Что делает поперечная реакция якоря с магнитным полем машины

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.

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

Холостой ход (Iя = 0). Поле создаётся обмоткой возбуждения, оно продольное – симметричное относительно оси сердечников полюсов, под полюсами поле равномерно.

Под нагрузкой (Iя ≠ 0) создаётся поле якоря, которое является поперечным; щётки стоят на геометрической нейтрали 1-1 (линия, перпендикулярная оси полюсов). При смещении щёток кроме поперечного поля может возникать и продольное поле реакции якоря.

Результирующее поле при нагрузке машины. Поток в машине смещается относительно оси полюсов – теперь оно распределяется несимметрично: ослабляется под одним краем, усиливается под другим. Вследствие чего ось результирующего поля поворачивается, то есть имеет место несовпадение физической нейтрали (где В = 0) и геометрической на угол В.

Реакция якоря (РЯ) явление нежелательное, т.к. имеет место снижение магнитного потока Ф за счет поперечной составляющей реакции якоря, что ведет к уменьшению Ея, а следовательно и U. Также, это явление способствует искрению за счет увеличения магнитного поля на некоторых участках машины.

Меры по снижению вредного воздействия РЯ:

· Установка добавочных полюсов (частично компенсирует РЯ);

· Применение компенсационной обмотки.

· Увеличение основного воздушного зазора – δ; подбор сечения зубцов якоря (чтобы не насыщались).

Дата добавления: 2015-04-16 ; просмотров: 4 ; Нарушение авторских прав

Источник

§29. Реакция якоря

Физическая сущность реакции якоря. При холостом ходе магнитный поток в машине создается только магнитодвижущей силой обмотки возбуждения 1 (рис. 104). В этом случае магнитный поток возбуждения Фв, пронизывающий якорь 2, распределяется симметрично относительно продольной оси. Поток возбуждения направлен по продольной оси полюсов, поэтому магнитное поле возбуждения называют продольным (рис. 105, а).

При работе машины под нагрузкой по обмотке якоря проходит

Рис. 104. Магнитное поле машины постоянного тока в режиме холостого хода

ток, который создает свое магнитное поле. Воздействие поля якоря на магнитное поле машины называют реакцией якоря. Магнитный поток Ф_я, созданный током якоря, в двухполюсной машине при установке щеток на геометрической нейтрали направлен по поперечной оси машины (рис. 105,б), поэтому магнитное поле якоря называют поперечным.

В результате действия потока якоря Ф_я симметричное распределение магнитного поля машины искажается и результирующий поток Ф_рез оказывается сосредоточенным в основном у краев главных полюсов (рис. 105, в). Рис. 106 поясняет распределение магнитного поля машины вдоль окружности якоря (кривые распределения индукции).

2. Результирующий магнитный поток машины Ф_рез при насыщении магнитной цепи уменьшается, т. е. уменьшается и э. д. с. E, индуцированная при нагрузке, по сравнению с э. д. с. Е₀ при холостом ходе.

3. В кривой распределения результирующей индукции в воздушном зазоре (см. рис. 106, в) возникают пики индукции В_мах под краями главных полюсов, способствующие образованию в машине кругового огня.

Размагничивающее действие реакции якоря. Поток якоря Фя усиливает результирующий магнитный поток под одной половиной полюса и ослабляет его под другой половиной (см. рис. 105, в). Однако благодаря насыщению магнитной цепи машины увеличение потока под одной половиной полюса оказывается меньшим, чем ослабление потока под другой его половиной,

Рис. 105. Магнитное поле машины постоянного тока: а — от обмотки возбуждения; б — от обмотки якоря; в — результирующее; 1 — обмотка возбуждения; 2 — якорь

Источник

Реакция якоря в машинах постоянного тока

Магнитный поток в машине постоянного тока создается всеми ее обмотками, по которым протекает ток. В режиме холостого хода по обмотке якоря генератора ток не протекает, а по обмотке якоря двигателя протекает ток холостого хода, небольшой по значению. Поэтому в машине существует только основной магнитный поток Ф0, создаваемый обмоткой возбуждения полюсов и симметричный относительно их осевой линии (рис. 1, а).

На рис. 1, а (коллектор не показан) щетки расположены рядом с проводниками обмотки якоря, от которых идут отпайки к тем коллекторным пластинам, с которыми в данный момент соединены щетки. Такое положение щеток называется положением на геометрической нейтрали, т. е. на линии, проходящей через центр якоря и проводники обмотки, в которых индуцируемая основным магнитным потоком э. д. с. равна нулю. Геометрическая нейтраль перпендикулярна осевой линии полюсов.

Когда к обмотке якоря генератора присоединена нагрузка Rn или когда на вал двигателя действует тормозной момент, по обмотке протекает ток якоря 1Я, который создает магнитный поток якоря Фя (рис. 1, б). Магнитный поток якоря направлен по линии, на которой расположены щетки. Если щетки расположены на геометрической нейтрали, то поток якоря направлен перпендикулярно основному магнитному потоку и поэтому называется поперечным магнитным потоком.

Рис. 1. Магнитные потоки в машине постоянного тока: а — магнитный поток полюсов; б — магнитный поток обмотки якоря; в — результирующий магнитный поток

Влияние магнитного потока якоря на основной магнитный поток называется реакцией якоря. В генераторе постоянного тока под «сбегающим» краем полюса магнитные потоки складываются, под «набегающим» — вычитаются. У двигателя — наоборот. Таким образом под одним краем полюса результирующий магнитный поток Ф увеличивается по сравнению с основным магнитным потоком, под другим краем полюса — уменьшается. В результате он становится несимметричным по отношению к осевой линии полюсов (рис. 1, в).

