Трансформаторы и электрические машины
Подождите немного. Документ загружается.
91
Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò
Ðèñ. 4.2
Äëÿ óâåëè÷åíèÿ ÝÄÑ ãåíåðàòîðà öåëåñîîáðàçíî îòäåëüíûå ïðîâîä-
íèêè ÿêîðÿ ñîåäèíÿòü òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû èõ ÝÄÑ ñêëàäûâàëèñü. Äëÿ
ýòîãî íåîáõîäèìî ñîåäèíèòü ïîñëåäîâàòåëüíî êîíåö ïðîâîäíèêà,
ðàñïîëîæåííîãî â çîíå îäíîãî ïîëþñà, ñ êîíöîì ïðîâîäíèêà, ðàñïîëî-
æåííîãî â çîíå ïîëþñà ïðîòèâîïîëîæíîé ïîëÿðíîñòè. Íà ðèñ. 4.3
óñëîâíî èçîáðàæåíà äâóõïîëþñíàÿ ìàøèíà ïîñòîÿííîãî òîêà, ÝÄÑ ÿêîðÿ
êîòîðîé ðàâíà ÝÄÑ ëþáîé èç ïàðàëëåëüíûõ âåòâåé. Îáìîòêà ÿêîðÿ
ñîñòîèò èç îòäåëüíûõ ñåêöèé, êàæäàÿ èç êîòîðûõ ñîäåðæèò îäèí èëè
íåñêîëüêî âèòêîâ. Êîíöû ñåêöèè ïðèñîåäèíÿþò ê êàæäîé ïàðå ñîñåäíèõ
êîëëåêòîðíûõ ïëàñòèí, ñòîðîíû æå êàæäîé ñåêöèè ðàñïîëàãàþò ïîä
ïîëþñàìè ðàçëè÷íîé ïîëÿðíîñòè íà ðàññòîÿíèè, ïðèìåðíî ðàâíîì
Ðèñ. 4.3
92
Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò
ïîëþñíîìó äåëåíèþ τ (äóãà îêðóæíîñòè ÿêîðÿ ìåæäó îñÿìè ñîñåäíèõ
ïîëþñîâ). Ëèøü ïðè ýòîì óñëîâèè íàâîäèìûå â ïðîâîäíèêàõ ÝÄÑ áóäóò
ñêëàäûâàòüñÿ. Âñå ñåêöèè ìåæäó ñîáîé ñîåäèíÿþò ÷åðåç êîëëåêòîðíûå
ïëàñòèíû.
Äëÿ ïîëó÷åíèÿ âî âíåøíåé öåïè òîêà îäíîãî íàïðàâëåíèÿ ýëåêòðè-
÷åñêóþ ìàøèíó ñíàáæàþò êîëëåêòîðîì è ïðèæèìàþùèìèñÿ ê åãî ïî-
âåðõíîñòè íåïîäâèæíûìè ùåòêàìè. Ñ ïîìîùüþ ýòèõ ùåòîê, èìåþùèõ
ïîñòîÿííóþ ïîëÿðíîñòü, âíåøíÿÿ öåïü ïðèñîåäèíÿåòñÿ ê îáìîòêå ÿêîðÿ
è â íåå ïîäàåòñÿ òîê îäíîãî íàïðàâëåíèÿ ïîñòîÿííûé òîê. Åñëè ê
ùåòêàì ïîäêëþ÷èòü ñîïðîòèâëåíèå íàãðóçêè
í
r
, òî ÷åðåç íåãî áóäåò
ïðîõîäèòü ïîñòîÿííûé òîê
I
, íàïðàâëåíèå êîòîðîãî îïðåäåëÿåòñÿ
íàïðàâëåíèåì ÝÄÑ
E
, ïðè÷åì ýòîò òîê, ïðîõîäÿ ÷åðåç îáìîòêó ÿêîðÿ,
ðàçâåòâëÿåòñÿ è ïðîõîäèò ïî äâóì ïàðàëëåëüíûì âåòâÿì (òîê
2/
a
I
).
