4.4. Эдс якоря

В каждом витке обмотки вращающегося якоря возникает переменная ЭДС . Ее частотаf=, как для синхронной машины. Вычислим среднее значение ЭДС витка за полпериодаТ/2, что соответствует половине оборота якоря, причем поток Ф, сцепленный с витком, изменяется от +до -.

,

т.к. поток неподвижен, то , и окончательно имеем.

Э.д.с. обмотки якоря будет равна ЭДС любой параллельной ветви обмотки. Если обмотка якоря состоит из N проводников, образующих витков и разделена щетками на2а параллельных ветвей, то в каждой параллельной ветви будетвитков. Следовательно:

.

.

Э.д.с. якоря пропорциональна скорости вращения якоря и магнитному потоку полюса.

4.5. Элетромагнитный момент м.П.Т

Этот момент будет тормозным в режиме генератора и вращающим в режиме двигателя. Выражение для момента М можно получить на основании закона Ампера.

F=B∙I∙L∙sin α. (α=B^I).

В эл. магнитных машинах α=90º, тогда: F=B∙I∙L, где L – активная длина проводника в пазу. Среднее значение силы на проводник получим, если возьмем , причем

I=.

. Умножив на плечо(D – диаметр якоря), получим:

.

Если обмотка якоря содержит N проводников, то эл.магнитный момент М.П.Т. будет: (*)

выразим через поток полюса Фи число его полюсов: , откуда=подставим в (*):М=.

; .

4.6. Реакция якоря, коммутация г.П.Т

След плоскости, проходящей через ось якоря, перпендикулярно оси главных полюсов, называется геометрической нейтралью. По ней обычно устанавливают щетки. След плоскости, проходящей через ось якоря перпендикулярен результирующему потоку Ф, называется физической нейтралью.

В ненагруженной машине () существует только продольный поток главных полюсов, появляется поток якоря,который будет поперечным по отношению к.

В первом приближении можно представить себе как магнитный поток соленоида, ось которого совпадает с геометрической нейтралью. Поперечный потокнакладывается на продольный, и создается результирующее поле машиныФ. Оно получается искаженным, усиленным под сбегающим краем полюса и ослабленным под набегающим (по отношению к вращающемуся витку).

Воздействие потока якоря на поток главных полюсови называется реакцией якоря. Это воздействие приводит к смещению физической нейтрали по отношению к геометрической на некоторый угол α по направлению вращения у генераторов и против вращения – у двигателей. Это видно из следующей векторной диаграммы. Реакция якоря оказывает неблагоприятное действие на работу Г.П.Т.

1). При искажении поля увеличивается насыщенность главных полюсов (как бы уменьшается сечение S). В результате возрастает и уменьшается, а вместе с ним и индуктиров. ЭДС.

2). Смещение физической нейтрали на угол α ухудшает коммутацию машины. Коммутацией называется процесс переключения секций обмотки якоря из одной параллельной ветви в другую и связанные с этим явления, например, искрение между щетками и коллектором. При таком переключении ток в коммутируемой секции меняет свое направление на обратное и возникает ЭДС самоиндукции.

.

Кроме того, из-за наличия реакции якоря, в районе геометрической нейтрали, где расположены щетки, возникает значительное магнитное поле, и в переключаемой секции, добавочно к , возникает ЭДС вращения, т. называется коммутирующая ЭДС.

Т – период коммутации. В зависимости от соотношения между и, различают следующие виды коммутации:

1). Линейная, если +=0 (кривая 1).

2). Замедленная, если +>0 (кривая 2).

3). Убыстренная, если +<0 (кривая 3).

Для правильной работы Г.П.Т. желательна линейная коммутация, здесь отсутствует искрение. Для уменьшения влияния реакции якоря существует несколько способов:

1). Если нагрузка Г.П.Т. стационарна, то с помощью траверсы можно повернуть систему щеток в положение физической нейтрали и добиться наименьшего искрения.

2). Если нагрузка меняется от режима к режиму, то все время поворачивать систему щеток неудобно, поэтому их оставляют на геометрической нейтрали, а для улучшения коммутации применяют дополнительные полюса, располагаемые между главными полюсами по нейтрали. Они действуют своим магнитным потоком навстречу , их О.В. включается последовательно с обмоткой якоря. Этим достигается автоматическое компенсирующее действие, но только в зоне коммутирующих секций.

3). В машинах большой мощности искажение поля очень сильное, напряжение между отдельными витками, а значит, между соседними пластинами коллектора, достигает 40 вольт и выше.

Это приводит к пробою изоляции пластин, круговому огню и выходу коллектора из строя. В таких случаях применяют компенсационную обмотку, проводники которой располагают в продольных пазах башмаков. Она также включается последовательно с обмотки якоря и своим потоком действует навстречу в любой точке окружного якоря. Наличие этой обмотки не исключает дополнительных полюсов.