Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Электрические машины (лекции).doc
Скачиваний:
36
Добавлен:
17.04.2019
Размер:
4.88 Mб
Скачать

3.7.5. Определение реактивной эдсer

- это выражение для самоиндукции, но мы примем это выражение для реактивной ЭДС, учитывая разность в коэффициенте L. Это запись мгновенной ЭДС.

Среднее значение ЭДС , где Lcкоэффициент самоиндукции, определение его связано с рядом сложностей. Напомним, что индуктивность секции определяется ее потокосцеплением, т.е. произведением потока на число сцепленных с ним витков, когда по секции протекает ток в 1 ампер.

В основу определения Ls положено понятие об удельной магнитной прово­димости, под которой понимают число потокосцеплений на единицу длины секции, состоящей из одного витка, по которой протекает ток в один ампер. , , где Wcчисло витков секции, тогда , поток секции .

Рис. 65.

Определим проводимость секции. На длине l может быть проводимость пазовая и зубцовая. И еще есть лобовая проводимость.

Проводимость секции

, где удельная приведенная магнитная проводимость.

Это было бы справедливо, если бы в пазу лежала только одна секция, но в пазу лежит еще другая активная сторона другой секции, т.е. здесь будет взаимоиндукция. Надо учесть влияние взаимоиндукции.

эта часть удваивается, тогда

.

Перейдем к определению реактивной ЭДС

где Wc  число витков секции, период коммутации , , домножим на , тогда , где  линейная скорость на окружности якоря, величина , окончательно реактивная ЭДС

, где A  линейная нагрузка. гн/м.

ЭДС от внешнего поля  ek

, где Bk, lk  индукция Bk в зоне коммутации и длина lk также в зоне коммутации.

3.7.6. Способы улучшения коммутации

Идея улучшения коммутации сводится к тому, чтобы криволинейную коммутацию, привести к прямолинейной, а для этого необходимо, чтобы добавочный ток iдоб был равен нулю.

. Уменьшить ток iдоб можно, попытавшись увеличить сопротивление r1+r2, теоретически это возможно, но через эти сопротивления проходит и основной ток машины, что увеличит потери напряжения и нагрев пластин. Значит этим путем идти нельзя. Кроме того, марку щеток выбирают в зависимости от плотности тока и скорости вращения коллектора. Обычно для машин постоянного тока используют графитные или электро­графитные щетки. Поэтому сопротивления r1+r2 определяются выбранной маркой щеток.

Уменьшить добавочный ток iдоб можем за счет уменьшения реактивной ЭДСer.

. Уменьшая любую величину, мы уменьшаем er, но больших результатов не получим, к примеру, если уменьшим линейную нагрузку A, то это приведет к увеличению габаритов. Уменьшение скорости вращения приведет к такому же результату.

Можно уменьшить число витков в секции  Wc, но опять таки сильно уменьшить Wc нельзя, так как от Wс зависит наводимая ЭДС якоря. Остается последнее – уменьшить .

.

Д ля уменьшения используют обмотки с укороченным шагом, либо используют ступенчатую обмотку, рис.66 а, б.

Рис. 66 а. Рис. 66 б.

За счет укорочения шага, рис.66 а, активные стороны секций расположены в разных пазах, это приводит к тому, что ЭДС взаимной индукции в них не будет. Частично этот же результат получен при ступенчатой обмотке. Но и здесь большого эффекта достичь нельзя.

Наиболее рациональным средством в приближении коммутации к прямолинейной, т.е. при iдоб=0, является достижение равенства er=ek, т. е. необходимо получить ek=er, которые скомпенсируют друг друга и сведут добавочный ток iдоб=0.

При этом улучшение коммутации производят двумя методами:

  1. За счет сдвига щеток с нейтрали,

  2. За счет уменьшения добавочных полюсов.

1 . Улучшение коммутации за счет сдвига щеток с нейтрали, рис. 67 а, б, в

Если щетки установлены на геометрической нейтрали, то секция, подойдя к пластине (1), начнет коммутировать. От скорости изменения тока в секции в ней наведется реактивная ЭДС. Кроме того, секция коммутирует во внешнем поле той же полярности. Поэтому в секции наведется ЭДС ek того же знака, что и ЭДС er. Если щетки сдвинуть на физическую нейтраль, то секция начнет коммутировать, подойдя к пластине (2), и в ней наведется ЭДС er, а ЭДС ek будет равна нулю, т.к. индукция B в точке 2 равна нулю. Затем, если сдвинуть щетки за физическую нейтраль, то секция начнет коммутировать, дойдя до пластины (3), и в ней появится ЭДС er, а индукция B в этом положении будет иметь противоположный характер, и наводимая ЭДС ek будет противоположна ЭДС er. Сдвинув щетки на соответствующий угол, можно получить полную компенсацию er и ek и тем самым свести ток iдоб =0 и привести коммутацию к прямолинейной. Этот способ улучшения коммутации применим только тогда, когда нагрузка генератора практически постоянная. В практике нагрузка, как правило, переменная. Поэтому для улучшения коммутации используют второй способ.

2. Улучшение коммутации за счет установки добавочных полюсов

Дополнительные полюса устанавливают на геометрической нейтрали. Количество их равно числу главных полюсов. Это простое и целесообразное решение. Все современные машины постоянного тока снабжены дополнительными полюсами.

Рис. 68.

Идея улучшения коммутации сводится к следующему:

Секция идет от южного полюса. Дойдя до щетки на нейтрали, секция начнет коммутировать и в ней наведется от скорости изменение тока ЭДС . Дополнительный полюс своим потоком наведет в коммутируемой секции ЭДСek. Для того, чтобы ЭДС ek была встречно с ЭДС er, необходимо, чтобы секция коммутировала в зоне противоположной полярности, т.е. полярность дополнительного полюса должна быть северной (N).

Обмотка дополнительного полюса включается последовательно с якорем. Это делается для того, чтобы с увеличением тока якоря одновременно изменялись ЭДС er и ek.

Для того, чтобы BkIa, необходимо, чтобы дополнительные полюса должны быть ненасыщенные и набираться из пакета листов электротехнической стали.

Определение числа витков дополнительного полюса

Число витков дополнительного полюса выбирается исходя из равенства ЭДС er=ek.

обычно llk, тогда Bk= . Исходя из индукции Bk, ведется расчет числа витков дополнительного полюса.

Намагничивающая сила дополнительных полюсов складывается из двух частей:

  1. Первая часть должна создать индукцию Bk,

  2. Вторая часть должна компенсировать реакцию якоря, обычно эта часть больше.

Fq=Faq+Fg=A+2 ,

где g, Kg – зазор под дополнительным полюсом,

Kg – коэффициент зазора.

Намагничивающая сила дополнительных полюсов

Fg=2IaWg, откуда Wg= .

Задавшись током Ia определяем линейную нагрузку А, а по А определяем Вk и Fg.

На практике для наладки коммутации снимают кривые безискровой коммутации и по ним производят коррекцию числа витков Wg или изменяют зазор g для того, чтобы коммутацию была прямолинейна.