Äëÿ òîãî ÷òîáû ïîëíîñòüþ èñïîëüçîâàòü ÝÄÑ îáìîòêè ÿêîðÿ, ùåòêè
íåîáõîäèìî ðàçìåùàòü íà ãåîìåòðè÷åñêîé íåéòðàëè, òàê êàê ïðè òàêîì
ïîëîæåíèè ùåòîê ÝÄÑ ïàðàëëåëüíîé âåòâè áóäåò íàèáîëüøåé. Â
îòñóòñòâèå âíåøíåé íàãðóçêè
í
r
ê ùåòêàì áóäåò ïðèëîæåíî ïðàêòè÷åñêè
ïîñòîÿííîå íàïðÿæåíèå U, ðàâíîå
E
. Íàïðÿæåíèå U èìååò è
ïåðåìåííóþ ñîñòàâëÿþùóþ, îáóñëîâëåííóþ èçìåíåíèåì ïîëîæåíèÿ
ïðîâîäíèêîâ â ïðîñòðàíñòâå. Áëàãîäàðÿ íàëè÷èþ ùåòîê íàïðÿæåíèå íà
çàæèìàõ ìàøèíû ïîñòîÿííî, íåñìîòðÿ íà òî ÷òî â êàæäîì ïðîâîäíèêå
îáìîòêè ÿêîðÿ èíäóöèðóåòñÿ ïåðåìåííàÿ ÝÄÑ.
Îáìîòêó ÿêîðÿ âûïîëíÿþò çàìêíóòîé è ñèììåòðè÷íîé. Åñëè îáìîòêà
ÿêîðÿ îòêëþ÷åíà îò âíåøíåé íàãðóçêè, òî òîê ïî íåé íå ïðîõîäèò, òàê
êàê ÝÄÑ, èíäóöèðóåìûå â ðàçëè÷íûõ ÷àñòÿõ îáìîòêè, âçàèìíî
êîìïåíñèðóþòñÿ.
Åñëè â ãåíåðàòîðíîì ðåæèìå ðàáîòû ìàøèíû êîëëåêòîð âìåñòå ñî
ñêîëüçÿùèìè ïî åãî ïîâåðõíîñòè ùåòêàìè íåîáõîäèì äëÿ âûïðÿìëåíèÿ
ïåðåìåííîé ÝÄÑ îáìîòêè ÿêîðÿ, òî â äâèãàòåëüíîì ðåæèìå êîëëåêòîð
ñî ùåòêàìè ïîçâîëÿåò îáåñïå÷èòü íåïðåðûâíîñòü âðàùåíèÿ ìàøèíû,
òàê êàê íà ïðîâîäíèêè ÿêîðÿ äåéñòâóåò ýëåêòðîìàãíèòíàÿ ñèëà îäíîãî
è òîãî æå íàïðàâëåíèÿ.
4.1.2. Îáìîòêè ÿêîðåé ìàøèí ïîñòîÿííîãî òîêà
Ñîâðåìåííûå ýëåêòðè÷åñêèå ìàøèíû èìåþò áàðàáàííûé ÿêîðü ñ
îáìîòêîé, ïðîâîäíèêè êîòîðîé óêëàäûâàþòñÿ â ïàçû, èìåþùèåñÿ íà
åãî âíåøíåé ïîâåðõíîñòè. Îáû÷íî ïðîâîäíèêè îáìîòêè óêëàäûâàþò â
äâà ñëîÿ è ïðîâîäíèêè, ðàñïîëîæåííûå â ïàçàõ, íàçûâàþò àêòèâíûìè.
Äâà àêòèâíûõ ïðîâîäíèêà, ñîåäèíåííûå ìåæäó ñîáîé, îáðàçóþò âèòîê.
Îáìîòêà ÿêîðÿ ñîñòîèò èç îòäåëüíûõ ñåêöèé, ñîñòîÿùèõ èç îäíîãî èëè
93
Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò
íåñêîëüêèõ ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíåííûõ âèòêîâ. Íà÷àëî è êîíåö
ñåêöèè ïðèñîåäèíÿþò ê êîëëåêòîðíûì ïëàñòèíàì, ïîýòîìó ñåêöèåé
ìîæíî òàêæå íàçûâàòü ÷àñòü îáìîòêè ÿêîðÿ, çàêëþ÷åííóþ ìåæäó äâóìÿ
êîëëåêòîðíûìè ïëàñòèíàìè (ðèñ. 4.4,à,á).
Ðèñ. 4.4
×àñòü ñåêöèè, óëîæåííàÿ â ïàç è ïðè âðàùåíèè ÿêîðÿ ïåðåñåêàåìàÿ
ëèíèÿìè ìàãíèòíîãî ïîëÿ, íàçûâàåòñÿ àêòèâíîé ñòîðîíîé ñåêöèè.
