31) Эдс и момент якоря
k
ЭДС якоря E = ∑ei , где k – число витков в одной па-
i=1
раллельной ветви, k = N ( N – число витков всей обмотки;
2a
2a – число параллельных ветвей); еi – ЭДС витка, ei = BlVi ;
V = πd nя , где dя – диаметр якоря, n – скорость вращения
60 в оборотах в минуту.
Пусть τ – полюсное деление, 2р – число полюсов, тогда длина наружной окружности поверхности якоря (рис. 3.44)
S – площадь, которую пробегает проводник обмотки якоря при его вращении, S = lτ .
Магнитный поток Ф = BS ⇒ e = Ф 2pn .
60
ЭДС, снимаемая со щеток, E = N 2pn Ф = Np Фn .
2a 60 60a
Конструктивная постоянная ЭДС – СЕ
Np
CE = .
60a
Возникающая в якоре ЭДС E = C nE Ф .
Используя закон Ампера, получим выражение для момента на валу (без вывода)
F = BlI ⇒ M = C Im Ф.
Здесь Сm – конструктивная постоянная момента, I – ток якоря,
Ф – магнитный поток. В двигателе Е направлена против тока, в генераторе Е и I совпадают по направлению.
Рис. 3.44. Распределение индукции вдоль окружности якоря
3.3.4. Реакция якоря
Реакцией якоря называется влияние тока якоря на основной магнитный поток, создаваемый полюсами. Рассмотрим магнитное поле для трех случаев:
есть только основной магнитный поток (рис. 3.45, а);
есть только магнитный поток, создаваемый током якоря
(рис. 3.45, б);
магнитное поле создается обоими магнитными потоками
(рис. 3.45, в).
Реакция якоря искажает картину магнитного поля (смещается физическая нейтраль) и в целом уменьшает магнитный поток.
Физическая нейтраль – линия, проходящая через центр якоря перпендикулярно силовым магнитным линиям. Положение физической нейтрали зависит от величины тока якоря. Чем больше ток якоря, тем больше физическая нейтраль отклоняется от геометрической.
Iя = 0 Iя ≠ 0 |
|
Iя ≠ 0 |
Фя = 0 Фя ≠ 0 |
|
Фя ≠ 0 |
Фосн ≠ 0 Iвозб = 0 |
|
Iвозб ≠ 0 |
Фосн = 0 |
|
Фосн ≠ 0 |
а б |
|
в |
Рис. 3.45. Пояснения к вопросу о реакции якоря
3.3.5. Понятие коммутации
Под коммутацией понимают процесс перехода секции обмотки якоря при его вращении из одной параллельной ветви в другую и связанное с этим изменение направления тока в секции (рис. 3.46).
Рис. 3.46. К вопросу о коммутации
Когда щётка замыкает одновременно две пластины коллектора, создаётся дополнительный ток Iд. Этот ток при переходе щётки с одной пластины на другую вызывает искрение. Чем сильнее искрение, тем хуже коммутация, тем быстрее выходит из строя щеточно-коллекторный узел.
Дополнительный ток
Iд = f e e( c , вр),
где ес – ЭДС самоиндукции (из-за изменения направления тока в секции); евр – ЭДС вращения (из-за отклонения физической нейтрали от геометрической).
Для улучшения коммутации в машинах с Р > 1 кВт делают дополнительные полюса, обмотка которых соединена последовательно с обмоткой якоря, а магнитный поток, создаваемый ими, направлен навстречу магнитному потоку якоря и компенсирует его. Правильно подбирая число витков, можно скомпенсировать не только евр, но и ес. В машинах меньшей мощности для улучшения коммутации щетки смещают в сторону физической нейтрали.