Магнитное поле машин постоянного тока при холостом ходе? 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Магнитное поле машин постоянного тока при холостом ходе?



Магнитный поток при холостом ходе в машине создается только МДС FB обмотки возбуждения.

Режим холостого хода. В этом режиме магнитный поток Фв при симметричном воздушном зазоре между якорем и сердечником главного полюса распределяется симметрично относительно продольной оси машины (рис. 10.21).

Зависимость магнитного потока возбуждения Фв от МДС F B(рис. 10.22) для машин постоянного тока подобна магнит-ной характеристике для синхронных машин. Однако при про-ектировании машин постоянного тока допускают большие индукции на участках магнитной цепи (в зубцах, якоре, ста-нине и полюсах), чем в синхронных машинах, вследствие чего для них коэффициент насыщения kнac = F/F б = =ab/ac= 1 ,2...2. Расчет магнитной цепи машины постоян-ного тока производят так же, как и для машин переменного тока (см. § 4.7).

Реакция якоря. При работе машины под нагрузкой по обмотке якоря проходит ток, вследствие чего возникает МДС якоря. Воздействие МДС якоря на магнитное поле машины называют реакцией якоря. Для упрощения анализа явления реакции якоря будем пренебрегать насыщением магнитной цепи машины и считать, что МДС FB обмотки

Рис. 10.21. Магнитное поле машины постоянного тока в режиме

холостого хода: 1 — полюс; 2 — обмотка возбуждения; 3 — якорь; 4 — корпус (станина)

возбуждения и МДС Fa обмотки якоря расходуются на преодоление магнитными потоками воздушного зазора. В этом случае вместо указанных МДС можно рассматривать соответствующие потоки: возбуждения Фв и реакции яко­ря Фа.

При холостом ходе магнитный поток возбуждения направлен по продольной оси машины (рис. 10.23, а). При работе под нагрузкой магнитный поток, созданный МДС якоря в двухполюсной машине при установке щеток на геометрической нейтрали, направлен по поперечной оси машины (см. рис. 10.23, б), поэтому магнитное поле якоря Фаq и Faq называют поперечным. В результате действия реакции якоря симметричное распределение магнитного поля машины относительно оси главных полюсов искажается и результирующее поле оказывается смещенным к одному из краев каждого главного полюса ( рис. 10.23, в). При этом физическая нейтраль О'О' (линия, соединяющая точки

Рис. 10.22. Магнитная характеристика машины постоянного тока (а) и график для определения размагничивающего действия поперечного поля реакции якоря (б)

 

Рис. 10.23. Характер магнитного поля машины постоянного тока, создаваемые обмоткой возбуждения (а), обмоткой якоря (б) и резуль­тирующего поля (в)

окружности якоря, в которых индукция равна нулю) смеща-ется ртносительно геометрической нейтрали ОО на не-который угол β. В генераторах (обозначение Г на рис. 10.23, в) физическая нейтраль смещается по направлению вращения якоря; в двигателях (обозначение Д)против направления вращения.

Чтобы построить кривую Bpe3=f(x) распределения резуль­тирующей индукции вдоль окружности якоря, применим метод суперпозиции. Его можно использовать, если пре­небречь насыщением магнитной цепи машины и считать, что МДС FB и Faq расходуются на компенсацию разности магнитных потенциалов в воздушном зазоре. Так как обмотка возбуждения является сосредоточенной, то кривая распределения создаваемой ею МДС F'B=f(x) имеет форму прямоугольника, где F'B = 0,5FB — МДС, приходящаяся на один воздушный зазор. В этом случае кривая индукции BB=f(x) имеет форму криволинейной трапеции (рис. 10.24, а).

Для построения кривой МДС Faqx=f(x) и создаваемой ею индукции Baqx=f(x) примем, что обмотка якоря рав­номерно распределена по его окружности. Тогда на ос­новании закона полного тока МДС якоря, действующая вдоль контура обхода через точки воздушного зазора на расстоянии χ от оси главных полюсов,

2 Faqx = 2xA, (10.11)

а МДС, приходящаяся на один зазор,

Faqx=±xA, (10.12)

где A = iaN/( π Da) —линейная нагрузка якоря (число ампер, приходящихся на 1 см окружности якоря).

Следовательно, МДС якоря Faqx изме­няется линейно вдоль его окружности

(рис. 10.24,б); под се­рединой главного по­люса она равна нулю, а в точках, где уста­новлены щетки, имеет максимальное значе­ние. При ненасыщен­ной магнитной системе магнитная индукция в воздушном зазоре

(10.13)

где δχ — значение воз­душного зазора в точ­ке х.

