Меню

Характер реакции якоря в машине постоянного тока определяется

Реакция якоря машины постоянного тока

Смещение магнитного поля генератора. Под реакцией якоря понимают явление воздействия магнитного поля, создаваемого током якоря, на магнитное поле главных полюсов.

При холостом ходе генератора магнитное поле машины образовано только главными полюсами (рис. 1.10, а). Оно симметрично относительно оси полюсов и его ось совпадает с осью полюсов. Когда генератор работает с нагрузкой, по обмотке якоря протекает ток, который создает свое магнитное поле (рис. 1.10.б), называемое полем якоря. Ось магнитного поля якоря совпадает с линией, соединяющей щетки, т.е. с геометрической нейтралью, и перпендикулярна оси главных полюсов. При вращении якоря распределение тока в проводниках якоря остается неизменным и поле якоря — неподвижным в пространстве. Индукция этого поля пропорциональна току в якоре.

При работе генератора с нагрузкой поле якоря накла­дывается на поле полюсов. В генераторе создаётся результирующее поле (рис 1.10, В), повернутое по направлению вращения якоря на некоторый угол у относительно поля главных полюсов. Физическая нейтральная линия оказывается повернутой на тот же угол относительно геометрической нейтральной линии. При изменении нагрузки индукция поля якоря изменяется, изменяется и угол .

Результаты смещения магнитного поля. Смещение физической нейтральной линии вызывает нежелательные последствия, приводящие к ухудшению работы генератора: Ø уменьшается ЭДС, так как щетки оказываются установленными в точках, между которыми разность потенциалов не максимальная;

Ø переключение проводников обмотки якоря из одной параллельной ветви в другую происходит не на физической нейтрали, а на геометрической, где расположены щетки и где результирующее поле В′ ≠ 0, что, как будет показано в следующем параграфе, приводит к искрению щеток и обгоранию коллекторных пластин;

Ø индукция магнитного поля под полюсами распределяется неравномерно; под краем полюса, на который якорь набегает, она уменьшается, а под краем полюса, с которого сбегает, – увеличивается (штриховая линия на рис. 1.7) настолько, что может создаться насыщение сбегающего края полюса и зубцов якоря. В результате появится продольная размагничивающая составляющая поля якоря, направленная против поля главных полюсов, что также приведет к уменьшению ЭДС якоря. Кроме того, в части проводников, находящихся в зоне магнитного насыщения, наводится значительная ЭДС, которая может вызвать пробой изоляции между соседними коллекторными пластинами и повышенное искрение на коллекторе.

Смещение магнитного поля двигателя. У двигателя постоянного тока при том же направлении тока в якоре направление вращения якоря по сравнению с генератором противоположное (штриховая стрелка на рис. 1.10, в), а картина распределения полей одинаковая. Результирующее поле и физическая нейтральная линия оказываются повернутыми на угол против направления вращения якоря.

Это приводит к нежелательным последствиям: уменьшается вращающий момент двигателя, так как часть проводников параллельной ветви, расположенных между щеткой и физической нейтралью, будет находиться в зоне полюса противоположной полярности – эта часть проводников будет создавать тормозной момент.

Как и у генератора, возможно искрение щеток и обгорание коллектора, а также появление продольного размагничивающего поля.

Способы уменьшения влияния реакции якоря. Наиболее действенным и распространенным средством уменьшения влияния реакции якоря на работу машины является применение дополнительных полюсов. Дополнительные полюсы устанавливаются на геометрической нейтральной линии между главными полюсами (рис. 1.11).

Их обмотка включается последовательно с обмоткой якоря и намотана так, что ее магнитное поле направлено против магнитного поля якоря. В зоне геометрической нейтральной линии создаются условия, благоприятные для безыскровой работы щеток (более подробно этот вопрос рассмотрен в следующем параграфе). Дополнительные полюсы выполняют свои функции во всех режимах работы маши­ны: при изменении нагрузки одновременно изменяются ток и поле якоря, ток и поле дополнительных, полюсов; при переходе машины в режим двигателя одновременно изменяется направление токаи поля якоря и направление тока и поля дополнительных полюсов.