Ñåêöèè èìåþò äâå àêòèâíûå ñòîðîíû, ðàñïîëîæåííûå ïîä ïîëþñàìè
ðàçëè÷íîé ïîëÿðíîñòè. ×àñòè âèòêîâ ñåêöèé, âûñòóïàþùèå çà ïðåäåëû
ïàçîâ, íå ó÷àñòâóþùèå â íàâåäåíèè ÝÄÑ è ïðåäíàçíà÷åííûå äëÿ
ñîåäèíåíèÿ ìåæäó ñîáîé àêòèâíûõ ñòîðîí ñåêöèé, íàçûâàþòñÿ
ëîáîâûìè ÷àñòÿìè îáìîòêè. Âñå ñåêöèè îáìîòêè, êàê ïðàâèëî, èìåþò
îäèíàêîâîå ÷èñëî âèòêîâ, íà êàæäóþ ñåêöèþ ïðèõîäèòñÿ îäíà
êîëëåêòîðíàÿ ïëàñòèíà, ò.å. ÷èñëî ñåêöèé s âñåãäà ðàâíî ÷èñëó
êîëëåêòîðíûõ ïëàñòèí k.
ßêîðíûå îáìîòêè ìàøèí ïîñòîÿííîãî òîêà ïîäðàçäåëÿþò íà äâà
îñíîâíûõ òèïà: ïåòëåâûå (ïàðàëëåëüíûå) (ðèñ. 4.5) è âîëíîâûå (ïîñëå-
äîâàòåëüíûå) (ðèñ. 4.6).  ìàøèíàõ çíà÷èòåëüíîé ìîùíîñòè ïðèìåíÿþò
è áîëåå ñëîæíûå ëÿãóøà÷üè îáìîòêè, ïðåäñòàâëÿþùèå ñîáîé ñî÷åòàíèå
ýëåìåíòîâ ïåòëåâîé è âîëíîâîé îáìîòîê. Øèðèíó, èëè øàã, ñåêöèè
1
y
,
íàçûâàåìóþ òàêæå îñíîâíûì èëè ïåðâûì ÷àñòè÷íûì øàãîì îáìîòêè,
âûáèðàþò ðàâíîé ïîëþñíîìó äåëåíèþ
τ
èëè áëèçêîé ê íåìó. Ïðè
τ
=
1
y
øàã íàçûâàþò äèàìåòðàëüíûì, ïðè
τ
<
1
y
óêîðî÷åííûì, ïðè
τ
>
1
y
óäëèíåííûì. Íà ðèñ. 4.5 è 4.6
2
y
âòîðîé ÷àñòè÷íûé øàã îáìîòêè,
1
y
ðåçóëüòèðóþùèé øàã îáìîòêè,
K
y
øàã ïî êîëëåêòîðó.
94
Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò
Ðèñ. 4.6
Ðèñ. 4.5
4.1.3. Ýëåêòðîäâèæóùàÿ ñèëà è ýëåêòðîìàãíèòíûé ìîìåíò
ìàøèíû ïîñòîÿííîãî òîêà
Ïîä ÝÄÑ
E
ìàøèíû ïîíèìàþò ÝÄÑ îäíîé ïàðàëëåëüíîé âåòâè
ÿêîðíîé îáìîòêè, êîòîðàÿ ñëàãàåòñÿ èç ÝÄÑ, íàâîäèìûõ âî âñåõ
ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíåííûõ àêòèâíûõ ïðîâîäíèêàõ, âõîäÿùèõ â ýòó
âåòâü. Åñëè â ïàçû ÿêîðÿ óëîæåíî N àêòèâíûõ ïðîâîäíèêîâ, òî â îäíîé
ïàðàëëåëüíîé âåòâè ÷èñëî ïîñëåäîâàòåëüíî ñîåäèíåííûõ àêòèâíûõ
ïðîâîäíèêîâ ðàâíî
)2/( aN
, à ÝÄÑ ìàøèíû
),2/( aNEE
ï
ð
=
(4.1)
ãäå
aacpïð
lBE
ϑ
=
ñðåäíåå çíà÷åíèå ÝÄÑ îäíîãî ïðîâîäíèêà;
cp
B
ñðåäíåå çíà÷åíèå ìàãíèòíîé èíäóêöèè;
a
l
àêòèâíàÿ äëèíà ïðîâîäíèêà îáìîòêè ÿêîðÿ;
a
ϑ
ëèíåéíàÿ ñêîðîñòü ÿêîðÿ;
a2
÷èñëî ïàðàëëåëüíûõ âåòâåé.
95
Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò
Ñðåäíåå çíà÷åíèå ìàãíèòíîé èíäóêöèè
cp
B
åñòü îòíîøåíèå ìàãíèò-
íîãî ïîòîêà Ô îäíîãî ïîëþñà ê ïðîíèçûâàåìîé èì ïëîùàäè (ðèñ. 4.7):
),/(2)/(/
aaacp
lDplsB
πτ
Φ=Φ=Φ=
ãäå
)2/( pD
a
πτ
= ;
p
÷èñëî ïîëþñîâ ìàøèíû;
a
D
äèàìåòð ñåðäå÷íèêà ÿêîðÿ.
