Электродвижущая сила якоря

, где: ,

где: n – частота вращения, об/мин.,

– магнитный поток одного полюса,

– количество пар полюсов,

– число параллельных ветвей,

– общее число проводников якоря.

ЭДС якоря МПТ пропорциональна скорости вращения якоря и магнитному потоку полюса машин.

Электромагнитный момент

, где: .

Электромагнитный момент МПТ пропорционален току якоря и результирующему потоку полюса машин

Реакция якоря

В МПТ существует только основной магнитный поток , создаваемый обмоткой возбуждения полюсов и симметричной их осевой линии.

Щётки располагаются на геометрической нейтрали, то есть линии, проходящей через центр якоря и проводники обмотки, ЭДС в которых равна нулю. Геометрическая нейтраль перпендикулярна осевой линии полюсов (Рис. 2а).

Рис. 2. Магнитные поля:

а – полюсов; б – якоря; в - результирующее

Если к обмотке генератора присоединена нагрузка , то по обмотке якоря протекает ток якоря , который создаёт магнитный поток якоря который направлен по линии расположения щёток и перпендикулярен основному магнитному потоку, и называется поперечным магнитным потоком (Рис. 2б). Влияние магнитного потока якоря на основной магнитный поток называют реакцией якоря. В результате магнитное поле искажается. Это искажение означает резкое увеличение магнитной индукции у одного края полюсов и уменьшение - у другого. В результате магнитный поток становится несимметричным по отношении к осевой линии полюсов (Рис. 2в).

В проводниках, находящихся в точках с повышенной магнитной индукцией большая ЭДС, что приводит к увеличению разности потенциалов между соседними пластинами коллектора и к возникновению искрения «дугового огня» на коллекторе. Реакция якоря уменьшает ЭДС якоря.

В машинах большой (500 кВт) и средней мощности для компенсации реакции якоря применяют специальную компенсационную обмотку, расположенную в пазах главных полюсов так, что её магнитный поток был противоположен магнитному потоку якоря . Применяют также добавочные полюса, катушки которых включают последовательно в цепь якоря. Магнитный поток добавочных полюсов должен быть направлен навстречу магнитному потоку якоря .

Отрицательное влияние реакции якоря в машинах малой мощности можно уменьшить, сдвигая щётки на физическую нейтраль(ФН) по направлению вращения якоря у ГПТ, против направления вращения у ДТП.

Физическая нейтраль – это линия, проходящая через центр якоря и проводники обмотки якоря, в которых индуцируемая результирующим магнитным потоком ЭДС равна нулю, поворачивается на угол относительно геометрической нейтрали ( в сторону опережения у Г, отставания у Д). При ХХ физическая нейтраль совпадает с геометрической.

Искрение может возникнуть при неровной поверхности коллектора, плохом закреплении щеток в щёткодержателях, неправильном выборе давления пружины на щётку и т. д. Недопустимо вращение якоря в направлении противоположном указанному на корпусе МПТ.

Ещё одной причиной искрения может быть неудовлетворительная коммутация. Коммутацией называется процесс переключения секций обмотки якоря из одной параллельной ветви в другую. При переходе через геометрическую нейтраль коммутируемая секция замыкается щёткой накоротко, а затем размыкается. Этот процесс совершается быстро и непрерывно при помощи вращающегося коллектора и неподвижных щёток. Каждая секция обладает индуктивностью , активным сопротивлением и ёмкостью , которую можно представить включенной между пластинами коллектора (рис.3).

Рис. 3

В коммутируемой секции при вращении якоря наводится ЭДС от поля якоря, при замыкании коммутируемой секции щётками. ЭДС вызывает в ней ток , который при размыкании прерывается. По первому закону коммутации ток в момент размыкания секции не может изменяться мгновенно, поэтому ёмкость продолжает заряжаться. Напряжение на ёмкости возрастает и происходит пробой воздушного слоя в виде искрового разряда. При вращении якоря образуется «круговой огонь», в результате которого происходит выгорание пластин коллектора. Для его ликвидации применяют добавочные полюса. В этом случае ЭДС добавочных полюсов компенсирует ЭДС якоря .