Физическая нейтраль — линия, проходящая через центр якоря и проводники обмотки якоря, в которых индуцируемая результирующим магнитным потоком э. д. с. равна нулю, поворачивается на угол а по отношению к геометрической нейтрали (в сторону опережения у генераторов, в сторону отставания — у двигателей). При холостом ходе физическая нейтраль совпадает с геометрической.

В результате реакции якоря магнитная индукция в зазоре машины становится еще более неравномерной. В проводниках якоря, находящихся в точках повышенной магнитной индукции, индуцируется большая э. д. с, что приводит к увеличению разности потенциалов между соседними пластинами коллектора и к возникновению искрения на коллекторе. Иногда электрическая дуга перекрывает весь коллектор, образуя «круговой огонь».

Кроме того, реакция якоря приводит к уменьшению э. д. с. якоря, если машина работает в области, близкой к насыщению. Это связано с тем, что когда основной магнитный поток Ф0 создает насыщенное состояние магнитопровода, то увеличение магнитного потока на +ΔФ под одним краем полюса будет меньшим, чем уменьшение на —ΔФ под другим (рис. 2). Это приводит к уменьшению суммарного потока полюса и э. д. с. якоря, так как

Отрицательное влияние реакции якоря можно уменьшить, сдвигая щетки на физическую нейтраль. При этом поток якоря поворачивается на угол α и встречный поток под набегающим краем полюса генератора уменьшается. Сдвиг щеток осуществляют у генератора по направлению вращения якоря, а у двигателя — против направления вращения якоря. Угол α меняется с изменением тока якоря Iя. На практике щетки обычно устанавливают на угол, соответствующий средней нагрузке.

В машинах средней и большой мощностей применяют компенсационную обмотку, расположенную в пазах главных полюсов и включаемую последовательно с обмоткой якоря так, чтобы ее магнитный поток Фк был противоположен магнитному потоку Фя. Если при этом Фк = Фя, то магнитный поток в воздушном зазоре из-за реакции якоря практически не искажается.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Влияние поперечной реакции якоря на магнитное поле эмпт

Рассмотрим, как влияет реакция якоря на магнитное поле машины, представив ЭМ в развёрнутом виде (рис. 1.35).

При рассмотрении введём следующие допущения:

Отсутствуют пазы (но влияние пазов на магнитное поле учтем коэффициентом воздушного зазора К_δ);

Проводники обмотки якоря распределены равномерно по окружности якоря;

Магнитная проницаемость стали: .

Рис. 1.35. Влияние поперечного поля якоря на поле полюсов

Магнитные линии поля проходят через воздушный зазор из северного полюса в южный. МДС, действующие по каждому из контуров, образуемых этими силовыми линиями, можно определить по закону полного тока:

, (1.92)

где Н– напряжённость магнитного поля на участке магнитной линии.

Так как согласно третьему допущению, магнитная проницаемость стальных участков магнитопровода: , то напряжённость стальных участков Н_ст = 0, и падением магнитных потенциалов на стальных участках можно пренебречь и считать, что вся МДС, создаваемая обмоткой, расходуется на проведение магнитного потока через два воздушных зазора: 2.

Если принять, что вдоль магнитной линии в воздушном зазоре напряжённость поперечного поля реакции якоря постоянна (т.к. согласно первому допущению, пазы отсутствуют и зазор равномерный вдоль всей длины окружности якоря):

(1.93)

(1.94)

где А – электрическая линейная нагрузка машины – число ампер-проводников, приходящихся на единицу длины окружности якоря.

(1.95)

Тогда напряжённость поперечного поля реакции якоря на расстоянии х:

(1.96)

Отсюда магнитная индукция поля реакции якоря по поперечной оси:

, (1.97)

где – магнитная проницаемость воздуха.

. (1.98)

Здесь – удельная магнитная проводимость зазора.

Приравнивая (1.97) и (1.98), получаем МДС реакции якоря по поперечной оси:

(1.99)

Таким образом, является линейной функцией (рис. 1.35).

Максимальное значение достигается на линии геометрической нейтрали:

(1.100)

При криваяповторяла бы кривую, но в межполюсном пространствеудельная магнитная проводимость зазора. Уменьшается, и поэтому магнитная индукция реакции якоря по поперечной оси уменьшается. Зависимостьпредставлена на рис. 1.35.

Складывая геометрически кривые , получим кривую магнитной индукции результирующего поля в зазоре(рис. 1.35) (при отсутствии насыщения).

Очевидно, что физическая нейтраль смещается и не совпадает с геометрической вследствие искажения поля, вызванного реакцией якоря.

Таким образом, при отсутствии насыщения поперечное поле якоря вызывает лишь искажение поля в зазоре, но поток полюсов не уменьшает. Реальная машина всегда имеет насыщение, поэтому поле поперечной реакции якоря вызывает и искажение, и уменьшение потока полюсов (рис. 1.35).

Эдс обмотки якоря при нагрузке

ЭДС обмотки якоря при нагрузке определяется выражением, полученным ранее:

(1.101)

Учитывая, что результирующий магнитный поток при нагрузке уменьшается вследствие размагничивающего действия поперечной реакции якоря, то, следовательно, и ЭДС якоря при нагрузке будет меньше, чем в режиме холостого хода.

Источник