Ðèñ. 4.7
Ëèíåéíàÿ ñêîðîñòü ÿêîðÿ ñâÿçàíà ñ ÷àñòîòîé åãî âðàùåíèÿ
n
(îá/ìèí)
ñîîòíîøåíèåì
60/nD
aa
πϑ
= . Ó÷èòûâàÿ ïðèâåäåííûå âûðàæåíèÿ,
íàõîäèì ñðåäíåå çíà÷åíèå ÝÄÑ ïðîâîäíèêà:
.
60
2
60
2
Φ=
Φ
== n
pnD
l
lD
p
lBE
a
a
aa
aac
p
ï
ð
π
π
ϑ
(4.2)
Ïîäñòàâèâ ðåøåíèå (4.2) â (4.1), ïîëó÷èì
Φ=Φ= n
a
pN
a
N
n
p
E
60260
2
,Φ= nC
e
(4.3)
ãäå
)60/( apN
=
e
C
êîíñòðóêòèâíàÿ ïîñòîÿííàÿ äàííîé ìàøèíû.
96
Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò
Èç (4.3) ñëåäóåò, ÷òî ÝÄÑ ìàøèíû ïðîïîðöèîíàëüíà ÷àñòîòå
âðàùåíèÿ ÿêîðÿ
n
è ìàãíèòíîìó ïîòîêó Ô. Ñëåäîâàòåëüíî, ÝÄÑ ÿêîðÿ
Å ìîæíî ðåãóëèðîâàòü ïóòåì èçìåíåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîòîêà, èëè èçìåíå-
íèÿ ÷àñòîòû âðàùåíèÿ ÿêîðÿ. Ôîðìóëà (4.3) ñïðàâåäëèâà äëÿ
îïðåäåëåíèÿ ÝÄÑ êàê ãåíåðàòîðîâ, òàê è äâèãàòåëåé.
Íà êàæäûé ïðîâîäíèê îáìîòêè ÿêîðÿ, ïî êîòîðîìó ïðîõîäèò òîê
)2/( aI
a
, äåéñòâóåò ýëåêòðîìàãíèòíûé ìîìåíò
2
a
cpcp
D
FM
=
,
ãäå
cp
F
ñèëà, äåéñòâóþùàÿ íà ïðîâîäíèê. Ó÷èòûâàÿ, ÷òî
a
I
D
p
a
I
lBF
a
a
a
ac
p
c
p
2
2
2
π
Φ
== ,
ïîëó÷àåì, ÷òî ìîìåíò îäíîãî ïðîâîäíèêà
.
222
2
a
aa
a
cp
I
a
pD
a
I
D
p
M
Φ=
Φ
=
ππ
(4.4)
Ýëåêòðîìàãíèòíûé ìîìåíò Ì, äåéñòâóþùèé íà ÿêîðü ìàøèíû, îáðà-
çóåòñÿ âñåìè N ïðîâîäíèêàìè, ïîýòîìó
,
2
aMacp
ICI
a
pN
NMM
Φ=Φ==
π
(4.5)
ãäå
M
C
êîýôôèöèåíò, çàâèñÿùèé îò êîíñòðóêòèâíûõ ïàðàìåòðîâ
ìàøèíû.
Èç (4.5) ñëåäóåò, ÷òî ýëåêòðîìàãíèòíûé ìîìåíò ìàøèíû ïîñòîÿííî-
ãî òîêà ïðÿìî ïðîïîðöèîíàëåí òîêó ÿêîðÿ
a
I
è ìàãíèòíîìó ïîòîêó
ïîëþñà ìàøèíû
Φ
.
