Коммутация: общие положения. Причины искрения на коллекторе, способы улучшения коммутации. Виды обмоток якоря. Потери и КПД машин постоянного тока, страница 8

Для того чтобы компенсация реактивной ЭДС проис­ходила при любых допустимых значениях тока якоря, не­обходимо, чтобы поток дополнительного полюса и ЭДС е_K изменялись, так же как и реактивная ЭДС, пропорцио­нально этому току. Для этого обмотку дополнительных полюсов включают последовательно с обмоткой якоря. Кроме того, магнитная цепь дополнительных полюсов дол­жна быть ненасыщенна, так как только при этом условии B_K, а следовательно, и е_K будут пропорциональны току якоря. Поэтому индукцию в сердечнике дополнительного полюса при номинальном токе выбирают не больше 0,8-1 Тл, а в ярме и спинке якоря — не более 1,4 Тл, принимая во внимание, что на отдельных участках потоки основных и добавочных полюсов суммируются.

Кроме того, под добавочными полюсами увеличивают воздушный зазор по сравнению с зазором под главными полюсами. Выполняют это для того, чтобы уменьшить до­лю МДС стальных участков магнитной цепи дополнитель­ного полюса, что еще больше ослабит влияние насыщения. Увеличение воздушного зазора уменьшает пульсацию маг­нитного потока под полюсом из-за зубчатого строения яко­ря, что также благоприятно сказывается на коммутации.

При определении МДС дополнительных полюсов F_Д следует учитывать, что в нейтральной зоне, где они распо­ложены, действует встречно направленная МДС попереч­ной реакции якоря F_q (рис. 44.15), которая равна . Поэтому для создания своего поля с индукцией В_K допол­нительные полюсы должны скомпенсировать эту МДС ре­акции якоря.

Так как магнитная цепь дополнительных полюсов не насыщена, то при ее расчете обычно определяют только магнитное напряжение воздушного зазора, а стальные участки учитываются коэффициентом 1,1—1,2. Тогда

где δ_Д — воздушный зазор между дополнительным полю­сом и якорем; k_δД — коэффициент воздушного зазора, ко­торый определяется по (16.10).

При наличии компенсационной обмотки поперечная ре­акция якоря частично ею будет скомпенсирована. В этом случае

Число витков в катушке обмотки возбуждения допол­нительных полюсов

Ширина наконечника дополнительного полюса прини­мается равной:

где b_3,K — ширина зоны коммутации, т. е. той части цилинд­рической поверхности якоря, на которой располагаются стороны коммутируемых секций обмотки.

Ширину зоны коммутации определяют по формуле

здесь b_Щ, b_K — ширина щетки и коллекторной   пластины; D_a, D_K — диаметр якоря и коллектора; u_П — число секци­онных сторон в одном слое паза якоря; ε — укорочение ша­га обмотки якоря в секционных сторонах: . Поток в зазоре добавочного полюса

Значительная часть МДС дополнительных полюсов (70—80 %) идет на компенсацию реакции якоря. Поэтому через сердечник дополнительного полюса кроме относи­тельно небольшого полезного коммутирующего потока Ф_K будет проходить значительный поток рассеяния Ф_δД, кото­рый пропорционален полной МДС полюса. Коэффициент рассеяния дополнительных полюсов  равен 3—4 у машин без компенсационной обмотки и 2—3 при ее наличии.

Для уменьшения потока рассеяния и за счет этого ос­лабления насыщения сердечника катушки обмотки воз­буждения дополнительных полюсов стараются размещать ближе к якорю. При этом уменьшается магнитная прово­димость для этого потока, так как он в межполюсном окне будет сосредоточен на меньшей высоте h_Дσ (рис. 44.16). С этой же целью в крупных машинах постоянного . тока, у которых воздушный зазор под дополнительным полюсом имеет большой размер, делят его на две части, выполняя немагнитные прокладки НП между ярмом и сердечником полюса.

Рис. 44.16. Поле рассеяния дополнительных полюсов при различном рас­положении обмоток возбуждения (НП — немагнитные прокладки)

Зазор между ярмом и сердечником уменьшает магнитную проводимость для потоков рассеяния.

С применением дополнительных полюсов удается умень­шить размеры и массу машины за счет повышения линей­ной нагрузки и увеличения допустимого значения реактив­ной ЭДС.

Если бы коммутирующая ЭДС компенсировала реак­тивную ЭДС в любое мгновение периода коммутации, то в машинах постоянного тока с дополнительными полюса­ми не было бы никаких ограничений по значению реактив­ной ЭДС. В действительности из-за несовпадения форм кри­вых этих ЭДС компенсация происходит только по средне­му значению. Оставшиеся при этом не скомпенсированные составляющие ЭДС будут пропорциональны реактивной ЭДС и во избежание появления искрения щеток не долж­ны превышать 0,5—0,7В. Поэтому в машинах с дополни­тельными полюсами устанавливается ограничение на ре­активную ЭДС. По данным практики она не должна пре­вышать 10В.