Читайте также:  Регулирования сварочного тока по высок

Для выравнивания индукции под полюсами в быстроходных машинах большой мощности (свыше 80 кВт на один полюс) применяют компенсационную обмотку, которую закладывают в специальные пазы в полюсных наконечниках (рис. 1.12).

Компенсационная обмотка включается последовательно с обмоткой якоря и обмоткой дополнительных полюсов. Магнитное поле компенсационной обмотки всегда направлено навстречу магнитному полю якоря и таким образом оно компенсирует поле якоря в зоне главных полюсов.

В машинах малой мощности (до нескольких сотен ватт) вместо дополнительных полюсов применяют сдвиг щеток с геометрической нейтральной линии. При этом, как будет показано в § 1.7, создаются условия, уменьшающие искре­ние щеток из-за влияния реакции якоря.

Источник

147. Реакция якоря двигателей постоянного тока

При работе электродвигателя магнитное поле якоря действует на магнитное поле полюсов. Следовательно, у двигателей, так же как и у генераторов, наблюдается реакция якоря (фиг. 294). При одном и том же направлении тока в обмотке якоря и той же полярности полюсов направление вращения двигателя обратно направлению вращения генератора. Поэтому реакция якоря у двигателей сопровождается:

1. Размагничиванием сбегающего края и намагничиванием набегающего края полюса. При насыщении магнитной системы результирующий магнитный поток уменьшается, отчего скорость двигателя несколько увеличивается.

2. Ось результирующего магнитного поля сдвигается относительно оси полюсов. Физическая нейтраль смещается в сторону, противоположную вращению двигателя на угол, величина которого зависит от нагрузки двигателя.

3. Щетки, устанавливаемые на физической нейтрали, также должны быть передвинуты по коллектору в сторону, обратную вращению двигателя, в новое положение нейтрали.

При переходе витка обмотки через физическую нейтраль направление тока в витке с помощью коллектора меняется на обратное. В это же самое время коммутируемый виток якорной обмотки замыкается щетками накоротко.

Изменение тока в витке вызывает э. д. с. самоиндукции, стремящуюся задержать изменение тока. Как было указано выше (136), компенсация э. д. с. самоиндукции возможна двумя способами: сдвигом щеток н без сдвига щеток, при помощи дополнительных полюсов. В генераторах щетки приходилось сдвигать по направлению вращения якоря и помещать коммутируемый виток в поле другой полярности. Уменьшение тока в витке генератора, когда виток приближается к зоне коммутации, вызывает э. д. с. самоиндукции, направленную в этот момент по направлению тока или индуктированной э. д. с. той параллельной ветви, в которую входит данный виток. Для уравновешивания э. д. с. самоиндукции необходимо при помощи внешнего магнитного поля создать в коммутируемом витке э. д. с, направленную против э. д. с. самоиндукции (или против индуктируемой э. д. с. той параллельной ветви, в которую входит данный виток). Выше мы видели, что ток в обмотке якоря при работе двигателя находят по формуле

Из формулы видно, что направление тока якоря определяется напряжением сети и обратно направлению индуктированной противо-э. д. с. В витке двигателя, пересекающем физическую нейтраль, ток меняет свое направление на обратное. При уменьшении тока в витке возникающая э. д. с. самоиндукции стремится препятствовать изменению тока и направлена в этот момент в сторону протекания тока или обратно противо-э. д. с. Для уравновешивания э. д. с. самоиндукции в коммутируемом витке двигателя при помощи внешнего магнитного поля должна быть индуктирована э. д. с, имеющая направление, обратное э. д. с. самоиндукции или обратное направлению тока, а следовательно, согласное с направлением противо-э. д. с. Поэтому для улучшения условий коммутации щетки двигателей постоянного тока сдвигают против вращения якоря. Для создания безыскровой коммутации и борьбы с реакцией якоря у двигателей применяют те же меры, что и у генераторов постоянного тока, т. е. дополнительные полюса и компенсационную обмотку. В отличие от генераторов у двигателей чередование главных и дополнительных полюсов следующее: за главным полюсом двигателя в сторону вращения якоря следует одноименный дополнительный полюс.

