Магнитное поле машины постоянного тока при нагрузке

§ 108. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПРИ НАГРУЗКЕ

При холостом ходе машины тока в якоре нет и магнитное поле создается намагничивающей силой полюсов. Это магнитное поле симметрично относительно оси полюсов и распределяется равно­мерно  в  воздушном  зазоре   (рис.   139,  а).  Положим,  что  щетки

установлены на геометрической нейтрали, т. е. на линии, проходящей через центр якоря и перпендикулярной оси полюсов.

При нагрузке машины в обмотке якоря протекает ток, который создает свое магнитное иоле. Поле якоря, воздействуя на магнитное поле полюсов, изменяет и искажает его.

 При нагрузке машины по магнитной цепи замкнется результирующий магнитный потом Ф_р, создаваемый совместным действием намагничивающих сил по­люсов и якоря.

Результирующий магнитный поток Ф_р не равен потоку полюсов Фт, созданному намагничивающими силами обмотки возбуждения при холостом ходе. Воздействие поля, созданного током в якоре при нагрузке машины, на магнитное поле полюсов называется реакцией якоря.

Если по проводникам обмотки якоря невозбужденной машины пропустить от постороннего источника такой ток, который имел бы место при нагрузке машины, то будет создано магнитное поле, якоря (рис. 139, б). Это поле якоря замкнется поперек оси полюсов и называется поперечным полем реакции якоря.

Намагничивающая сила якоря под одним краем полюса (под набегающим для генератора и под сбегающим для двигателя) на­правлена встречно намагничивающей силе полюсов, а под другим краем полюса (под сбегающим для генератора и под набегающим для двигателя) согласно намагничивающей силе полюсов. Следо­вательно, под одним краем полюса происходит уменьшение, а под другим—-увеличение магнитной индукции.

Таким образом, при нагрузке машины результирующее маг­нитное поле будет несимметрично относительно оси полюсов (рис. 139, в), т. е. поперечное поле реакции якоря перераспреде­ляет магнитное поле полюсов, ослабляя его под одним краем и уси­ливая под другим. Поле реакции якоря также смещает физическую нейтраль, т. е. линию, проходящую через центр якоря и перпен­дикулярную оси результирующего магнитного поля.

Если магнитная система машины не насыщена, то увеличений магнитного потока под одним краем полюса будет равно умень­шению магнитного потока под другим краем полюса и результи­рующий магнитный поток останется неизменным при изменении нагрузки.

Так как машины работают при сравнительно сильных магнит­ных полях, то за счет насыщения стали увеличение магнитного потока под одним краем полюса будет меньше, чем уменьшение магнитного потока под другим краем полюса. Поэтому резуль­тирующий магнитный поток при нагрузке окажется меньше магнитного потока полюсов, т. е. магнитного потока при холостом ходе.

Изменение магнитного потока машины приводит в генераторах к изменению как э. д. с, так и напряжения на зажимах машины. Кроме того, под действием реакции якоря увеличивается напря­жение между смежными коллекторными пластинами, что ухуд­шает коммутацию тока.

Если, например, в генераторе при неизменном токе возбужде­ния увеличится нагрузка (увеличится док в якоре), то за счет раз­магничивающего действия поля реакции якоря магнитный поток машины уменьшится, что повлечет за собой уменьшение как э. д. с, так и напряжения на зажимах генератора.

Поэтому в тех случаях, когда требуется постоянство э. д. с. или напряжения на зажимах генератора, при увеличении нагрузки машины увеличивают и ток возбуждения с тем, чтобы увеличение магнитного потока полюсов компенсировало размагничивающее действие реакции якоря. Кроме того, при нагрузке напряжение уменьшается вследствие падения напряжения в якоре.