Лекции / Лекция 28 Работа МПТ при нагрузке

Рис. 2.7. Определение размагничивающего действия поперечной реакции якоря

Заменим на рис. 2.7 фигуру вдбегав равновеликим ей по площади прямоугольником вилг. Тогда ордината ак представляет собой среднюю индукцию B í в воздушном зазоре при нагрузке, а отрезок

бк В – уменьшение средней индукции при нагрузке. По данным расчета магнитной цепи при холостом ходе можно отложить по оси ординат вместо B пропорциональную ей величину потока в воз-

душном зазоре. Тогда отрезок бк непосредственно определяет

уменьшение потока полюса под воздействием поперечной реакции якоря.

Отрезок ма Fqb на рис. 2.7 представляет собой величину

МДС возбуждения, эквивалентную размагничивающему действию поперечной реакции якоря. Соответствующим увеличением МДС возбуждения размагничивающее действие реакции якоря может быть скомпенсировано.

Если перемещать точку a на рис. 2.7 при Faqb const вдоль оси

абсцисс, т.е. рассматривать влияние поперечной реакции при разных условиях насыщения, то величина будет изменяться так, как по-

казано в нижней части рис. 2.7. Величина максимальна для точ-

ки, соответствующей колену переходной характеристики, и уменьшается от этой точки в обе стороны. Таким образом, влияние поперечной реакции якоря при Ia const зависит от положения рабочей точки на магнитной характеристике машины.

При неизменной МДС возбуждения зависимость Fqb и от

Ia является сложной функцией. Однако при изменении Ia в небольших пределах в области номинальной нагрузки можно без особой погрешности принять, что Fqb Ia .

Подсчет площадей криволинейных треугольников вида джб и без на рис. 2.7 трудоемок. Поэтому различными авторами предложены более удобные методы определения и Fqb .

Метод В. Т. Касьянова предусматривает проведение (рис. 2.8, а ) прямых д'б и бе' таким образом, чтобы были соответственно равны площади треугольников джб и д'жб и площади треугольников без и бе'з. Достаточно точное проведение таких прямых возможно по глазомерной оценке. Затем прямая бе' продолжается до пересечения с лини-

Метод Г. Н. Петрова исходит из определения площади фигур, ограниченных кривыми параболического характера, по формуле Симпсона. При этом поток при нагрузке (рис. 2.8, б)

С другой стороны, если увеличить МДС возбуждения на Fqb (рис.

2.8, б), чтобы скомпенсировать, таким образом, влияние реакции якоря, это будет соответствовать увеличению потока на сумму площадей криволинейных прямоугольников джж'д' и зее'з', которая приближенно

Рис. 2.8. Определение размагничивающего действия поперечной реакции якоря: а – по методу В. Т. Касьянова; б – по методу Г. Н. Петрова

Более точные результаты можно получить, если вычислить сначала Fqb , по формуле (2.9), отложить это значение Fqb на рис. 2.8,

б от точек виг вправо и вычислить затем Fqb снова, подставив в вы-

ражение(2.9) вместо B и B полусуммы (дж д ж ): 2 и(зе з е ): 2.

Учет реакции якоря при сдвиге щеток. Сдвиг щеток с геомет-

рической нейтрали, измеряемый длиной дуги

c Da

2

в зависимости от ее направления непосредственно складывается с МДС возбуждения или вычитается из нее. В результате получается МДС по продольной оси

Для компенсации продольной реакции якоря в этом случае достаточно увеличить или уменьшить Fв на величину Fad в зависимости от того, является ли действие Fad размагничивающим или намагничивающим. При таком методе не учитывается погрешность, связанная с тем, что поток рассеяния полюсов создается не МДС Fd , а МДС Fв .

Однако эта погрешность невелика.

Учет размагничивающего действия поперечной реакции якоря в рассматриваемом случае производится так же, как при с 0 . Диаграмма МДС якоря для этого случая показана на рис. 2.9, где кривые 1, 2 и 3 представляют собой соответственно полную, поперечную и продольную МДС реакции якоря.

Рис. 2.9. МДС реакции якоря при сдвиге щеток с нейтрали

Если 2с b , то учет влияния реакции якоря несколько ус-

ложняется. Этот случай в нормальных машинах на практике не встречается и поэтому здесь подробнее не рассматривается.

Напряжения между коллекторными пластинами. Реакция якоря в определенных условиях может вызвать нежелательные по своим последствиям явления.

К числу таких явлений относится, прежде всего, увеличение напряжения между коллекторными пластинами вследствие искажения поля под воздействием поперечной реакции якоря.

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

uк 2B wсl va,

где wс – число витков секции.

При нагрузке максимальная индукция под одним из краев полюса достигает некоторого значения Bмакс и

uк.макс 2Bδмаксwсl va,

следовательно,

uк.макс Bδмакс .

uк B

Среднее напряжение между соседними коллекторными пласти-

нами

uк.ср 2Bδсрwсl va 2 B wсl va,

и поэтому

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

что и при холостом ходе. Вследствие этого напряжение между соседними коллекторными пластинами при нагрузке не будет увеличиваться, что сделает работу машины более надежной, так как уменьшается опасность возникновения кругового огня. Кроме того, при наличии компенсационной обмотки не будет проявляться размагничивающее действие поперечной реакции якоря.

Компенсационная обмотка широко применяется в связи с тем, что в этом случае воздушный зазор между полюсами и якорем может быть взят минимально возможным. Это приводит к уменьшению необходимой МДС обмотки возбуждения и ее размеров, размеров полюсов, габаритов и массы машины в целом. Так в серии машин постоянного тока общего назначения 4П компенсационная обмотка применяется, начиная с машин малой мощности.

Компенсационная обмотка располагается на основных полюсах машины. Для более полной компенсации магнитодвижущие силы этих обмоток должны быть направлены встречно друг другу и иметь одинаковое пространственное распределение под полюсным наконечником. Поэтому компенсационная обмотка, как и обмотка якоря, выполняется распределенной и укладывается в пазы, проштампованные в полюсных наконечниках (рис. 2.10) или в пазах 1 штампованного индуктора. Катушки компенсационной обмотки уложены в пазы полюсных наконечников так, как показано на рис. 2.11, и обтекаются током Iê .

Рис. 2.11. Схема установки катушек компенсационной обмотки в пазах полюсных наконечников

Для автоматической компенсации реакции якоря при любых токах Ia компенсационная обмотка включается последовательно с обмоткой якоря.