Синхронные машины. Машины постоянного тока

Методическое пособие - Физика

Другие методички по предмету Физика

Скачать Бесплатно!
Для того чтобы скачать эту работу.
1. Пожалуйста введите слова с картинки:

2. И нажмите на эту кнопку.
закрыть



ления среднего значения реактивной э.д.с. в секции обмотки якоря часто используют упрощенную формулу, которая может быть получена из (2.29). Для этого ток параллельной ветви ia выражают через линейную нагрузку якоря

,

 

а период коммутации Тк через линейную скорость якоря va и число коллекторных пластин K:

 

.(2.31)

 

В последних формулах N = 2cчисло активных проводников обмотки якоря; Da и Dкдиаметры якоря и коллектора; K-число коллекторных пластин; ωcчисло витков в секции.

В результате получим реактивную э.д.с.

 

.(2.32)

 

Индуктивность секции

 

,(2.33)

где Λрмагнитная проводимость для потоков рассеяния секции: пазового Фп; по лобовым частям Фs и дифференциального Фz (по коронкам зубцов) рис.2.32, а; lа li активная длина якоря (при расчете магнитной проводимости берется удвоенная длина якоря); λрудельная магнитная проводимость на единицу длины секции.

Поэтому формула (2.32) принимает вид

 

ep = 2lawcAvaλp.(2.32а)

Удельная проводимость секции с достаточной степенью точности может быть принята равной при открытых (рис.2.32, б) и полузакрытых (рис.2.32, в) пазах:

 

,(2.34)

 

где hп и bп высота и средняя ширина паза; hш и bшвысота и ширина щели паза; ls длина лобовой части секции.

Обычно значения λр = 4 8.

На рис.2.33, а показаны зависимости изменения тока в коммутируемой секции во времени при пренебрежении падениями напряжения i1r1 и i2r2 в щеточном контакте. Идеальной прямолинейной коммутации, т.е. условию eр.ср + ек.ср = 0, соответствует прямая 1.

 

Рис.2.32 Потоки рассеяния секции (а) и размеры паза, определяющие удельную проводимость секции (б, в)

 

В действительности при работе машины всегда имеются причины, вызывающие неполную компенсацию реактивной э.д.с., т.е. отклонение от условия ер.ср + ек.ср = 0. К этим причинам относятся: технологические допуски при изготовлении коллектора, установке щеткодержателей, установке добавочных полюсов и т.п.; резкие толчки тока нагрузки, перегрузки по току, превышения номинальной частоты вращения, вибрация машины и другие эксплуатационные причины; нестабильность щеточного контакта, из-за которой постоянно изменяется площадь контакта щетки с коллектором (период коммутации Тк) или происходит полный отрыв щетки от коллектора.

Если |ек.ср| < |ер.ср|, то коммутация замедляется, так как согласно правилу Ленца э.д.с. ер замедляет изменение тока i. Обозначив степень некомпенсации э.д.с. через Δ = [|ер.ср| |ек.ср|]/ep.ср|, получим

 

.(2.35)

 

При этом закон изменения тока в коммутируемой секции [см. (2.30)]

 

.(2.36)

 

При замедленной коммутации (рис.2.33, а, прямая 2) в момент окончания коммутации при t = Tк щетка разрывает некоторый остаточный ток iост, вследствие чего между сбегающим краем щетки и сбегающей коллекторной пластиной возникает электрическая дуга. Величина остаточного тока

 

,(2.37)

 

или с учетом (2.36)

 

.(2.37a)

 

Электромагнитная энергия Wи, выделяющаяся в дуге, возникающей при разрыве остаточного тока, может характеризовать степень искрения. Для рассматриваемого простейшего случая

.(2.38)

 

Рис.2.33 Кривые изменения тока в коммутируемой секции в течение периода коммутации Тк при пренебрежении сопротивлением щеточного контакта (а) и его учете (б, в)

 

При ускоренной коммутации (рис.2.33, а, прямая 3), когда |ек.ср| > |ер.ср|, ток в коммутируемой секции изменяется по закону

 

,(2.36а)

 

т.е. быстрее, чем это требуется для безыскровой работы щеток. Сбегающий край щетки и при ускоренной коммутации разрывает остаточный ток iост, а следовательно, и в этом случае будет наблюдаться искрение щетками.

Учет падения напряжения в щеточном контакте.

При построении кривых изменения тока (рис.2.33, а) не учитывалось падение напряжения в щеточном контакте. В действительности при быстром увеличении плотности тока под сбегающим краем щетки сопротивление щеточного контакта резко возрастает, что ведет к уменьшению остаточного тока или полному его устранению, даже в том случае, когда коммутация отличается от идеальной. Типичные кривые изменения тока в коммутируемой секции с учетом влияния сопротивления щеточного контакта приведены на рис.2.33, б. При незначительном расстройстве коммутации замедление коммутации (кривая 2) или ее ускорение (кривая 4) не приводят к разрыву сбегающим краем щетки остаточного тока. Только значительное замедление (кривая 3) или значительное ускорение (кривая 5) коммутации приводят к возникновению опасного искрения.

При замедленной коммутации уменьшение остаточного тока происходит под действием разности падений напряжений u1 и u2 (см. рис.2.30) под сбегающим и набегающим краями щетки:

 

.(2.39)

 

При ускоренной коммутации на завершающем этапе, когда ток изменяет свое направление, в уравнение (2.39) входит сумма падений напряжения

 

.(2.39а)

 

При этом к концу процесса коммутации резко уменьшается ток i1, т.е. коммутируемая секция заканчивает коммутацию с так называемой ступенью малого тока (рис.2.33, в

s