Читайте также:  Переходные процессы в цепи с переменным источником тока

Для двигателей большой мощности с тяжелыми условиями работы, как, например, в подъемных и крановых установках, для шахтных и тяговых двигателей, станков, прокатных станов и т. п. иногда применяют компенсационную обмотку.

5 Апрель, 2009 29952 ]]> Печать ]]>

Источник



ЯВЛЕНИЕ РЕАКЦИИ ЯКОРЯ В МАШИНАХ ПОСТОЯННОГО ТОКА

date image2015-01-22
views image1710

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

При работе генераторов и двигателей без нагрузки (вхолостую) ток в обмотке якоря отсутствует (или весьма мал) и магнитное поле машины возбуждается только МДС обмотки возбуждения (рис 9.8, а). Поле оказывается симметричным относительно оси главных полюсов. В секциях обмотки якоря, находящихся на геометрической нейтрали ГНи замыкаемых щетками накоротко, ЭДС не индуктируется.

Следует обратить внимание на то, что в данном параграфе проводники обмотки якоря расположены условно не в пазах магнитопровода якоря, как это делают на самом деле, а на поверхности якоря; кроме того, условно не показан коллектор, и щетки касаются непосредственно проводников обмотки якоря.

При работе машины с нагрузкой в обмотке якоря возникает ток и магнитное поле машины возбуждается как МДС обмотки возбуждения, так и МДС обмотки якоря.

Рис. 9.8. К пояснению явления реакции якоря

Воздействие МДС обмотки якоря на магнитное поле машины называется реакцией якоря.

Рассмотрим реакцию якоря в наиболее часто встречающемся случае расположения щеток на геометрической нейтрали.

На рис. 9.8, б показано магнитное поле, образованное под действием МДС обмотки якоря, а на рис. 9.8, в— результирующее магнитное поле машины. Указанные на рис. 9.8, в направления токов обмотки якоря соответствуют указанным там же направлениям вращения генератора и двигателя. В случае расположения щеток на геометрической нейтрали возникает поперечная реакция якоря, характеризуемая тем, что ось симметрии поля реакции якоря (рис. 9.8, б) перпендикулярна оси главных полюсов. В результате действия поперечной реакции якоря магнитное поле машины оказывается несимметричным относительно оси главных полюсов (рис. 9.8, в). Под одним краем каждого полюса магнитная индукция увеличивается, под другим уменьшается. Физическая нейтраль ФН,под которой понимают линию, проходящую через ось машины и точки поверхности якоря, где магнитная индукция результирующего поля равна нулю, смещается у генератора по направлению вращения, у двигателей — против направления вращения. При отсутствии тока якоря физическая нейтраль совпадает с геометрической (рис. 9.8, а). В результате действия реакции якоря в секциях обмотки якоря, расположенных на геометрической нейтрали, возникает ЭДС. Между коллекторными пластинами, присоединенными к секциям, находящимся в усиленном магнитном поле главных полюсов, появляется повышенное напряжение, что может привести к возникновению дуги между коллекторными пластинами. Для устранения искажения магнитного поля под полюсами крупные машины, работающие с частыми и значительными перегрузками, снабжаются компенсационной обмоткой. Последнюю закладывают в пазы полюсных наконечников (рис. 9.9) и соединяют последовательно с обмоткой якоря, в результате чего создается магнитное поле в зоне расположения полюсов, противоположное по направлению полю реакции якоря.