4.1.4. Ðåàêöèÿ ÿêîðÿ
Ïðè õîëîñòîì õîäå, ò.å. êîãäà ïî îáìîòêå ÿêîðÿ íå ïðîõîäèò òîê,
ìàãíèòíûé ïîòîê
B
Φ
â ìàøèíå ñîçäàåòñÿ òîëüêî ÌÄÑ
B
F
îáìîòêè
âîçáóæäåíèÿ. Ýòîò ìàãíèòíûé ïîòîê ðàñïðåäåëÿåòñÿ ñèììåòðè÷íî
îòíîñèòåëüíî ïðîäîëüíîé îñè ìàøèíû (ðèñ. 4.8,à) ïðè óñëîâèè, ÷òî îíà
èìååò ñèììåòðè÷íûé âîçäóøíûé çàçîð ìåæäó ÿêîðåì è ñåðäå÷íèêîì
ãëàâíîãî ïîëþñà. Åñëè ìàøèíà ðàáîòàåò ïîä íàãðóçêîé è ïî îáìîòêå
97
Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò
ÿêîðÿ ïðîõîäèò òîê, êîòîðûé ñîçäàåò ÌÄÑ ÿêîðÿ, òî ýòà ÌÄÑ îêàçûâàåò
âîçäåéñòâèå íà ìàãíèòíîå ïîëå ïîëþñîâ, êîòîðîå íàçûâàþò ðåàêöèåé
ÿêîðÿ. Ðåàêöèÿ ÿêîðÿ îáû÷íî îáóñëîâëèâàåò ðàçìàãíè÷èâàíèå ìàøèíû.
Ïðè èññëåäîâàíèè ðåàêöèè ÿêîðÿ áóäåì ïðåíåáðåãàòü íàñûùåíèåì
ìàãíèòíîé öåïè ìàøèíû, ïîëàãàÿ, ÷òî ÌÄÑ îáìîòêè âîçáóæäåíèÿ è ÌÄÑ
îáìîòêè ÿêîðÿ ðàñõîäóþòñÿ íà ïðåîäîëåíèå ìàãíèòíûìè ïîòîêàìè
âîçäóøíîãî çàçîðà. Áëàãîäàðÿ ýòîìó âìåñòî ÌÄÑ ìîæíî ðàññìàòðèâàòü
ìàãíèòíûå ïîòîêè âîçáóæäåíèÿ è ðåàêöèè ÿêîðÿ. Ñóùíîñòü ðåàêöèè
ÿêîðÿ óäîáíî èññëåäîâàòü ìåòîäîì íàëîæåíèÿ. Ïðè õîëîñòîì õîäå,
êîãäà ðåàêöèÿ ÿêîðÿ â ìàøèíå îòñóòñòâóåò, ìàãíèòíîå ïîëå ãëàâíûõ
ïîëþñîâ ìîæíî ïðåäñòàâèòü òàêèì îáðàçîì, êàê ýòî ïîêàçàíî íà ðèñ.
4.8, à äëÿ äâóõïîëþñíîé ìàøèíû, ïðè÷åì ïðè õîëîñòîì õîäå
ãåîìåòðè÷åñêàÿ íåéòðàëü Î-Î, ò.å. ëèíèÿ, ïåðïåíäèêóëÿðíàÿ îñè
ïîëþñîâ, ÿâëÿåòñÿ è ôèçè÷åñêîé íåéòðàëüþ. Íà ðèñ. 4.8,á,â ùåòêè
óñòàíîâëåíû íà ãåîìåòðè÷åñêîé íåéòðàëè è óñëîâíî ïîêàçàíû
îïèðàþùèìèñÿ íà ÿêîðü. Íà ðèñ. 4.8,á ïîêàçàíî ïîëå ÿêîðÿ, êîãäà òîê
âîçáóæäåíèÿ â îáìîòêå ïîëþñîâ ðàâåí íóëþ, à ÷åðåç îáìîòêó ÿêîðÿ
ïðîõîäèò òîê, èìåþùèé òî æå íàïðàâëåíèå, ÷òî è ïðè íîðìàëüíîé ðàáîòå
ìàøèíû. Îáðàçîâàâøååñÿ â ýòîì ñëó÷àå ìàãíèòíîå ïîëå ÿêîðÿ
íàïðàâëåíî ïî ïîïåðå÷íîé îñè ìàøèíû, ò.å. âäîëü ãåîìåòðè÷åñêîé
íåéòðàëè. Òàêèì îáðàçîì, ìàãíèòíûé ïîòîê Ô
à
ýòîãî ïîëÿ, ñîçäàííûé
ÌÄÑ ÿêîðÿ
aq
F
, â äâóõïîëþñíîé ìàøèíå ïðè óñòàíîâêå ùåòîê íà
ãåîìåòðè÷åñêîé íåéòðàëè íàïðàâëåí ïî ïîïåðå÷íîé îñè ìàøèíû,
âñëåäñòâèå ÷åãî åãî íàçûâàþò ïîïåðå÷íûì.
