Коммутация: общие положения. Причины искрения на коллекторе, способы улучшения коммутации. Виды обмоток якоря. Потери и КПД машин постоянного тока, страница 7

Рис. 44.13. К определению е_BP в коммутируемой секции от поля по<-перечной реакции якоря в генераторном (а) и двигательном (б) ре­жимах

Применив правило правой руки, можно установить, что для того чтобы коммутирующая ЭДС, которая изведется в секции, имела направление, противоположное реактив­ной ЭДС, щетки следует сместить с геометрической нейт­рали ГН по направлению вращения якоря у генераторов и против направления вращения у двигателей.

В этом мож­но убедиться, рассмотрев рис. 44.14, где отдельно от якоря показаны проводники коммутируемой секции и направле­ние индуктируемых в них ЭДС при генераторном Г и дви­гательном Д режимах работы машины. Верхние значки внутри проводников указывают направление реактивной ЭДС, а нижние — коммутирующей ЭДС.

Угол сдвига щеток устанавливается экспериментально до прекращения искрения щеток при определенном, неиз­менном токе якоря.

Рассматриваемый способ улучшения коммутации име­ет существенный недостаток, заключающийся в том, что компенсацию реактивной ЭДС при неизменном положении щеток можно получить только для одного значения тока якоря. При других значениях тока якоря полной компенса­ции происходить не будет, так как реактивная ЭДС изме­няется пропорционально току якоря (Е_P~А~I_а), в то вре­мя как магнитное поле главных полюсов, а следовательно, и коммутирующая ЭДС у большинства машин слабо за­висят от тока якоря. Другой недостаток состоит в том, что этот способ нельзя применять для машин, работающих с изменением направления вращения.

2. Создание коммутирующего поля с помощью дополнительных полюсов. Наилучшим способом улучшения ком­мутации в машинах постоянного тока является установка дополнительных полюсов. В настоящее время дополнитель­ные полюсы применяют во всех машинах мощностью свы­ше 1 кВт.

Дополнительные полюсы располагают между основны­ми полюсами по линиям геометрических нейтралей (рис. 44.15). Щетки у машин с дополнительными полюсами так­же устанавливают на геометрической нейтрали. Число дополнительных полюсов обычно равно числу главных по­люсов, и только у машин небольшой мощности число их иногда уменьшается в 2 раза.

Сердечники этих полюсов или выполняют массивными из стальной поковки, или собирают из отдельных листов электротехнической стали. В последнее время предпочте­ние отдается второму варианту выполнения сердечника.

Основным назначением дополнительных полюсов явля­ется улучшение коммутации машин постоянного тока пу­тем создания коммутирующего поля. Это поле при враще­нии якоря наводит в коммутируемых секциях ЭДС е_K, ко­торая будет компенсировать реактивную ЭДС е_P. При полной компенсации

Из (44.22) можно найти магнитную индукцию В_K, ко­торую должны создавать дополнительные полюсы в воз­душном зазоре:

где l_δ, l_Д — расчетная длина машины и длина дополнитель­ного полюса.

При таком значении индукции В_K коммутация в маши­не будет прямолинейной. Для того чтобы получить опти­мальную (ускоренную) коммутацию, индукцию следует увеличить на 10-15 %, т.е. принять

Магнитное поле дополнительного полюса создается ка­тушкой, расположенной на его сердечнике. Катушки соеди­няются между собой, образуя обмотку возбуждения допол­нительных полюсов. Полюсы должны иметь чередующуюся полярность, которая должна быть согласована с полярно­стью главных полюсов. Полярность каждого из дополни­тельных полюсов выбирается так, чтобы наводимая его полем, ЭДС е_K была направлена навстречу реактивной ЭДС.

Использовав правило правой руки, можно установить (см. рис. 44.13), что если машина работает в режиме генерато­ра, то дополнительный полюс должен иметь полярность следующего за ним по направлению вращения якоря глав­ного полюса. В двигателе полярность дополнительного по­люса соответствует полярности предшествующего ему по направлению вращения якоря главного полюса. Поток до­полнительных полюсов имеет встречное направление по отношению к потоку якоря Ф_q в зоне коммутации.