Рис. 10.24. Кривые распределения индукции в воздушном зазоре машины постоянного тока в)

Из (10.12) следует, что под полюсом при δ х = const индукция Baqx изменяется линейно вдоль окружности яко­ря. Но в межполюсном пространстве резко возрастает длина магнитной силовой линии, т. е. воздушный зазор δχ, и поэтому резко уменьшается индукция Baqx=f(x). В резуль­тате кривая распределения индукции Baqx=f(x) приобретает седлообразную форму.

Кривую распределения результирующей индукции Врсз = =f(x) можно получить алгебраическим сложением ординат

кривых BB=f(x) и Baqx=f(x). Эта кривая (рис. 10.24, в) имеет пики индукции Втах под краями главных полюсов.

Таким образом, реакция якоря оказывает неблагоприят­ное влияние на работу машины постоянного тока: а) физи­ческая нейтраль О'О' (см. рис. 10.23, в) смещается относи­тельно геометрической нейтрали ОО на некоторый угол β· б) искажается кривая распределения индукции Bpe3=f(x) в воздушном зазоре и возрастает индукция под одним из краев главных полюсов, что ведет к повышению напряжения в секциях, когда их стороны проходят зоны с увеличенной индукцией. Кроме того, как 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. 10.24, в), однако площадь ее остается равной площади кривой индукции при холостом ходе (рис. 10.24, а). Следовательно, результиру­ющий поток Фрез при нагрузке равен потоку Фв при холостом ходе. Однако при насыщенной магнитной цепи реакция якоря уменьшает поток Фрез. Чтобы установить влияние МДС Faq на величину потока Фрез, рассмотрим зависимость результирующей индукции Врез в воздушном зазоре от результирующей МДС Fpe3X = F'B ± Faqx, дейст­вующей в некоторой точке χ зазора (см. рис. 10.22, б).

Примем, что в машине насыщены только зубцы якоря. Тогда МДС F'B расходуется на преодоление магнитного сопротивления одного воздушного зазора и одного зубцо-вого слоя. В точках, лежащих под серединой полюсов, эта МДС создает индукцию Вср = Вв, так как в этих точках Faqx = 0. По мере приближения к одному из краев полюса N, например к правому, индукция В возрастает до величины Bпрх,так как здесь действует МДС F'B + Faqx; при приближении к другому краю того же полюса (в данном случае к левому) индукция уменьшается до Влевх, так как здесь действует МДС F'B-Faqx. Однако из-за нелинейного характера зависимости Врез=f(х) прирост индукции Впрх у правого края полюса меньше, чем снижение индукции Bлев x y левого края, вследствие чего результирующий поток машины уменьшается (см. косую штриховку в кривой индукции на рис. 10.24, в). Снижение магнитного потока под действием МДС якоря обычно невелико и составляет всего 1...3%, однако оно существенно влияет на характеристики генераторов постоянного тока и приводит к уменьшению ЭДС Ε машины при нагрузке по сравнению с ЭДС Ео при холостом ходе.

Если машина работает при небольших токах возбуж­дения, т. е. на прямолинейной части (машина не насыщена), то реакция якоря размагничивающего действия не оказывает. Аналогичный эффект получается и при значительном насы­щении, когда машина снова работает на прямолинейном участке магнитной характеристики.

Реакция якоря при сдвиге щеток с геометрической нейтрали. В этом случае окружность якоря с обмоткой можно разделить на четыре зоны (рис. 10.25). Две из них охва­тывают стороны секций в пределах угла 2 а и образуют продольную МДС Fad = (2 α / π )A, а две другие охватывают стороны секций в пределах угла (π — 2α) и образуют поперечную МДС F =( π -2 α )А/ π.

Продольная МДС Fad создает продольный поток Φαd, который может сильно увеличивать или уменьшать результи­рующий магнитный поток машины Фрез в зависимости от того, совпадает МДС Fad с FB или направлена против нее.

 

Рис. 10.25. Схемы возникновения продольной (а) и по­перечной (б) МДС якоря при сдвиге щеток с геометри­ческой нейтрали

Направление определяется тем, в какую сторону сдвинуты щетки. Если щетки сдвинуты по направлению вращения генератора или против направления вращения электро­двигателя, то продольная МДС Fad размагничивает машину. При сдвиге щеток в обратном направлении МДС Fad подмагничивает машину. Свойство продольной МДС Fad изменять результирующий магнитный поток Фрез исполь­зуется в некоторых специальных машинах, например в эле­ктромашинных усилителях с поперечным полем. Поперечная МДС Faq создает магнитный поток Фаq; она действует на поток Фрез так же, как и при расположении щеток на геометрической нейтрали.



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-08-01; просмотров: 990; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 34.201.16.34 (0.008 с.)