Часина 4. Реакція якоря машини постійного струму Магнітне поле машини при навантаженні. Поперечна та повздовжня реакції якоря.

Коли машина працює вхолосту, магнітне поле індуктора симетричне відносно осі її полюсів. Картина цього поля в двополюсній машині показана на рис. 4.1а,

Відключимо тепер обмотку збудження, а через якір, щітки встановлені умовно на лінії геометричної нейтралі 1-1 (тобто замикають секції, що знаходяться на цій лінії, як зображено на рис.3.4) пропустимо струм. Поле, яке створюється даним струмом, буде симетричним відносно лінії геометричної нейтралі (рис 4.1б) Отже, якір по обмотці якого тече струм є електромагнітом, і його вісь перпендикулярна осі головних полюсів.

В умовах реального навантаження поле індуктора та якоря утворюють результуюче поле, яке можна отримати накладанням обох колів, показаних на рис. 4.1а і б. Характер цього поля представлений на рис.4.1в, де стрілками вказані напрями обертання якоря в режимі генератора (Г) і двигуна (Д).

Вплив поля якоря на поле індуктора називається реакцією якоря. При. встановленні щіток умовно на лінії геометричної нейтрала 1-1 (див. рис. 4.1) мас місце поперечна реакція якоря, та як магнітний потік якоря направлений впоперек поля головних полюсів.

Як видно з рис.4.1в, поперечна реакція якоря послаблює поле індуктора під одним краєм полюса і посилюється під іншим. Внаслідок цього вісь результуючого поля 2-2, яку називають лінією фізичної нейтралі, повертається на кут р в генераторі у напрямку обертання якоря, а у двигуні – навпаки. Її положення на площині креслення непостійне і залежить від значення реакції якоря, тобто кутзбільшується або зменшується разом зі струмом якоря.

Якщо щітки на рис.4.1б уявно повернути на 90°, то вісь поля якоря співпадає з віссю полюсів. В цьому випадку буде мати місце повздовжня реакція якоря. Вона може намагнічувати якщо щітки на рис.4.16 повернути проти годинникової стріл-

Рис.4.1. Магнітні поля індуктора (а), якоря (б) і результуюче (в) при встановленні щіток умовно на лінії геометричної нейтралі

ки, або розмагнічувати - при повороті щіток у зворотній бік.

Індукована при цьому ЕРС на щітках машини буде рівна нулеві, тому практично такий випадок є нереальним. Однак якщо в результаті неточного збирання або внаслідок інших причин щітки будуть зміщені з їх умовного положення на геометричній нейтралі, то буде мати місце як поперечна так і повздовжня реакції якоря.

У сучасних тягових електричних машинах щітки звичайно встановлюють так, щоб вони замикали секції обмоток, що знаходяться на лінії геометричної нейтралі. У цьому випадку має бути тільки поперечна реакція якоря, котрій приділимо особливу увагу.

4.2 Лінійне навантаження та мрс якоря

Найважливішою характеристикою, яка визначає ступінь використання машини, її струмове завантаження, є лінійне навантаження якоря. Якщо число провідників якоряа струм в кожному провіднику (в паралельній гілці) -, то лінійне навантаження

(4.1)

Величина А, яка вимірюється в амперах на одиницю довжини, кола якоря, обмежується в першу чергу умовами нагріву якоря і досягає значень А/м.

Визначимо МРС якоря, вважаючи, що його провідники рівномірно розподілені по колу. На рис.12 зображена розвернута машина на подвійній довжині полюсного поділу. Лінії поля якоря розміщені симетрично відносно середньої точки кожної області струму одного напряму. Нехай одна з таких ліній знаходиться на відстані х від середньої точки, тоді утворений нею контур охоплює повний струм

ампер-провідників, і МРС для цієї лінії дорівнює

(4.2)

Звідси випливає, що МРС якоря на довжині полюсного поділу змінюється лінійно (лінія 1-1 нарис. 4.2). На осі полюса і. Максимуму МДС якоря досягає на лінії геометричної нейтралі () і на пару полюсів (два зазори):

(4.3)

а один полюс (один зазор)

(4.4)

Рис.4.2 Лінії МРС і індукції якоря в малині без додаткових полюсів

Під краєм полюсеого наконечника МРС [аналогічно (4.4)]

(4.5)

Якщо магнітним опором сталі з опором повітряного проміжку знехтувати, то лінія індукції в межах полюсної дуги повторить лінію; при відповідному виборі масштабу вони співпадуть.

Дійсно, в цьому випадку

де - значення повітряного проміжку на відстаніх від середньої точки. Звідси

(4.6)

тобто індукція поля якоря в точці з координатою х обернено пропорційна повітряному проміжку в цій точці. В між полюсному просторівнаслідок збільшення довжини магнітних силових ліній в повітрі індукція різко зменшиться, тому і лінія 2 прийме сідлоподібну форму.