Рис. 9.9. К устройству компенсационной обмотки

Влияние поперечной реакции якоря на результирующее магнитное поле зависит от степени насыщения ферромагнитного материала магнитной цепи и значения тока якоря. В общем случае из-за насыщения ферромагнитного материала магнитная индукция под одним краем полюса возрастает меньше, чем уменьшается под другим; в результате магнитный поток машины несколько уменьшается. Однако при нагрузках, на которые рассчитываются машины при нормальных условиях их работы, магнитный поток изменяется на относительно небольшое значение, поэтому влияние поперечной реакции якоря на магнитное поле при расчетах часто не учитывают.

Читайте также:  Хабаровский край пос токи индекс

Источник

Характер реакции якоря в машине постоянного тока определяется

Реакцией якоря называется воздействие магнитного поля, создаваемого током якоря, на магнитное поле главных полюсов машины. В режиме холостого хода ток якоря равен нулю и магнитное поле машины образуется только главными полюсами (рис (а)). Оно симметрично относительно оси главных полюсов и относительно геометрической нейтрали . Если отключить обмотку возбуждения и подключить якорь к источнику питания, то протекающий в обмотке якоря ток создаст магнитное поле, показанное на рисунке (б). Магнитная ось полюсов этого поля совпадает с осью щеток и перпендикулярна оси поля главных полюсов. Вращение якоря не влияет на картину поля якоря, т.к. распределение тока в обмотке якоря остается постоянным. В рабочем режиме машины включены обе обмотки и магнитное поле образуется суммированием обоих полей. В результате ось магнитного поля поворачивается на некоторый угол и на этот же угол поворачивается физическая нейтраль . Так как при одинаковом направлении вращения, направление тока якоря двигателя и генератора разное, то направление магнитного поля якоря и смещение физической нейтрали в этих режимах будет противоположеным. В режиме генератора нейтраль смещается в сторону вращения, а в режиме двигателя – против вращения.

В результате смещения часть проводников параллельной ветви, расположенных между щеткой и нейтралью окажется под полюсом противоположной полярности и будет создавать тормозной момент.

Изменение нагрузки машины будет приводить к изменению тока якоря и соответствующему усилению или ослаблению его магнитного поля. Поэтому угол будет изменяться с нагрузкой.

Помимо смещения нейтрали реакция якоря уменьшает общий магнитный поток за счет того, что поле под главными полюсами искажается. Под одним краем полюса оно ослабляется, а под другим усиливается, но усиление поля в результате насыщения края полюса оказывается меньше ослабления и результирующий магнитный поток уменьшается, что отрицательно сказывается на энергетических показателях машины.

Смещение физической нейтрали оказывает также негативное влияние на процесс коммутации .

Наиболее эффективным средством уменьшения влияния реакции якоря является компенсационная обмотка. Она укладывается в специальные пазы главных полюсов и включается последовательно в цепь якоря. Магнитное поле компенсационной обмотки направлено встречно и, как следует из ее названия, компенсирует магнитное поле якоря. Ток компенсационной обмотки равен току якоря, поэтому компенсация происходит при всех режимах от холостого хода до полной нагрузки. В результате поле машины под главными полюсами остается практически неизменным. Однако в межполюсном простанстве часть МДС якоря остается не скомпенсированной и оказывает отрицательное влияние на работу щеточно-коллекторного узла. Компенсация реакции якоря в этой области осуществляется применением добавочных полюсов. Компенсационные обмотки сильно усложняют и удорожают машину, поэтому они используются только в специальных двигателях средней и большой мощности.

Другим способом компенсации является увеличение зазора между краями главных полюсов и якорем. Для сохранения потока при увеличении зазора требуется увеличение МДС обмотки возбуждения. Это приводит к увеличению полюсов, катушек и в целом к ухудшению массогабаритных показателей. Увеличение зазора используют в машинах малой и средней мощности.

Источник