Увеличение механической нагрузки на валу ДПТ сопровождается снижением частоты вращения якоря n. Это, в свою очередь, прямо

пропорционально влияет, согласно формуле (9.8), на ЭДС якоря ЕЯ. При уменьшении ЭДС якоря ток якоря IЯ возрастает, стремясь компенсировать величиной падения напряжения RЯIЯ снижение ЕЯ и тем Ссамым уравновесить приложенное к якорю постоянное напряжение

UЯ, согласно формуле (9.13). Это явление называют саморегулирова-

нием потребляемой мощности ДПТ.

9.5. Реакция якоря

практически отсутствует, поэтому в машине действует лишь МДС

ЕслиПри работе МПТ в режиме холостого хода ток в обмотке якоря

торый создаст в магн тной системе машины МДС якоря FЯ и непод-

люсов эта МДС равна нулю. Если щётки установлены на геометрической нейтрали, то поле якоря направлено поперёк оси главных полюсов, в этом случае оно называется полем поперечной реакции якоря

Рис. 9.7. Схемы магнитных полей МПТ:

а– симметричное поле индуктора; б – поле поперечной реакции якоря;

в– результирующее магнитное поле машины

229

В межполюсном пространстве магнитная индукция резко ослабляется. Объясняется это увеличением магнитного сопротивления потоку якоря в межполюсном пространстве. МДС обмотки якоря на пару полюсов пропорциональна числу активных проводников в обмотке

Под реакц ей якоря в машинах постоянного тока понимают воз-

действ е магн тного поля, возбуждаемого током якоря, на поле главных полюсов, т.е. его смещение. Так как на краях главных полюсов

режиме по бнаправлен ю вращения якоря, а в двигательном – в проти-

воположном направлен и (рис. 9.7, в). Угол поворота результирующего магн тного поля машины относительно оси геометрической нейтрали α называетсяАуглом смещения физической нейтрали.

Смещение магнитного поля главных полюсов вызывает целый ряд отрицательных эффектов. В генераторном режиме работы машины это уменьшает ЭДС и соответственно выходное напряжение. В двигательном режиме часть проводниковДпараллельной ветви оказывается под другим полюсом и создаёт тормозной момент. В машинах малой мощности в номинальном режиме, а также в других машинах при работе с ослабленным полем возбуждения под воздействием реакции якоря возможно изменение направления магнитного потока под одним краем полюса («опрокидывание» потокаИ). ля исключения этого явления в мощных машинах зазор на краях полюсных наконечников делают больше, чем в центре полюса. Также неравномерность распределения индукции в воздушном зазоре машины, вызванная влиянием магнитного поля реакции якоря, приводит к увеличению напряжения между коллекторными пластинами.

Эффективным средством борьбы с искажением магнитного поля в зазоре машины является применение компенсационной обмотки. Она размещается в пазах дополнительных полюсных наконечников и включается последовательно в цепь обмотки якоря так, чтобы направление тока в её витках было противоположным направлению тока в витках обмотки якоря.

230

Последовательное включение обмотки в цепь якоря обеспечивает автоматическую компенсацию при всех нагрузках машины, т.к. через обе обмотки протекает одинаковый ток и МДС обеих обмоток из-

Обычно КПД машин постоянного тока составляет 0,75 – 0,90

В МПТ, как в других электрических машинах, имеют место магнитные, электр ческие, механические потери (составляющие

где РМ – магнитные потериАв сердечнике якоря машины; РМЕХ – механические потери; РВ – электрические потери в цепи возбуждения машины; РЯ – электрические потери в цепи якоря машины; Р – добавочные потери мощности.

группу основных потерь) и до авочные потери.

Магнитные потери РМ происходятДОБтолько в сердечнике якоря, так как только этот элемент магнитопровода машины постоянного тока подвергается перемагничиванию. Величина магнитных потерь, состоящих из потерь от гистерезиса и потерь от вихревых токов, зависит от частоты перемагничивания f = рп/60, значений магнитной индукции в зубцах и спинке якоря, толщины листов электротехнической стали, её

Механические потери МПТ, кроме потерь в подшипниках якоря и вентиляционных потерь, свойственных всем вращающимся электрическим машинам, включают также потери на трение щёток о

Механические и магнитные потери при стабильной частоте вращения (п = const) можно считать постоянными.

где UВ – напряжен е на зажимах цепи возбуждения; IВ – ток возбуждения; RВ – сопрот вление цепи возбуждения.

висят от велбч ны тока якоря I и соответственно от нагрузки маши-

АЯ переменными.

ны, поэтому эти потери называют Самый трудно учитываемый вид потерь – добавочные. Эти п о-

тери складываются из потерь от вихревых токов в меди обмоток, потерь в уравнительных соединениях, в стали якоря из-за неравномерного распределения индукции при нагрузке, в полюсных наконечниках, обусловленных пульсацией основного потока из-за наличия зубцов якоря, и др. Добавочные потери составляют хотя и небольшую, но не поддающуюся точному учёту величину. Поэтому в машинах без

компенсационной обмотки значениеДОБдобавочных потерь Р принимают равным 1% от полезной мощности для ГПТ или 1% от потребляемой мощности для ДПТ. В машинах с компенсационной обмоткой значение добавочных потерь принимают равным 0,5% от полезной/

потребляемой мощности.

9.7. Способы возбуждения машин постоянногоИтока

В большинстве МПТ магнитное поле создаётся обмоткой возбуждения, питаемой постоянным током. Конструктивные свойства МПТ и их рабочие характеристики в значительной степени определяются способом включения обмотки возбуждения по отношению к цепи якоря, т. е. способом электромагнитного возбуждения.

233

В зависимости от способа соединения обмотки якоря с обмоткой возбуждения различают машины постоянного тока [7, 11, 12]:

• с независимым электромагнитным возбуждением;

• с параллельным электромагнитным возбуждением;

Условные обозначения выводов обмоток МПТ в электрических схемах регламент рует ГОСТ 26772–85 ЕСКД «Машины электрические вращающ еся. Обозначение выводов и направлений вращения».

В маш нах с независимым возбуждением (рис. 9.9, а) обмотка

а– с независимым возбуждениемД; б – с параллельным возбуждением

Умашин с параллельным возбуждениемИ(рис. 9.9, б) цепь об-

мотки возбуждения E1–E2 соединяется параллельно с цепью якоря

A1–A2. В этом случае величина тока возбуждения IВ во много раз меньше величины тока якоря (0,05 ÷ 0,01)IЯ, а напряжение U между выводами цепей якоря и возбуждения одно и то же. Следовательно,

сопротивление обмотки возбуждения RВпар должно быть относительно велико. Поэтому для получения необходимой МДС Fпар = wпарIЯ параллельная обмотка возбуждения машины имеет большое число вит-

ков wпар из тонкого провода и, следовательно, значительное сопротивление RВпар. Для таких машин, работающих в системе большой мощности, характерно постоянство главного магнитного потока и его небольшая зависимость от условий нагрузки машины. ЯЯ

234