
Дискретно-полевые модели электрических машин. Часть I II
.pdf
Рис. 11.1. Фрагмент обмоток статора
Величины магнитной проницаемости среды µ′ , заполняющей
немагнитный зазор, находится из условия инвариантности МДС воздушного зазора и зубцовой зоны магнитопровода статора:
Hδδ+ H Z hZ = Hэδ. |
(11.2) |
Выражая напряжённость магнитного поля через значения магнитной индукции и полагая, что магнитный поток зубцового деления проходит через зубец статора, получим
|
H э |
= |
|
Bδ |
, |
(11.3) |
|||
|
|
′ |
|||||||
|
|
|
|
|
µ µ0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
Z |
h |
−1 |
|
|
где |
µ′ = 1 |
+ |
|
|
Z |
|
, |
(11.4) |
|
|
bZ δµZ |
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||
382 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|


Рис. 11.3. Характеристика холостого хода
Остаточная ЭДС двигателя моделируется остаточным током возбуждения, величина которого определяется по кривой размагничивания ферромагнитного материала ярма статора.
Если генератор работает под нагрузкой, то по обмотке якоря протекает ток, создающий магнитное поле якоря, которое, как известно, вызывает искажение основного магнитного поля. На рис. 11.4 показано распределение магнитной индукции по длине в режиме холостого хода (кривая 1) и при протекании тока по обмотке якоря (кривая 2). Кривая магнитной индукции искажена: её величина возрастает в направлении вращения якоря.
Кроме того, в отличие от явнополюсных машин, за счёт магнитного поля якоря в значительной мере изменяется магнитная индукция в межполюсном пространстве. Такое явление характерно и для явнополюсных машин постоянного тока. Однако вследствие большого воздушного зазора в этой зоне магнитная индукция имеет малую величину при тех же значениях МДС якоря. На линии геометрической нейтрали магнитная индукция отлична от нуля, и нейтраль занимает новое пространственное положение – физической нейтрали.
386

Рис. 11.4. Распределение магнитного поля МПТРО вдоль расточки статора под нагрузкой
В МПТРО также происходит изменение пространственного положения геометрической нейтрали, но магнитная индукция вследствие малости воздушного зазора большая по величине.
На рис. 11.5 приведены те же зависимости, но при включении последовательно с якорем обмотки дополнительных полюсов. Проводники этой обмотки расположены в межполюсном пространстве и поэтому её влияние на величину магнитного поля машины незначительно. Для устранения отрицательного действия реакции якоря
вмашинах постоянного тока большой мощности применяют компенсационную обмотку, создающую МДС, равную по величине и противоположную по знаку МДС реакции якоря.
Компенсационная обмотка включается последовательно с обмоткой якоря для того, чтобы её МДС изменялась в соответствии с МДС реакции якоря при любых величинах нагрузки. В явнополюсных машинах постоянного тока компенсационная обмотка закладывается
впазы, расположенные на полюсных наконечниках. Компенсация поля якоря происходит, таким образом, на всей части полюсного
387

Рис. 11.5. Распределение магнитного поляМПТРО поднагрузкой при включенииобмоткидополнительных полюсов
деления за исключением межполюсного пространства. В МПТРО компенсационная обмотка должна компенсировать поле якоря на протяжении всего полюсного деления. Поэтому проводники компенсационной обмотки укладываются во все пазы статора, включая межполюсное пространство.
Следует отметить, что такая же ситуация характерна и для асинхронных машин. Однако в данном случае магнитное поле ротора компенсируется не за счёт компенсационной обмотки, а за счёт протекания соответствующей части тока по обмотке статора.
На рис. 11.6 показано распределение магнитной индукции вдоль расточки статора при включении обмоток дополнительных полюсов и компенсационной обмотки при незначительной недокомпенсации. Магнитное поле в этом случае практически не отличается от поля
врежиме холостого хода. При полной компенсации поля якоря, когда сумма МДС компенсационной обмотки и обмотки дополнительных полюсов равна МДС обмотки якоря, распределение магнитной индукции под нагрузкой полностью соответствует её распределению
врежиме холостого хода (кривые 1 и 2 сливаются). Такой режим обеспечивает нормальную работу генератора под нагрузкой.
388

Рис. 11.6. Распределение магнитного поля МПТРО под нагрузкой при включении обмотки дополнительных полюсов и компенсационной обмотки
Внешняя характеристика генератора рассчитывается по значениям ЭДС при неизменном токе возбуждения и переменным значениям тока якоря 0 < Ia < Iа max и представлена на рис. 11.7.
При слабом насыщении машины и компенсации магнитного потока якоря внешняя характеристика имеет практически линейный характер. Изменение напряжения генератора при изменении тока якоря от нуля до номинальной величины составляет 11,15 %.
Рис. 11.7. Внешняя характеристика генератора с включением компенсационной обмотки и обмотки дополнительных полюсов
389