника І_аа на одиницю поверхні кола якоря приходиться

[А/м].

X

Рисунок 5.3 – Криві МРС та індукції обмотки якоря

На відстані від осі d-d МПС X=/2 буде найбільший контур в якому MРС дорівнює

.

Знайдемо тепер індукцію В_ах в довільній точці зазору, створену МРС F_aх:

Звідки видно, що форма кривої В_а(х) повторює криву МРС F_aх в зазорі (рис.5.3). Зниження індукції в міжполюсному просторі по­яснюється різким збільшенням магнітного опору R_.

Якщо графічно скласти криві розподілу індукції В_, ство­реної МРС полюсів F_к, та індукції В_а створеної МРС якоря, то матимемо результуючу криву індукції В_р МПС з навантаженням» яка буде досить спотворена в залежності від величини струму, тоб­то, МРС якоря (рис.5.4).



Рисунок 5.4 – Вплив МРС якоря на результуюче поле МДС

Спотворення кривої В_р призводить до нерівномірного розподілу напруги між колекторними пластинами (підвищення між одними та зниження між другими). Це спричиняє появу "кругового во­гню" на колекторі. Точки „а” і „в” (рис.5.4) визначають так звану фізичну нейтраль, яка є лінія, де поле МПС дорівнює нулю. З навантаженням фізична нейтраль „а”, „в” зміщується на деякий кут в напрямку обертання якоря ге­нератора (у двигуна навпаки – проти).