Синхронные машины. Машины постоянного тока
Методическое пособие - Физика
Другие методички по предмету Физика
м пазу уменьшает скорость изменения тока в секциях рассматриваемого паза. В течение времени Тп, когда происходит коммутация секции только n-го паза, скорость изменения тока iп максимальна и равна (diп/dt)n = Avа/?с.
Когда начинается процесс коммутации в секциях последующего (n+1) го паза, скорость изменения тока снова замедляется:
(2.54б)
Токи между пазами, в которых находятся коммутируемые секции, распределяются соответственно величинам коммутирующих э.д. с. и количеству секций, находящихся в режиме коммутации. Распределение токов между короткозамкнутыми секциями одного паза определяется в основном их активными сопротивлениями, включая сопротивление щеточного контакта. Оно носит в значительной мере случайный характер (рис.2.36, б), что объясняется нестабильностью щеточного контакта.
В рассматриваемом случае величина остаточного тока, возникающего при нарушениях коммутации,
,
а электромагнитная энергия, выделяющаяся на дуге при искрении, связанном с разрывом остаточного тока,
.
Способы улучшения коммутации. В современных машинах основным средством улучшения коммутации является применение добавочных полюсов, при помощи которых в коммутационной зоне создается магнитное поле, индуктирующее коммутирующую э.д.с. ек.ср требуемой величины. Только в машинах малой мощности (менее 300 Вт) удается обойтись без добавочных полюсов.
Рис.2.37 Сдвиг щеток с геометрической нейтрали (а) и кривая результирующего магнитного поля в зоне установки щеток (б)
Создание коммутирующей э.д.с. путем сдвига щеток с геометрической нейтрали 00 на некоторый угол ? за физическую нейтраль (рис.2.37), так чтобы коммутируемые секции оказались в зоне действия магнитного поля с индукцией Врез требуемой величины и направления, применяется крайне редко. В этом случае удается добиться безыскровой работы машины только для одного направления вращения и при одной определенной нагрузке. Изменять же сдвиг щеток в зависимости от направления вращения и режима работы машины практически очень сложно.
Добавочные полюсы устанавливают между главными полюсами (рис.2.38). Они создают в зоне коммутации магнитное поле с индукцией Вк такой величины, чтобы при вращении якоря в коммутируемых секциях индуктировалась э.д.с. ек.ср = ер.ср.
Рис.2.38 Расположение добавочных полюсов в машине:
1 добавочные полюсы, 2 обмотка добавочных полюсов, 3 обмотка возбуждения, 4 главные полюсы
Обмотку добавочных полюсов включают последовательно в цепь якоря, а магнитную систему выполняют ненасыщенной. Поэтому коммутирующая э.д.с. ек.ср оказывается пропорциональной току якоря и его линейной скорости va, которая в свою очередь пропорциональна частоте вращения:
.(2.55)
Следовательно, э.д. с. ек.ср изменяется по такому же закону, как и реактивная э.д. с:
.(2.56)
Поэтому если осуществить взаимную компенсацию э.д.с. ер.ср + ек.ср = 0 для какого-то одного режима работы, то их компенсация автоматически обеспечивается и при других режимах. Полярность добавочных полюсов зависит от направления вращения и режима работы машины. В генераторном режиме полярность добавочного полюса должна быть такой же, как у следующего за ним по направлению вращения главного полюса; в двигательном режиме как у предшествующего ему по направлению вращения главного полюса.
Сердечники добавочных полюсов изготовляют обычно массивными из стальной поковки, хотя иногда применяют и шихтованные, из листов электротехнической стали. Последнее делается в тех случаях, когда в токе якоря имеются переменные составляющие (двигатели пульсирующего тока и т.д.), для того чтобы и э.д.с. ек тоже имела переменные составляющие, пропорциональные току якоря.
Величина индукции Вк под добавочным полюсом обычно мала, так как мала и средняя величина коммутирующей э.д.с. ек.ср =3 10 В.Однако м.д.с. обмотки добавочных полюсов должна быть очень большой, так как она направлена против поперечной составляющей Faq = ?A м.д.с. реакции якоря. Поэтому обмотка каждого полюса должна иметь м.д.с.
,(2.57)
где Вкиндукция в воздушном зазоре под добавочными полюсами, которая вычисляется по (2.55) при условии |ек.ср|; = |ер.ср|; ?доб и k?добвеличина и коэффициент воздушного зазора под добавочными полюсами.
При расчете м.д.с. добавочных полюсов обычно не учитывается возможность получения несколько ускоренной коммутации, так как требуемое ускорение достигается регулировкой воздушного зазора при наладке машины.
Из-за значительной величины м. д. с. Fдo6 поток рассеяния добавочного полюса очень велик и превышает в 24 раза полезный поток, замыкающийся через якорь. Для уменьшения потока рассеяния, который может вызвать насыщение сердечника добавочного полюса, в крупных машинах делают второй зазор ?доб2 (рис.2.39, а), устанавливая диамагнитные прокладки между сердечником полюса и ярмом. В этом случае
,(2.58)
где Bк1 и Вк2индукции в основном и втором зазорах; k?доб1 соответствующий коэффициент воздушного зазора; ?доб1 и ?доб2величины этих зазоров.
При наличии компенсационной обмотки требуемая м.д.с. добавочного полюса резко уменьшается, так как м. д. с. компенсационной обмотки Fк.?/p>