Понятие о реакции якоря

Когда машина работает в режиме холостого хода (х. х.), т. е. при отсутствии тока в обмотке якоря, единственным источником магнитного поля в машине является н. с. обмотки возбуждения, создающая основной поток Ф. При нагрузке электрической машины, когда возникает ток в цепи якоря, состоящей из нескольких обмоток (якоря, добавочных полюсов, последовательного возбуждения и компенсационной), кроме основного магнитного потока, существуют магнитные поля обмоток цепи якоря. Поэтому магнитный ноток в воздушном зазоре и пространственное распределение магнитного поля при нагрузке машины будут определяться, совместным действием н. с. полюсов и цепи якоря. Таким образом, маг­нитный поток, который существует в машине при работе ее под нагрузкой, следует рассматривать как результирующий поток, созданный результирующей н. с. Воздействие н. с. якоря на н. с. основных полюсов называют реакцией якоря. При анализе этого явления мы воспользуемся методом наложения, для этого отдельно строим распределение основного поля полюсов и поля якоря, а затем совмещаем их в результирующее магнитное поле машины. Этот метод дает правильные результаты в том случае, если при наложении параметры машины не изменяются. Таким параметром является степень насыщения магнитной цепи машины', которую будем считать постоянной величиной. Для выведения выражения н. .с. якоря вводится понятие о линейной нагрузке. Для этого зубчатый якорь приводится к гладкому с расчетным воздушным зазором й с равномерно распределенным по окружности якоря слоем проводников. Линейной нагрузкой якоря называют число проводов, приходящееся на 1 см длины окружности якоря

,

где N — число всех проводников обмотки; I_я — ток в проводнике обмотки якоря, A; D — диаметр якоря, см. Распределение основного потока в двухполюсной машине при х. х., показанное .на рис. 3.1, а, имеет симметричный характер как относительно осевой линии dd основных полюсов, так и относительно геометрической нейтрали, занимающих неизменное положение в пространстве. Распределение магнитной индукции в зазоре под полюсом представляет собой трапецеидальную кривую (рис. 3.1, б).

Рис. 3.1. Основной магнитный поток машины при х. х. (а) и кривая распре­деления н. с. и индукции под главными полюсами (б)

При вращении якоря по часовой стрелке в его обмотке наводятся э. д. с. в направлениях, показанных на рис. 3.1, а крестами и точками, но .ток в обмотке якоря отсутствует, так как цепь разомкнута. На рис. 3.2, а показано распределение магнитного поля якоря. Машина не возбуждена и якорь неподвижен: и Щетки поставим по линии геометрической нейтрали и подведем к ним ток от какого-нибудь постороннего источника постоянного тока в таком направлении, чтобы направления токов в ветвях обмотки совпадали с направлением э. д. с., изображенными на рис. 3.1, а. В этом случае магнитные линии поля якоря, направление которых определяем, руководствуясь направлением тока в проводниках .обмотки якоря по правилу буравчика, выходят из якоря слева и входят справа.

Рис. 3.2 Магнитное поле якоря (а) и кривая н.с. индукции поля якоря (б)

Так как магнитные линии выходят из северного полюса и входят в южный, то

левая сторона якоря обладает северной полярностью, а правая — южной. Такое поле якоря называется поперечным полем и определяется поперечной н. с. якоря F_яq. Как видно из рис. 3.2, б, якорь представляет собой электромагнит, ось которого совпадает с линией щеток. Н. с. якоря по линии геометрической нейтрали имеет максимальное значение, так как соответствующая магнитная линия охватывает наибольший ток (кривая 1), однако магнитная индукция от потока якоря в этих точках имеет небольшое значение (кривая 2), что объясняется увеличением магнитного сопротивле­ния потоку якоря в межполюсном пространстве. График магнитной индукции поля якоря имеет седлообразный вид: индукция равна нулю под серединой полюсов и достигает наибольшего значения под краями полюсных наконечников.