Меню

Описать реакцию якоря в машине постоянного тока



Реакция якоря в машинах постоянного тока

Реакция якоря в машинах постоянного токаМагнитный 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.

Магнитные потоки в машине постоянного тока

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.

Читайте также:  Понятие реакции якоря машины постоянного тока

Влияние степени намагничивания на результирующий магнитный поток
Рис. 2. Влияние степени намагничивания на результирующий магнитный поток ( Iв•wв – м.д.с обмотки возбуждения; Iя•wя – м.д.с обмотки якоря).

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.

Источник

147. Реакция якоря двигателей постоянного тока

При работе электродвигателя магнитное поле якоря действует на магнитное поле полюсов. Следовательно, у двигателей, так же как и у генераторов, наблюдается реакция якоря (фиг. 294). При одном и том же направлении тока в обмотке якоря и той же полярности полюсов направление вращения двигателя обратно направлению вращения генератора. Поэтому реакция якоря у двигателей сопровождается:

1. Размагничиванием сбегающего края и намагничиванием набегающего края полюса. При насыщении магнитной системы результирующий магнитный поток уменьшается, отчего скорость двигателя несколько увеличивается.

2. Ось результирующего магнитного поля сдвигается относительно оси полюсов. Физическая нейтраль смещается в сторону, противоположную вращению двигателя на угол, величина которого зависит от нагрузки двигателя.

3. Щетки, устанавливаемые на физической нейтрали, также должны быть передвинуты по коллектору в сторону, обратную вращению двигателя, в новое положение нейтрали.

При переходе витка обмотки через физическую нейтраль направление тока в витке с помощью коллектора меняется на обратное. В это же самое время коммутируемый виток якорной обмотки замыкается щетками накоротко.

Изменение тока в витке вызывает э. д. с. самоиндукции, стремящуюся задержать изменение тока. Как было указано выше (136), компенсация э. д. с. самоиндукции возможна двумя способами: сдвигом щеток н без сдвига щеток, при помощи дополнительных полюсов. В генераторах щетки приходилось сдвигать по направлению вращения якоря и помещать коммутируемый виток в поле другой полярности. Уменьшение тока в витке генератора, когда виток приближается к зоне коммутации, вызывает э. д. с. самоиндукции, направленную в этот момент по направлению тока или индуктированной э. д. с. той параллельной ветви, в которую входит данный виток. Для уравновешивания э. д. с. самоиндукции необходимо при помощи внешнего магнитного поля создать в коммутируемом витке э. д. с, направленную против э. д. с. самоиндукции (или против индуктируемой э. д. с. той параллельной ветви, в которую входит данный виток). Выше мы видели, что ток в обмотке якоря при работе двигателя находят по формуле

Из формулы видно, что направление тока якоря определяется напряжением сети и обратно направлению индуктированной противо-э. д. с. В витке двигателя, пересекающем физическую нейтраль, ток меняет свое направление на обратное. При уменьшении тока в витке возникающая э. д. с. самоиндукции стремится препятствовать изменению тока и направлена в этот момент в сторону протекания тока или обратно противо-э. д. с. Для уравновешивания э. д. с. самоиндукции в коммутируемом витке двигателя при помощи внешнего магнитного поля должна быть индуктирована э. д. с, имеющая направление, обратное э. д. с. самоиндукции или обратное направлению тока, а следовательно, согласное с направлением противо-э. д. с. Поэтому для улучшения условий коммутации щетки двигателей постоянного тока сдвигают против вращения якоря. Для создания безыскровой коммутации и борьбы с реакцией якоря у двигателей применяют те же меры, что и у генераторов постоянного тока, т. е. дополнительные полюса и компенсационную обмотку. В отличие от генераторов у двигателей чередование главных и дополнительных полюсов следующее: за главным полюсом двигателя в сторону вращения якоря следует одноименный дополнительный полюс.

Читайте также:  Управление асинхронный двигатель постоянного тока

Для двигателей большой мощности с тяжелыми условиями работы, как, например, в подъемных и крановых установках, для шахтных и тяговых двигателей, станков, прокатных станов и т. п. иногда применяют компенсационную обмотку.

