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



Рис.2.35 Положение коммутационной зоны (а) и магнитные потоки, создаваемые в ней коммутируемыми секциями (б)

 

Наличие сравнительно больших потоков взаимоиндукции Фм и Ф"м, обусловливает постоянство средней скорости изменения полного тока в зоне коммутации, так как при любом отклонении от этого закона в коммутируемых секциях индуктируется большая э.д.с. взаимоиндукции

 

,

 

стремящаяся ликвидировать указанное отклонение. Это теоретическое положение было впервые выдвинуто Л.Дрейфусом и в дальнейшем подтверждено подробными экспериментами Н.В.Волошина и В.Н.Безрученко.

В простейшем случае одновременной коммутации нескольких секций, каждая из которых занимает отдельный паз, для любой коммутируемой секции можно написать уравнение

 

,(2.46)

 

где Lcиндуктивность, обусловленная потоком рассеяния ФL секции; Мк взаимоиндуктивность, обусловленная суммарным потоком взаимоиндукции Фм + Ф"м или с учетом (2.45а)

 

.(2.46а)

 

Суммируя уравнения для всех коммутируемых секций и пренебрегая разностью падений напряжений под щеткой, получим

 

,(2.47)

 

где ∑ек = ек1 + ек2 + ек3+ екn, n одно из целых чисел, ближайших к числу γ коллекторных пластин, перекрываемых щеткой.

Примем ек1 = ек2 = ек3= = екn = ек.ср и усредним число коротко-замкнутых секций. Тогда, полагая п = γ, запишем:

 

.(2.47а)

Поскольку проводимость для суммарного потока взаимоиндукции Фм + Ф"м во много раз больше проводимости для потока рассеяния ФL, т.е. Mк>>Lс, и практически, как показали экспериментальные исследования, diк/dt = Avа/ωс = const, получим

 

,(2.47б)

 

Откуда

 

.(2.48)

 

Сравнивая выражения (2.48) и (2.32), можно установить, что перекрытие щеткой нескольких коллекторных пластин уменьшает величину ек.ср. Это объясняется тем, что увеличивается период коммутации Tк=γπDa/(Kva), а следовательно, снижается средняя величина реактивной э.д.с.

 

.(2.49)

 

Таким образом, и для рассмотренного случая условие безыскровой коммутации будет иметь вид ер.ср + ек.ср. = 0. При выполнении его ток в секции за период коммутации изменяется на величину

 

,(2.50)

 

и коллекторная пластина выходит из-под щетки без разрыва тока. Такую коммутацию называют среднепрямолинейной.

В каждом слое паза якоря реальной машины находится несколько секций, что дает возможность выполнять для них общую изоляцию относительно корпуса, а это увеличивает коэффициент заполнения паза медью и значительно снижает габариты машины и ее стоимость. Секции, расположенные в одних и тех же пазах, имеют хорошую магнитную связь; индуктивность их Lc приблизительно равна взаимоиндуктивности Мп. Поэтому выход из-под щетки коллекторных пластин, связанных со всеми секциями паза, кроме последней, не вызывает электрической дуги даже при разрыве тока, так как малы переходная индуктивность и энергия, выделяющаяся в дуге. Это явление хорошо известно и в практике эксплуатации коллекторных машин подгорают пластины коллектора, кратные числу секций в пазу. По указанной причине некоторые исследователи коммутации предлагали последнюю секцию в пазу называть самостоятельной, а те секции, которые не вызывают искрения, несамостоятельными. Следовательно, при расчете коммутации следует стремиться к тому, чтобы не рвался ток при выходе из-под щетки пластины, связанной с самостоятельной секцией, т.е. заканчивающей коммутацию в пазу.

Для каждой из коммутируемых секций, лежащих в одном слое рассматриваемого паза, можно написать уравнение

 

,(2.51)

 

где Мпвзаимоиндуктивность рассматриваемой секции с другими коммутируемыми секциями, лежащими в одном и том же слое данного паза; Мквзаимоиндуктивность рассматриваемой секции с другими коммутируемыми секциями, лежащими в соседних пазах. Так как Lc = Mn, то

.(2.51а)

 

Обозначая полный ток во всех секциях, лежащих в каждом слое, через iп = i1 + i2 + + in получаем

 

.(2.52)

 

Уравнение (2.52) по форме соответствует уравнению (2.46а), т.е. коммутацию нескольких секций, лежащих рядом в одном пазу, можно рассматривать как коммутацию одной секции, имеющей начальный ток iп в течение времени Тп.

Средняя величина реактивной э.д.с. при коммутации всех секций, лежащих в каждом слое паза, с учетом (2.42):

 

.(2.53)

 

Соответственно из условия ер.ср + ек.ср = 0 должна выбираться и средняя величина коммутирующей э.д.с.

Обычно γ < uп, что обусловливает некоторые особенности коммутации. Типичная диаграмма изменения тока паза in при коммутации показана на рис.2.36, а. На первом этапе, когда начинается коммутация секций n-го паза, продолжается коммутация секций предшествующего (n-1) го паза.

Из условия средне прямолинейной коммутации имеем

 

Рис.2.36 График изменения тока паза (а) и распределение тока между отдельными секциями паза (б) в процессе коммутации:

1 4 токи в сторонах секций верхнего слоя паза,

5 -8 то же, нижнего слоя паза

 

,(2.54)

 

Поэтому

 

.(2.54а)

 

Иными словами, наличие коммутирующих секций в предшествующе

s