Ðèñ. 4.8
98
Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò
Åñëè íàëîæèòü äðóã íà äðóãà ïîëå ãëàâíûõ ïîëþñîâ
B
Φ
(ðèñ. 4.8,
à) è ïîëå ÿêîðÿ
aq
Φ
(ðèñ. 4.8, á), òî ïîëó÷èì ðåçóëüòèðóþùåå ïîëå,
ïîêàçàííîå íà ðèñ. 4.8, â, îòêóäà âèäíî, ÷òî â ðåçóëüòàòå ðåàêöèè ÿêîðÿ
ñèììåòðè÷íîå ðàñïðåäåëåíèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ ìàøèíû îòíîñèòåëüíî
îñè ãëàâíûõ ïîëþñîâ èñêàæàåòñÿ. Â ðåçóëüòàòå ðåàêöèè ÿêîðÿ
ôèçè÷åñêàÿ íåéòðàëü 0'-0' òîæå ñìåùàåòñÿ ïî îòíîøåíèþ ê ãåîìåòðè÷åñ-
êîé íåéòðàëè 0-0 íà íåêîòîðûé óãîë
β
, ïðè÷åì â ãåíåðàòîðàõ ôèçè÷åñêàÿ
íåéòðàëü ñìåùàåòñÿ ïî íàïðàâëåíèþ âðàùåíèÿ ÿêîðÿ, à â äâèãàòåëÿõ
ïðîòèâ íàïðàâëåíèÿ âðàùåíèÿ.
 äâèãàòåëÿõ ïðè óìåíüøåíèè ðåçóëüòèðóþùåãî ìàãíèòíîãî ïîòîêà
óìåíüøàåòñÿ ýëåêòðîìàãíèòíûé ìîìåíò è, êàê áóäåò ïîêàçàíî äàëåå,
èçìåíÿåòñÿ ÷àñòîòà âðàùåíèÿ. Ðåàêöèÿ ÿêîðÿ â äâèãàòåëÿõ ïîñòîÿííîãî
òîêà ïðèâîäèò ê òåì æå ðåçóëüòàòàì, ÷òî è â ãåíåðàòîðàõ, ñ òîé ëèøü
ðàçíèöåé, ÷òî ôèçè÷åñêàÿ íåéòðàëü â äâèãàòåëÿõ ñäâèãàåòñÿ ïðîòèâ
âðàùåíèÿ (ñì. ðèñ. 4.8,â).
Äëÿ óñòðàíåíèÿ èñêàæåíèÿ ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïîä ïîëþñàìè â ìàøè-
íàõ ñðåäíåé è áîëüøîé ìîùíîñòè ïðèìåíÿþò êîìïåíñàöèîííóþ
îáìîòêó. Ýòó îáìîòêó óêëàäûâàþò â ïàçû, âûøòàìïîâàííûå â ïîëþñíûõ
íàêîíå÷íèêàõ, è âêëþ÷àþò ïîñëåäîâàòåëüíî ñ îáìîòêîé ÿêîðÿ òàêèì
îáðàçîì, ÷òîáû ñîçäàâàåìûé êîìïåíñàöèîííîé îáìîòêîé ìàãíèòíûé
ïîòîê áûë ðàâåí ïî çíà÷åíèþ è ïðîòèâîïîëîæåí ïî íàïðàâëåíèþ ïîòîêó
ÿêîðÿ â çîíå ïîëþñîâ. Â ìàøèíàõ ïîñòîÿííîãî òîêà ìîùíîñòüþ ñâûøå
0,3 êÂò èñïîëüçóþò äîïîëíèòåëüíûå ïîëþñû, êîòîðûå óñòàíàâëèâàþò íà
ãåîìåòðè÷åñêîé íåéòðàëè. Ýòè ïîëþñû ñîçäàþò ìàãíèòíûé ïîòîê,
íàïðàâëåííûé íàâñòðå÷ó ïîòîêó ðåàêöèè ÿêîðÿ, êîìïåíñèðóÿ òåì ñàìûì
ïîëå ðåàêöèè ÿêîðÿ â îòíîñèòåëüíî óçêîé çîíå ïîâåðõíîñòè ÿêîðÿ, ãäå
íàõîäÿòñÿ ïðîâîäíèêè çàìûêàåìûõ ùåòêàìè ñåêöèé. Â ìàøèíàõ
íåáîëüøîé ìîùíîñòè, íå èìåþùèõ äîïîëíèòåëüíûõ ïîëþñîâ, äëÿ
óìåíüøåíèÿ èñêðåíèÿ ïîä ùåòêàìè èõ ñìåùàþò ñ ãåîìåòðè÷åñêîé
íåéòðàëè â íàïðàâëåíèè ôèçè÷åñêîé íåéòðàëè (ðèñ. 4.9): â ãåíåðàòîðå