5 Апрель, 2009 29942 ]]> Печать ]]>

Источник

Реакция якоря машины постоянного тока

date image2015-05-26
views image4076

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

В машине постоянного тока при работе в нагрузочном режиме сущест­вуют поля обмотки возбуждения и обмотки якоря. Эти поля взаимодействуют между собой и оказывают наибольшее влияние на эксплуатационные свойства машины. Линия, которая условно проходит между главными полюсами, называется геометрической нейтралью. Вдоль этой линии индукция магнитного поля машины . При вращении якоря часть секций его обмотки оказывается замкнутой накоротко через щётки. В этих секциях эдс должны быть минимальными и не вызывать боль­шие токи. Они должны находиться на геометрической нейтрали или как можно ближе к ней. Установка щеток на геометрическую нейтраль осуществляется по схеме рис.6.20. В цепь возбуждения машины подаются импульсы напряжения от источника постоянного тока . Ток возбуждения ограничивается реостатом и контролируется амперметром . При замыкании и размы­кании ключа наблюдают за показаниями стрелки милливольтметра . При нейтральном положении щёток стрелка милливольтметра будет неподвижна или отклоняться незначительно [11].

На рис.21,а поле обмотки возбуждения симметрично относительно оси полюсов. В невозбужденной ма­шине (рис.21,б) по обмотке якоря протекает ток, создающий собственное маг­нитное поле. Оно симметрично относительно геометрической нейтрали (линия 1-1). На рис.22 представ­лен режим работы под нагрузкой. Магнитное поле является ре­зультатом взаимодействия магнитодвижущих сил обмоток возбуждения и якоря . Воздействие магнитодвижущей силы якоря на магнитное поле машины называется реакцией якоря. В результате взаимодействия этих полей обоих обмоток возникает электромаг­нитный момент.

На рис.21,б ток в обмотке якоря создаёт магнитное поле поперечной реакции якоря. При работе машины в нагрузочном режиме она вызывает ослабление поля под одним краем полюса и усиление под другим (рис.22). Вследствие этого ось результирующего поля поворачивается в гене­раторе по направлению вращения якоря, а в двигателе – в противоположную сторону. Линия, где индукция магнитного поля машины , называетсяфизической нейтралью (2-2). Увеличение на­грузки приводит еще большему ее смещению. Поперечная реакция якоря всегда искажает распределение поля в зазоре. Она вызывает уменьшение потока главных полюсов, т.е. имеет размагничивающий характер. При насыщении магнитной цепи машины, малом воздушном зазоре и большом токе нагрузки искажение поля и размагничивание проявляются сильнее.

Если щётки установлены на оси по­люсов, то поле якоря действует вдоль этой оси и называется полем продольной реакции якоря (рис. 6.23). В зависимости от направления тока в якоре оно ока­зывает на поле полюсов размагничивающее или намагничивающее действие. Электромагнитный мо­мент в результате взаимодействия этих полей не возникает.

Обычно щётки сдвинуты с геометрической нейтрали на угол . Для двухпо­люсной машины (рис. 6.24) поверхность якоря можно разбить на две пары сим­метричных секторов – аб, вг и аг, бв. Токи первой пары секторов задают поле поперечной, а токи второй пары – поле продольной реакции якоря. При повороте щёток генератора в на­правлении вращения и щёток двигателя против направления враще­ния возникает размагничивающая продольная реакция якоря. Она вызывает уменьшение потока главных полюсов машины. Сдвиг щёток в обратном направ­лении вызывает намагничивающую продольную реакцию якоря. Поток главных по­люсов возрастает [1].

Читайте также:  Сила тока короткого замыкания в квартире

Источник

Описать реакцию якоря в машине постоянного тока

Реакцией якоря называется воздействие магнитного поля, создаваемого током якоря, на магнитное поле главных полюсов машины. В режиме холостого хода ток якоря равен нулю и магнитное поле машины образуется только главными полюсами (рис (а)). Оно симметрично относительно оси главных полюсов и относительно геометрической нейтрали . Если отключить обмотку возбуждения и подключить якорь к источнику питания, то протекающий в обмотке якоря ток создаст магнитное поле, показанное на рисунке (б). Магнитная ось полюсов этого поля совпадает с осью щеток и перпендикулярна оси поля главных полюсов. Вращение якоря не влияет на картину поля якоря, т.к. распределение тока в обмотке якоря остается постоянным. В рабочем режиме машины включены обе обмотки и магнитное поле образуется суммированием обоих полей. В результате ось магнитного поля поворачивается на некоторый угол и на этот же угол поворачивается физическая нейтраль . Так как при одинаковом направлении вращения, направление тока якоря двигателя и генератора разное, то направление магнитного поля якоря и смещение физической нейтрали в этих режимах будет противоположеным. В режиме генератора нейтраль смещается в сторону вращения, а в режиме двигателя – против вращения.

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.

Смещение физической нейтрали оказывает также негативное влияние на процесс коммутации .

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