Поліпшення комутації удосконаленням конструкції

Уявимо собі, що трансформаторна ЕРС так обмежена за величиною шунтуванням головних полюсів, що, розглядаючи питання про ступінь іскріння, її можна не брати до уваги. Тоді розмова може йти пре зменшення ЕРС Ерк~, величина якої, як видно із рис. 4.9, а, залежить від кута ψк; спо­соби зменшення останнього сформульовані в підрозд. 4.3. Компенсація постійних ЕРС забезпечена настройкою комутації на постійному струмі.

До магнітних кіл двигунів пульсуючого струму пригодно ставити вимо­гу, щоб вони однаково добре проводили сталу і змінну складові магнітного потоку. Однак, як уже зазначалось, реальний магнітний oпір Z змінної скла­дової виявляється завжди більшим опору R сталої складової магнітного потоку.

Для характеристики магнітних кіл з точки зору їх здатності проводити пульсуючий потік уведемо коефіцієнт відповідності магнітопроводу (КВМ).

, (4.10)

де ψк - кут магнітного запізнювання змінної складової потоку відносно MPC, яка його викликає.

Оскільки опір є відношення MPC до потоку R_= і z = , то модуль

КВМ за (4.10) D= , тоді

, (4.11)

де ψк- аргумент КВМ.

Очевидно, ідеальному маї нітному колу відповідає і ψк = 0, але ре-

ально 0< <1 і π ≥ ψк > 0.

Установимо зв’язок між КВМ і ЕРС Ерк~. Припустимо, що двигун іде­ально настроєний на постійному струмі, тоді коефіцієнт компенсації постійних складових реактивної і комутуючої ЕРС .

Оскільки реактивна ЕРС пропорційна струму, а комутуюча - потоку в зоні комутації, можна записати

. (4.12)

Підставивши (4.12) в (4.11), для магнітного кола додаткових полюсів одержимо

. (4.13)

Розв’язавши сумісно (4.9), (4.12) і (4.13), одержимо середню по зоні ко­мутації ЕРС

. (4.14)

Звідси випливає, що для зменшення ЕРС Ерк~ за (4.14) необхідно по мож­ливості зменшити сталу складову реактивної ЕРС, найкращим чином на­строїти комутацію на постійному струмі й зменшити кi. Далі, ЕРС Ерк~ буде тим менше, чим менше кут ψк. При зменшенні вихрових струмів і потоків розсіяння в магнітному колі додаткових полюсів збільшується потік Фк.д~ (див. рис. 4.7) і зменшується кут ψк, а потік Фк.д~ і ЕРС Ек~ повернуться в бік потрібної орієнтації.

Для одержання такого результату необхідний цілий ряд конструктивних засобів. Дуже сприятливе застосування компенсаційної обмотки, тому що зменшення викривляючої дії реакції якоря поліпшує фазу Фк~ і таким чи­ном знижує Ерк~. Якщо зменшити величину Фк.я~, то при геометричному підсумуванні векторів обох потоків значно зменшиться кут ψк, тобто Фк~ повернеться в потрібному напрямку (див. рис. 4.7). Для роботи на пульсую­чому струмі кращі шестиполюсні машини в порівнянні з чотириполюсни­ми, тому що при однакових габаритах зменшується відстань між полюсами і опір Z (рис. 4.6). Другий «повітряний» проміжок між осердям додаткового полюса і остовом повинен бути неметалевим, щоб у ньому не наводились вихрові струми (встановлюють прокладки не із латуні, як у машинах постійного струму, а із текстоліту або пресмаси АГ-4). Необхідна шихтова­на конструкція осердь додаткових полюсів. Був випробуваний ряд тягових двигунів з екранованими латунню осердями додаткових полюсів, з різними шихтованими вставками на шляху магнітного потоку додаткових полюсів Фд, з частково або повністю розшарованим статором і навіть з використан­ням винесеної магнітної системи, тобто зі спеціальною шихтованою конст­рукцією, встановленою в литому остові двигуна, по якій повинен був прохо­дити комутуючий потік. Ця конструкція наведена на рис. 4.11. Тут 1 - кільця, які примикають до додаткових полюсів; 2 - текстолітові вкладки; 3 -шихтоване осердя додаткового полюса; 4 - крайні листи зі сталі товщиною 2мм, 5 - накладки зі сталі товщиною 3 мм; б - склопластикові «заклепки»; 7 - дистанційні вкладки з текстоліту.

Як видно, винесена магнітна система являє собою складну і дуже дорогу конструкцію. Але тяговий двигун з цією системою показав дуже добрі ко­мутаційні якості не тільки при роботі на пульсуючому струмі в стаціонар­них режимах, але й у різних перехідних процесах. Інші конструктивні захо­ди, які ускладнювали конструкцію і дуже її здорожували, не дали вагомих позитивних результатів. Як показала практика, усі «спеціальні» шихтовані вставки і ділянки зразу ж насичувались великим потоком головних полюсів, що потрапляли в них, магнітний опір спеці­альних магнітопроводів збільшувався, що рівноцінно дії вихрових струмів.

Рис. 4.12

Навіть при повністю шихтованому ста­торі не досягається бажана компенсація змінних ЕРС тому, що створити двигун з абсолютно ненасиченими стальними ділянками магнітного кола практично не­можливо.

Отже, для тягових двигунів пульсую­чого струму обов’язкові два відносно простих і недорогих заходи: шихтовка осердь додаткових полюсів і неметале­вий другий проміжок, що зменшує кут ψк на 50...70° і відповідно величину Ерк~ (див. рис. 4.7 і 4.9, а). Конструкція та­кого додаткового полюса показана на рис. 4.12.