Синхронные машины. Машины постоянного тока
Методическое пособие - Физика
Другие методички по предмету Физика
о сложения ординат кривых Bв = f(x) и Baqx = f(x). Как видно из рис.2.24, в, максимум индукции Bмакс имеет место под краями главных полюсов.
Реакция якоря, таким образом, оказывает следующее влияние на магнитное поле машины:
а) физическая нейтраль 00 (см. рис.2.22) смещается относительно геометрической нейтрали 00 на некоторый угол ?;
б) искажается кривая распределения индукции Bрез = f(x) в воздушном зазоре и возрастает индукция под краями главных полюсов, что ведет к повышению напряжения в секциях, стороны которых проходят зоны с увеличенной индукцией.
Кроме того, как будет показано ниже, результирующий магнитный поток машины при насыщенной магнитной цепи уменьшается.
Размагничивающее действие поперечного поля реакции якоря. Если магнитная цепь машины не насыщена, то кривая результирующей индукции в воздушном зазоре под действием реакции якоря искажается (рис.2.24, в) но площадь ее остается равной площади кривой индукции при холостом ходе (рис.2.24, а).
Рис.2.24 Распределение индукции в воздушном зазоре машины постоянного тока:
аот обмотки возбуждения, б от обмотки якоря, в-результирующее
Следовательно, результирующий поток Фрез при нагрузке будет равен потоку Фв при холостом ходе. Однако при насыщенной магнитной цепи реакция якоря будет уменьшать поток Фрез. Чтобы установить влияние м.д.с. Faq на величину потока Фреэ, рассмотрим зависимость результирующей индукции Bрез в воздушном зазоре от результирующей м.д.с. Fpeзx = Fв Faqx, действующей в некоторой точке х зазора (рис.2.25).
Примем, что в машине насыщены только зубцы якоря. Тогда м.д.с Fв будет расходоваться на преодоление магнитного сопротивления одного воздушного зазора и одного зубцового слоя. В точках, лежащих пол серединой полюсов, эта м.д.с. создает индукцию Bср = Bв, так как в этих точках м.д.с. Faqx = 0. По мере приближения к одному из краев полюса, например к правому, у полюса N (см. рис.2.24, в) индукция Bрез будет возрастать до величины Bпрx, так как здесь действует м.д.с. Fв + Faqx; при приближении к другому краю этого полюса (в данном случае к левому) индукция будет уменьшаться до Влевх, так как здесь действует м. д. с. FвFaqx. Однако из-за нелинейного характера зависимости Bpeз=f(x) прирост индукции ?Bпрx у правого края полюса будет меньше, чем снижение индукции ?Bлевx. у левого края, вследствие чего результирующий поток машины уменьшится [см. косую штриховку в кривой индукции Bрез = f(x) на рис.2.24, в].
Рис.2.25 Определение размагничивающего действия поперечного поля реакции якоря
Хотя снижение магнитного потока под действием м.д.с. якоря обычно невелико и составляет всего 13%, это существенно сказывается на характеристиках генераторов постоянного тока и приводит к уменьшению э.д.с. Е машины при нагрузке по сравнению с э.д.с. Е0 при холостом ходе.
Если машина работает при небольших токах возбуждения, т.е. на прямолинейной части кривой намагничивания, то редакция якоря размагничивающего действия не оказывает. Аналогичный эффект будет и при очень большом насыщении, когда машина снова работает на прямолинейном участке кривой намагничивания.
Реакция якоря при сдвиге щеток с геометрической нейтрали. В этом случае окружность якоря с обмоткой можно разделить на четыре зоны (рис.2.26). Две из них, охватывающие стороны секций в пределах угла 2?, образуют продольную м.д.с. Fad
Fad = (2a/n) A;(2.13)
две другие, охватывающие стороны секций в пределах угла (?2а), поперечную м.д.с.
Fa9 = [(n 2a)/n] A. (2.13a)
Рис.2.26 Возникновение продольной (а) и поперечной (б) м. д. с. якоря при сдвиге щеток с геометрической нейтрали
Продольная м.д.с. Fad создает продольный поток Фаd, который может сильно увеличивать или уменьшать результирующий магнитный поток машины Фрез в зависимости от того, совпадает м.д.с, Fad с м.д.с. Fв или направлена против нее. Направление определяется тем, в какую сторону сдвинуты щетки. Если щетки сдвинуты по направлению вращения генератора или против направления вращения электродвигателя, то продольная м.д.с. Fad размагничивает машину. При сдвиге щеток в обратном направлении м.д.с. Fad подмагничивает машину. Свойство продольной м.д.с. Fad изменять результирующий магнитный поток Фрез используется в некоторых специальных машинах, например в электромашинных Усилителях с поперечным полем. Поперечная м.д.с. Faq создает магнитный поток Фaq; она действует на поток Фрез так же, как и при расположении щеток на геометрической нейтрали.
2.6 Круговой огонь на коллекторе
При эксплуатации машины постоянного тока на коллекторе иногда возникает электрическая дуга или множество мелких электрических разрядов. Это явление называют круговым огнем.
Причиной возникновения кругового огня является чрезмерно высокое напряжение между смежными коллекторными пластинами.
Если напряжение между смежными пластинами превышает 25 В, то между этими пластинами возможно появление короткой электрической дуги.
При работе машины постоянного тока смежные коллекторные пластины могут оказат