ïî íàïðàâëåíèþ âðàùåíèÿ (I), â äâèãàòåëå ïðîòèâ âðàùåíèÿ (II). Ïðè
ñìåùåíèè ùåòîê ðàñïðåäåëåíèå òîêîâ â ïðîâîäíèêàõ îáìîòêè ÿêîðÿ
îòíîñèòåëüíî îñè ãëàâíûõ ïîëþñîâ îêàçûâàåòñÿ íåñèììåòðè÷íûì,
âñëåäñòâèå ÷åãî ïîÿâëÿþòñÿ ïðîäîëüíàÿ ÌÄÑ
ad
F
, ñîçäàþùàÿ
ïðîäîëüíûé ïîòîê
ad
Φ ðåàêöèè ÿêîðÿ, è ïîïåðå÷íàÿ ÌÄÑ
aq
F
,
ñîçäàþùàÿ ïîïåðå÷íûé ïîòîê
aq
Φ
. Ïîïåðå÷íûé ïîòîê ðåàêöèè ÿêîðÿ
äåéñòâóåò íà ðåçóëüòèðóþùèé ìàãíèòíûé ïîòîê ìàøèíû
ðåç
Φ
òàê æå,
êàê ïðè ðàñïîëîæåíèè ùåòîê íà ãåîìåòðè÷åñêîé íåéòðàëè. Ïðîäîëüíûé
ïîòîê ðåàêöèè ÿêîðÿ ìîæåò ñèëüíî óâåëè÷èâàòü èëè óìåíüøàòü
ðåç
Φ
â
çàâèñèìîñòè îò òîãî, ñîâïàäàåò ÌÄÑ
ad
F
ÌÄÑ îáìîòêè âîçáóæäåíèÿ
B
F
èëè íàïðàâëåíà ïðîòèâîïîëîæíî åé.
99
Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò
Ðèñ. 4.9
4.1.5. Ïîíÿòèå î êîììóòàöèè
Âðåìÿ, êîãäà ïëàñòèíû êîëëåêòîðà, ê êîòîðûì ïðèñîåäèíåíû êîí-
öû ñåêöèè, çàìêíóòû ùåòêîé íàêîðîòêî, ÿâëÿåòñÿ ïåðèîäîì ïåðåõîäà
ñåêöèè èç îäíîé ïàðàëëåëüíîé âåòâè îáìîòêè â äðóãóþ. Ïðè ýòîì òîê â
ñåêöèè èçìåíÿåòñÿ îò íåêîòîðîãî çíà÷åíèÿ îäíîãî çíàêà äî íåêîòî-
ðîãî çíà÷åíèÿ äðóãîãî çíàêà. Òàêîé ïðîöåññ íàçûâàåòñÿ êîììóòàöèåé.
 áîëåå øèðîêîì ñìûñëå ïîä êîììóòàöèåé ïîíèìàþò ñîâîêóïíîñòü
ÿâëåíèé è ïðîöåññîâ, ïðîèñõîäÿùèõ ïîä ùåòêîé è â çàìûêàåìîé
íàêîðîòêî ñåêöèè ïðè ïåðåõîäå åå èç îäíîé ïàðàëëåëüíîé âåòâè
îáìîòêè ÿêîðÿ â äðóãóþ.
Âðåìÿ, â òå÷åíèå êîòîðîãî ùåòêà ñîéäåò ñ îäíîé êîëëåêòîðíîé
ïëàñòèíû è ïåðåéäåò ïîëíîñòüþ íà äðóãóþ êîëëåêòîðíóþ ïëàñòèíó
âðàùàþùåãîñÿ ÿêîðÿ, íàçûâàåòñÿ ïåðèîäîì êîììóòàöèè
k
T
, à ñåêöèÿ,
çàìêíóòàÿ ùåòêîé, íàçûâàåòñÿ êîììóòèðóåìîé.
Êîììóòàöèÿ ñèëüíî âëèÿåò íà íàäåæíîñòü ðàáîòû ìàøèíû ïîñòîÿí-
íîãî òîêà. Ïðè ïëîõîé êîììóòàöèè ïîÿâëÿåòñÿ ñèëüíîå èñêðåíèå ïîä
ùåòêàìè, ïðîäîëæèòåëüíîå äåéñòâèå êîòîðîãî âûâîäèò ìàøèíó èç ñòðîÿ.
Ïðè õîðîøåé êîììóòàöèè ðàáîòà ìàøèíû ïðîèñõîäèò áåç èñêðåíèÿ.
100
Ñîâðåìåííûé Ãóìàíèòàðíûé Óíèâåðñèòåò
Ïîýòîìó ïîëó÷åíèå óäîâëåòâîðèòåëüíîé êîììóòàöèè ÿâëÿåòñÿ îäíîé
èç îñíîâíûõ ïðîáëåì ïðè ñîçäàíèè ìàøèí ïîñòîÿííîãî òîêà.
