Магнітне поле мпс з навантаженням

Магнітне поле МПС

В режимі холостого ходу (XX) в МПС існує тільки потік в за­зорі Ф₀ завдяки дії МРС головних полюсів (рис. 5.1,а).

В завантаженій машині завжди тече струм обмотки якоря Іаі створює свою власну МРС F_а якоря. Взаємодія двох МРС F_k та F_а приводить до зниження магнітного поля або навіть до зни­ження потоку ф_р(у насиченій магнітній системі МПС). Дійсно ліва частина полюса N більш розмагнічена (рис.5.1,в) ніж права зав­дяки зустрічній дії МРС F_а. В правій же частині МРС F_k та F_а діють узгоджено і результуючий потік Ф_рмає більше значення

а) за умови І_а=0; б) поле якірної обмотки І_а>0;

в) результуюче поле в зазорі

Рисунок 5.1 – Магнітна поле МПС

 

індукції. В зазорі картина поля (рис.5.1,в) зміщується на деякий кут від повздовжньої осі полюсів (d-d).

Якщо МПС на насичена, то зменшення потоку під одним краєм компенсується його підвищенням під другим краєм, тобто

Ф₀»Ф_р.

Але якщо полюси насичені (в режимі XX) то такої компенсації не буде і маємо Ф_р<Ф₀. Поява спотворення (викривлення) потоку ф_р   приводить до зменшення напруги між щітками, а також іскрі­ння на колекторі.

Вплив МРС якоря на МРС головних полюсів (головну МРС) зве­ться реакцією якоря.

МРС якоря завжди діє по лінії щіток (рис,5.1,б) і, якщо щітки зсунути з нейтралі  q-q в ту чи іншу сторону то її вплив на основу МРС F_kбуде різний (рис.5.2, а,б).

З розкладом F_а.на складові, співпадаючі з осями dі q машини F_ad    та F_aq, видно, що: а) F_aq, - поперечна скла­дова спотворює поле Ф_р(рис.5.2,а); б) F_ad   – поздовжня складова діє проти МРС F_к, тобто,  є розмагнічуюча (рис.5.2,а), або ж співпадає з F_к, тобто буде підмагнічувати машину (рис.5.2).

 

Розрахунки МРС якоря

З метою кількісного аналізу поля якоря треба знати МРС яко­ря F_a. Припущення до розрахунків: а ) зубчастий (з пазами) якір замінюють рівним з провідниками N по колу якоря з зазором d¢;б) щітки на нейтралі q-q; в)    крок обмотки у₁=t.

 

а) в напрямку обертання; б) проти обертання

 

Рисунок 5.2 – Реакція якоря а урахуванням зсуву щіток

Тепер уявимо МПС на площі в розгорнутому вигляді: (рис.5.3). Якщо розглянути лінію поля на відстані  від осі полюса, то згідно з законом повного струму МРС F_aх вздовж контуру дорівнює повному струму в межах контуру.

Тобто   F_aх =А×2х,

тут А - величина (розрахункова), що зветься лінійне навантаження якоря, яка визначається наступним чином; якщо кількість провідників якоря N, а струм провідника І_аана одиницю поверхні кола якоря приходиться

 [А/м].

 

X

 

Рисунок 5.3 – Криві МРС та індукції обмотки якоря

 

На відстані від осі d-d МПС X=t/2буде найбільший контур в якому MРС дорівнює

.

Знайдемо тепер індукцію В_ах в довільній точці зазору, створену МРС F_aх:

Звідки видно, що форма кривої В_а(х)повторює криву МРС F_aх в зазорі (рис.5.3). Зниження індукції в міжполюсному просторі по­яснюється різким збільшенням магнітного опору R_m.

Якщо графічно скласти криві розподілу індукції В_d, ство­реної МРС полюсів F_к,та індукції В_аствореної МРС якоря, то матимемо результуючу криву індукції В_р МПС з навантаженням» яка буде досить спотворена в залежності від величини струму, тоб­то, МРС якоря (рис.5.4).

 

 

	w

 

Рисунок 5.4 – Вплив МРС якоря на результуюче поле МДС

 

Спотворення кривої В_р призводить до нерівномірного розподілу напруги між колекторними пластинами (підвищення між одними та зниження між другими). Це спричиняє появу "кругового во­гню" на колекторі. Точки „а” і „в” (рис.5.4) визначають так звану фізичну нейтраль, яка є лінія, де поле МПС дорівнює нулю. З навантаженням фізична нейтраль „а”, „в” зміщується на деякий кут в напрямку обертання якоря ге­нератора (у двигуна навпаки – проти).