Файл: Пиотровский Л.М. Электрические машины учебник.pdf

нией 1, т. е. происходит значительное уменьшение результирующего магнцтного потока полюса.

66

Для оценки реакции якоря на распределение индукции в зазоре и величину магнитного потока полюса целесообразно разложить

против намагничивающей силы главных полюсов и уменьшает ре­ зультирующий магнитный поток полюса.

Токораздел можно сместить с геометрической нейтрали и про­ тив вращения якоря. В ту же сторону смещается распределение намагничивающей силы обмотки якоря (линия 2) и обусловленной ею индукции в зазоре (линия 3). Результирующая индукция (линия 4 на рис. 4-7, в) под сбегающим краем полюса в этом случае значи­ тельно возрастает вследствие намагничивающей реакции якоря. Результирующий поток полюса также увеличивается. В секциях, стороны которого находятся под сбегающим краем полюса, наво­ дится большая э. д. с., в результате повышается напряжение между соседними коллекторными пластинами и ухудшаются условия ком­ мутации. Поэтому в генераторе смещение щеток против вращения якоря не производится.

4-4. Реакция якоря в двигателе

При одинаковой полярности главных полюсов и направлении вращения якоря генератора и двигателя направление э. д. с. в про­ водниках обмотки якоря также одинаково, но в двигательном ре­ жиме ток в обмотке якоря направлен встречно э. д. с., поэтому изменяется по'лярность якоря по сравнению с указанной на рис. 4-7.

Если токораздел совпадает с геометрической нейтралью, то поперечная намагничивающая сила обмотки якоря вызывает несим­ метричное распределение результирующей индукции в зазоре отно­ сительно оси главных полюсов, под сбегающим краем полюсного наконечника значение индукции получается меньшим, чем под набегающим краем. Насыщение стальных участков общего пути магнитного потока главных полюсов и якоря способствует более равномерному распределению результирующей индукции в зазоре и приводит к уменьшению результирующего потока полюса.

Если токораздел смещен с геометрической нейтрали по вращению якоря, то продольная составляющая намагничивающей силы об­ мотки якоря обусловливает значительное увеличение результирую­ щей индукции под набегающим краем полюсного наконечника и увеличение результирующего магнитного потока полюса. Условия коммутации при этом ухудшаются вследствие большого напряжения между соседними коллекторными пластинами, соединенными со сторонами секций, расположенными под набегающим краем полюсов. Поэтому в двигателе смещение щеток по вращению якоря не произ­ водится.

Если токораздел смещен с геометрической нейтрали против вращения якоря, то вследствие размагничивающей реакции якоря

результирующий магнитный поток полюса уменьшается. Условия коммутации при таком смещении щеток улучшаются и это иногда используется как одно из средств уменьшения искрения под щетками в двигателях без добавочных полюсов, предназначенных для одного направления вращения.

Характеристики электрической машины определяются распреде­ лением результирующей индукции в зазоре и результирующим маг­ нитным потоком полюса, обусловленными совместным действием намагничивающей силы полюса и обмотки якоря.

Пример. В режиме двигателя машина типа ПН-100, данные которой при­ ведены в § 2-5 и 3-10, имеет номинальную мощность 10 кет, напряжение 220 в,

/„ = /„ —/„ = 55 — 1 = 54 а.

табл. 2-2); следовательно, намагничивающая сила обмотки якоря может ока­ зывать значительное влияние на магнитное поле двигателя.

При числе пластин коллектора К = 139 дуга якоря, соответствующая

При смещении щеток на одно коллекторное деление против направления вращения якоря продольная составляющая намагничивающей силы обмотки якоря (4-7)

Fad?, — А 22Ьа = 293 • 2 • 0,554 = 324 а,

т. е. составляет 0,1 от намагничивающей силы F0H; следовательно, смещение щеток на одно коллекторное деление может оказать значительное влияние на работу машины.

Поперечная составляющая намагничивающей силы обмотки якоря (4-6) в этом случае

= /12 (т — 2 5 c )= ü ßg—Farfß“ 5620 — 324^=5300 а.

4-5. Электромагнитный момент машины постоянного тока

В результате взаимодействия тока проводника обмотки якоря с магнитным потоком главного полюса возникает электромагнитная сила, величина которой определяется уравнением (В-3) и направ­ ление устанавливается по правилу левой руки (рис. В-4).

Проводники обмотки якоря расположены по окружности якоря с диаметром DH2 и момент этой силы относительно оси якоря

После подстановки значения тока в проводнике из уравнения (3-8)

68

Магнитная индукция В на протяжении полюсного деления из­ меняется, следовательно, и моменты сил отдельных проводников обмотки также будут различны. Для упрощения сложения моментов можно заменить действительное распределение магнитной индукции на полюсном делении и по длине якоря прямоугольниками, как это выполнено на рис. 2-4. Тогда в формулу (4-8) вместо длины I про­ водника нужно подставить расчетную длину Ѵ%якоря и вместо дей­ ствительной магнитной индукции В расчетное ее значение В$.

На полюсном делении размещается N/(2p) проводников обмотки

(1 — a') N !{2р) проводников электромагнитный момент равен нулю. Таким образом, общий электромагнитный момент для проводников, расположенных на полюсном делении,

Так как при переходе к соседнему полюсу одновременно изме­ няется направление тока в проводниках обмотки якоря и направ­ ление магнитной индукции, то направление электромагнитного мо­ мента остается без изменения и моменты проводников, расположен­ ных на всех полюсных делениях, складываются в общий электро­ магнитный момент машины

Эту формулу можно представить в другом виде:

Мш = ІѴ7арФа,

т. е. электромагнитный момент машины постоянного тока пропор­ ционален намагничивающей силе обмотки якоря NIa и магнитному потоку рФа всех пар полюсов машины.

Мощность на якоре машины постоянного тока равна произведе­ нию электромагнитного момента Мш и скорости вращения (оа якоря, т. е.

После подстановки в это уравнение полученного значения Мш

Р — -Р——І ф* 2л«_N р п ^ j

т. е. мощность на якоре равна произведению э. д. с. и тока обмотки якоря и является полной электрической мощностью машины.

69