4.2. Ãåíåðàòîðû ïîñòîÿííîãî òîêà.
Êëàññèôèêàöèÿãåíåðàòîðîâ
4.2.1. Êëàññèôèêàöèÿ ãåíåðàòîðîâ ïîñòîÿííîãî òîêà
Ãåíåðàòîðû ïîñòîÿííîãî òîêà êëàññèôèöèðóþò ïî ñïîñîáó ïèòàíèÿ
îáìîòêè âîçáóæäåíèÿ, òàê êàê ñâîéñòâà ãåíåðàòîðîâ â îñíîâíîì
îáóñëîâëåíû ñïîñîáîì âîçáóæäåíèÿ. Â çàâèñèìîñòè îò ñïîñîáà
âîçáóæäåíèÿ ðàçëè÷àþò ãåíåðàòîðû ñ íåçàâèñèìûì âîçáóæäåíèåì è ñ
ñàìîâîçáóæäåíèåì. Ó ãåíåðàòîðà ñ íåçàâèñèìûì âîçáóæäåíèåì
îáìîòêà âîçáóæäåíèÿ ïèòàåòñÿ îò ïîñòîðîííåãî èñòî÷íèêà ïîñòîÿííîãî
òîêà. Â ãåíåðàòîðàõ ñ ñàìîâîçáóæäåíèåì îáìîòêè âîçáóæäåíèÿ ïèòàþòñÿ
òîêîì îò ñàìèõ æå ãåíåðàòîðîâ.
Ãåíåðàòîðû ñ ñàìîâîçáóæäåíèåì ïîäðàçäåëÿþò íà òðè òèïà:
1) ñ ïàðàëëåëüíûì âîçáóæäåíèåì (øóíòîâûå), êîãäà îáìîòêà
âîçáóæäåíèÿ ïîäêëþ÷åíà ïàðàëëåëüíî öåïè îáìîòêè ÿêîðÿ;
2) ñ ïîñëåäîâàòåëüíûì âîçáóæäåíèåì (ñåðèåñíûå), êîãäà
îáìîòêà âîçáóæäåíèÿ âêëþ÷åíà ïîñëåäîâàòåëüíî ñ îáìîòêîé ÿêîðÿ;
3) ñî ñìåøàííûì âîçáóæäåíèåì (êîìïàóíäíûå), êîãäà
èìåþòñÿ äâå îáìîòêè âîçáóæäåíèÿ, îäíà èç êîòîðûõ ïîäêëþ÷åíà
ïàðàëëåëüíî îáìîòêå ÿêîðÿ, à äðóãàÿ ïîñëåäîâàòåëüíî ñ íåé.
4.2.2. Ãåíåðàòîð ñ íåçàâèñèìûì âîçáóæäåíèåì
Íà ðèñ. 4.10,à ïðèâåäåíà ñõåìà ãåíåðàòîðà ñ íåçàâèñèìûì
âîçáóæäåíèåì. Â ýòîì ãåíåðàòîðå òîê
B
I
â îáìîòêó âîçáóæäåíèÿ ÎÂ
ïîäàåòñÿ îò ïîñòîðîííåãî èñòî÷íèêà, ïîýòîìó íå çàâèñèò îò òîêà ÿêîðÿ
a
I
, ðàâíîãî â ýòèõ ãåíåðàòîðàõ òîêó íàãðóçêè
H
I
(ðèñ. 4.10,á).
Ãåíåðàòîðû ñ íåçàâèñèìûì âîçáóæäåíèåì ïðèìåíÿþòñÿ â òåõ ñëó÷àÿõ,
êîãäà íåîáõîäèìî â øèðîêèõ ïðåäåëàõ ðåãóëèðîâàòü òîê âîçáóæäåíèÿ
B
I
è íàïðÿæåíèå
U
íà çàæèìàõ ìàøèíû. Òîê âîçáóæäåíèÿ çàâèñèò îò
çíà÷åíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ îáìîòêè âîçáóæäåíèÿ
B
r
è çíà÷åíèÿ ââåäåí-
íîãî â öåïü îáìîòêè âîçáóæäåíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ ðåãóëèðîâî÷íîãî
ðåîñòàòà
PB
r
:
),/(
PBBBB
rrUI
+=
(4.6)
ãäå
B
U
íàïðÿæåíèå, ïðèëîæåííîå ê öåïè âîçáóæäåíèÿ. Íàïðÿæåíèå