ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ МОМЕНТ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Рассмотрим процесс индуцирования электродвижущей силы в обмотке якоря, проводники которой для простоты будем считать равномерно распределенными вдоль окруж­ности якоря (рис.5-14, а).

Электродвижущая сила в обмотке якоря. При вращении якоря в проводниках, лежащих под полюсами N и S, индуцируются ЭДС противоположного направления. Провод­ники, в которых индуцируются эти ЭДС, расположены по обе стороны от геометрической нейтрали О — О — оси симметрии, разделяющей полюсы.

Рис. 5-14. Схема машины постоянного тока {а), упрощенная схема ее обмотки якоря (б)

и векторная диаграмма индуцируемых в ней ЭДС (в):

1 — обмотка якоря; 2—коллектор

Чтобы подать от обмотки якоря во внешнюю цепь максимальное напряжение, эту цепь нужно присоединить к двум точкам обмотки якоря, между которыми имеется наибольшая разность потенциалов. Такими точками при холостом ходе машины являются точки а и b (рис.5-14, б), расположенные на геометрической нейтрали, где и следует устанавливать щетки А и В. При вращении якоря точки а и b смещаются с геометрической нейтрали, но к щеткам подходят новые точки обмотки, между которыми будет действовать ЭДС Е, поэтому ЭДС во внешней цепи неизменна по величине и направлению.

Щетки А и В разделяют рассматриваемую обмотку на две параллельные ветви, в каждой из которых индуцируются ЭДС Ε и проходят токи i_a. При разомкнутой внешней цепи ток по обмотке не проходит, так как ЭДС, ин­дуцированные в двух ее ветвях, направлены встречно и взаимно компенсируются. Мгновенное значение ЭДС, индуцируемой в каждом активном проводнике:

(5-15)

где В_х — индукция в рассматриваемой точке воздушного зазора; v_a=(D_a/2)w — окружная скорость якоря; D_a – диаметр; 1_а — длина проводника в магнитном поле.

Следовательно,

(5-16)

где N —общее число активных проводников обмотки якоря; N/(2a) — число активных проводников, входящих в одну параллельную ветвь.

При достаточно большом числе коллекторных пластин можно пренебречь пульсацией ЭДС и считать, что

(5-17)

где В_ср — среднее значение индукции в пределах полюсного деления τ = πD_α1(2ρ).

Учитывая, что В_ср1_аτ = Ф и v_a = π D_an / 60 = 2τρn / 60, получаем

(5-18)

где c_e=pN/(60a) — коэффициент, определяемый конструктив­ными параметрами машины и не зависящий от режима ее работы.

По формуле (5-18) определяют среднее значение ЭДС. Мгновенное ее значение находится (пульсирует) между значе­ниями Е_тах и E_min.

Электромагнитный момент. На якорь, по обмотке которо­го проходит ток Ι_α, действует электромагнитный момент

(5-19)

где F_pe3 — результирующая электромагнитная сила, возни­кающая при взаимодействии тока с магнитным полем.

Сила F _рез представляет собой сумму усилий f _я, приложен­ных ко всем активным проводникам обмотки якоря. При достаточно большом числе коллекторных пластин силу F_peз можно считать постоянной:

(5-20)

где i_a — ток в одной параллельной ветви). Электромагнитная сила F действует на проводник в поле .

С учетом значения В_ср электромагнитный момент

(5-21)

где c_M=pN/(2 π a) = 60c_e/(2 π ) — коэффициент, зависящий от конструктивных параметров машины. При работе машины в двигательном режиме электромагнитный момент является вращающим, а в генераторном режиме — тормозным.

Поиск по сайту: