3. Магнитное поле и параметры обмотки якоря. Продольная и поперечная реакция якоря.

Если в обмотке якоря появляется ток, то появляется собственное поле обмотки якоря ― поле реакции якоря. В МПТ это поле было поперечным: ЭДС в обмотке якоря это поле не наводило, в отличии от СМ. В СМ поле реакции якоря оказывает большое влияние на работу СМ. Оно наводит поле в обмотке якоря, т. к. поле вращается вместе с полем ОВ (т.е. поле наводится не только током возбуждения). Направление поля реакции якоря определяется характером тока в якоре (активный, акт―инд, акт―емк), т. е. углом сдвига между током якоря и ЭДС.

Рассмотрим три случая. а) :

Максимальное ЭДС наводится в фазе А (в рассматриваемый момент времени), т.к. фаза А под серединой полюса и там индукция максимальна. Угловая скорость вращения ротора:

Ток в фазах a, b, c:

Направления токов определяются по правилу правой руки: в ладонь, 4 пальца по скорости. Ток совпадает с ЭДС ( ). Тогда поток этого тока направлен по поперечной оси q (влево): реакция якоря чисто поперечная.

б) : ток отстаёт от ЭДС. Нарисован момент времени через четверть оборота ротора. Это то же, что ротор повернётся на 90 вправо (см. рис.), а ток в статоре будет такой же как и в первом случае, вместе с его потоком, т.е. поток направлен в этот момент времени так же как и в первом случае, но теперь вдоль продольной оси p и встречно потоку ротора. Поэтому в этом случае это продольная размагничивающая реакция якоря.

в) : ток опережает ЭДС. Нарисован момент времени за четверть оборота ротора до ситуации на картинке а. Это то же, что ротор повернётся на 90 влево отн-но. случая а. Поток направлен всё туда же, но теперь он совпадает с потоком поля ротора. Этот случай ― продольная намагничивающая реакция якоря.

В промежуточных случаях удобно прибегнуть методу двух реакций:

Искусственно ток якоря (статора) (и его поток) представляется в виде суммы двух токов, первый из которых создаёт продольную реакцию якоря (продольная составляющая тока или продольный ток якоря), а второй создаёт поперечную реакцию якоря (поперечная составляющая тока или поперечный ток якоря).

О тметим, что это справедливо только лишь когда цепь машины ненасыщенная. Т.е. насыщением мы пренебрегаем.

Амплитуды МДС, создаваемой продольным и поперечным токами:

Где – число фаз.

Их можно рассматривать как составляющие полной МДС: по осям d и q:

Если бы величина зазоров была по всей окружности одинакова и равна его значению под серединой полюсного наконечника, то эти МДС создали бы синусоидальные пространственные волны магнитного поля с амплитудами:

1 – синусоида МДС её амплитуда. -

2 – такой была бы кривая индукции будь зазор всюду одинаковым.

3 – то, как индукция реально распределена

4 – наша аппроксимация индукции синусоидой первой гармоники при разложении кривой 3. Высшими гармониками пренебрегаем.

Вводим и – коэффициенты формы поля для продольной и поперечной реакции якоря.

Основные гармоники полей продольной и поперечной реакции якоря создают потоки реакции якоря:

Подставим

Где – коэффициент насыщения по продольной и поперечной осям, k_об - обмоточный коэффициент - учитывает укорочение шага и распределение обмотки.