Содержание  
< назад вперед >

§ 127. РЕАКЦИЯ ЯКОРЯ. КОММУТАЦИЯ. ДОБАВОЧНЫЕ ПОЛЮСЫ

При работе генератора вхолостую в зависимости от типа генера­тора ток якоря очень мал или равен нулю. В этом случае магнитное ноле, создаваемое обмоткой полюсов (обмоткой возбуждения) для двухполюсного генератора, имеет вид, представленный на рис. 299, а.

Линия, проведенная через середину полюсных наконечников, называется   осью  полюсов.   Ось   магнитного  поля   совпадает  с осью полюсов.

Линия, перпендикулярная оси магнитного поля, — физи­ческая нейтраль — в данном случае совпадает с геометри­ческой нейтралью (линией а — б).

При работе генератора на внешнюю сеть по обмотке якоря ма­шины будет протекать ток, создающий свое магнитное поле —-поле якоря (рис. 299, б). Наложение двух магнитных полей — поля полюсов и поля якоря — приводит к образованию резуль­тирующего магнитного поля. На рис. 299, в показана картина ре­зультирующего магнитного поля генератора. Действие магнитно­го поля якоря на поле полюсов называется реакцией я к о р я.

Поле якоря, действуя на магнитное поле полюсов, приводит:  к размагничиванию набегающего края полюса, где направления  магнитных линий полей полюса и якоря противоположны, и к подмагничиванию сбегающего края полюса, где магнитные линии полей полюса и якоря направлены в одну сторону. При небольшой величине магнитной индукции в сердечнике полюса размагничивание одной половины полюса происходит настолько же, насколько подмагничивается другая половина. При большой ве­личине индукции вследствие магнитного насы­щения ослабление магнитного потока у одной половины полюса не компенсируется усиле­нием его у другой половины, в результате чего магнитный поток генератора уменьшает­ся и напряжение машины падает;

к искажению поля машины и смещению физической нейтрали в сторону вращения ге­нератора (положения а' и б' на рис. 299, в). Величина угла смещения физической нейтрали зависит от величины магнитного поля якоря, которая в свою очередь зависит от тока в обмотке якоря, т. е. от нагрузки генератора;

 к необходимости сдвига щеток в сторону вращения якоря во избежание сильного искрообразования. Для того чтобы при непре­рывном изменении нагрузки генератора не передвигать все время щетки, применяют специальные дополнительные полюсы, дей­ствие которых будет нами разобрано ниже. При вращении якоря генератора провод­ники обмотки переходят из одной параллель­ной ветви в другую. Это происходит в тот мо­мент, когда секции обмотки, минуя один по­люс, пересекают физическую нейтраль и входят в зону действия соседнего разноименного полюса.

Направление индуктированной в секции э. д. с. меняется на обратное (рис. 300, а, б, в). Процесс переключения секций обмотки из одной параллельной цепи в другую и связанные с ним явления назы­ваются коммутацией. В течение некоторого времени (периода коммутации) в коммутируемой секции ток меняет свое направление на обратное. Как известно, каждое изменение тока в проводнике приводит к возникновению в проводнике э. д. с. самоиндукции. По правилу Ленца, э. д. с. самоиндукции стремится задержать изме­нение тока в секции обмотки, вследствие чего процесс коммутации затягивается. Величина э. д. с. самоиндукции зависит от индуктив­ности коммутируемой секции и скорости изменения тока в ней:

Процесс коммутации, протекающий в машинах постоянного тока, очень сложен, поэтому рассмотрим его в упрощенном виде.

В положении б на рис. 300 коммутируемая секция, находясь в зоне коммутации, проходит нейтральную линию и поэтому э. д. с. в ней должна быть равна нулю. При этом щетка накоротко замыкает секцию, но так какэ. д. с. в секции отсутствует, то доба­вочный ток также равен нулю. На самом деле за счет э. д. с. само­индукции е_L и э. д. с. взаимоиндукции е_м (ер=е_L +е_м) в коммутирующей секции будет проходить добавочный ток.

Величина этого тока, если пренебречь сопротивлением самой секции, будет

где r_щ — сопротивление щетки.

Неодинаковая плотность тока в различных местах щетки при­ведет к искрению между щеткой и коллектором.

Уменьшить величину добавочного тока можно путем создания добавочной э. д. с. ед в коммутирующей секции, которая была бы равна и противоположна э. д. с. самоиндукции. В этом случае

Для этого в зоне коммутации, т. е. на нейтральной линии, уста­навливают добавочные полюсы.

Чтобы компенсировать изменяющуюся с нагрузкой реактив­ную э. д. с. самоиндукции, необходимо, чтобы магнитное поле до­бавочных полюсов изменялось пропорционально нагрузке гене­ратора. Для этой цели обмотка добавочных полюсов включается последовательно с обмоткой якоря.

На рис. 301 дана схема включения обмоток добавочных полю­сов у генераторов постоянного тока.

Одной из причин искрения щеток является плохая коммутация, но искрение щеток могут вызвать и другие причины, как, например, плохое состояние поверхности коллектора, загрязнение коллектора

и щеток, вибрация маши­ны, перегрузка генератора. Для генераторов, рабо­тающих с резко изменяю­щейся нагрузкой (подъем­ники, краны, прокатные станы), применяют иногда компенсационную обмотку, закладываемую в пазы, специально сделанные в по­люсных наконечниках. На­правление тока компенса­ционной обмотки должно быть противоположно току в проводниках обмотки якоря.

На дуге, охватываемой полюсным наконечником, магнитное поле компенсационной обмотки будет уравновешивать поле реакции якоря, не допуская искажения поля машины. Компенсационная обмотка, так же как обмотка дополнительных полюсов, включается последовательно с обмоткой якоря. На рис. 302 показано размеще­ние компенсационной обмотки в полюсных наконечниках.