Взаимная индукция, форма кривой и величина реактивной

э. д. с. Для выяснения особенностей коммутации с учетом взаимной индукции рассмотрим случай равносекционной простой петлей боти с 4 и

Рис, 6-10. Коммутация при и_а = 4 и 6_Щ = 2,5 b_s

вой обмотки с ы_п = 4 и Ь_щ = 2,5Ь_К (рис. 6-10, а, б). Для простоты предположим, что шаг обмотки полный, а собственные и взаимные индуктивности секций, лежащих в общих пазах, равны. Коммутацию будем считать прямолинейной.

Изменение токов рассматриваемых секций в процессе коммутации происходит во времени со сдвигом

как показано на рис. 6-11, а. Прямоугольники на рис. 6-11, б изображают э. д. с. самоиндукции ei в этих секциях, причем высота прямоугольника соответствует величине э. д. с, а ширина, равная периоду коммутации, фиксирует время начала и конца действия этой э. д. с. Эти прямоугольники, естественно, также сдвинуты относительно друг друга на время /_к.

При равенстве собственных и взаимных индуктивностей e_L = е_м- Тогда каждый из прямоугольников на рис. 6-11,6 представляет собой также э. д. с. взаимной индукции е_м, которая индуктируется каждой из рассматриваемых секций во время ее коммутации в остальных одновременно коммутируемых секциях.

Чтобы определить реактивную э. д. с. е_п в секции /, необходимо сложить прямоугольник / и те участки прямоугольников 2, 3, 4,

которые лежат под прямоугольником /, так как секции 2, 3, 4 оказывают влияние на секцию /, естественно, только во время ее коммутации-. Таким образом, получим кривую е_п на рис. 6-11, в, которая представляет собой изменение во времени реактивной э. д. с. первой секции. Аналогично можно построить кривые э. д. с. е_г2, е_г3, е_г4 остальных секций, которые изображены на рис. 6-11, г, д, е. Как видно из рис. 6-11, с учетом взаимной индукции реактивная э. д. с. е_г каждой секции даже при прямолинейной коммутации изменяется во времени, причем кривые э. д. с. разных секций имеют разную форму.

Ступенчатая огибающая кривых е_п, е_гъ, е_г9, е,₄ построена на рис. 6-11, ж. Она представляет собой результирующую э. д. с. секций одного паза. Для полной компенсации е_Г во всех секциях необходимо добиться, чтобы кривая э. д. с. е_к, а следовательно, и кривая индукции В_к коммутирующего поля имели форму кривой на рис. 6-11, ж. Однако в точности добиться этого невозможно, и на практике стремятся получить такую форму кривых В_к и е_к, которая по возможности ближе совпала бы с формой кривой е_п как показано на рис. 6-11, ж штриховой линией.

При построении кривых е_г можно учесть также взаимную индукцию от секций, коммутируемых соседними щетками, влияние укорочения шага, неравенство^ и е_м и разницу этих величин, обусловленную расположением секций в пазах в два слоя. Формы кривых е_г имеют при этом еще более сложный вид.

Хотя увеличение Ь_щ приводит к повышению влияния взаимной индукции вследствие возрастания числа одновременно коммутируемых секций, величина е_г несколько уменьшается, так как при этом увеличивается также период коммутации.

Построение кривых е_г трудоемко, и поэтому при проектировании машин к нему прибегают лишь в наиболее ответственных случаях. Обычно же ограничиваются вычислением средней для всех секций паза величины е_г, соответствующей замене ступенчатой кривой

Рис. 6-11. Определение реактивной э. д. с. при «_п = 4 и Ь_щ = 2,5

на рис. 6-11, ж прямоугольником, площадь которого равна площади фигуры, ограниченной этой кривой и осью абсцисс. Формулу для е_г при этом можно получить, если в выражении (6-25) заменить

Магнитные проводимости Л и | зависят в основном от геометрических размеров пазов и лобовых частей секции, а также от других факторов (магнитньГе свойства бандажной проволоки и т. д.). Формулы для вычисления Л и | приводятся в руководствах по проектированию машин постоянного тока [21, 22, 23, 40, 41]. В малых и средних машинах, а также в крупных тихоходных машинах с малой длиной якоря | = (5 -г- 8) 10~⁶ гн/м, а в крупных тихоходных машинах с большой длиной якоря и в крупных быстроходных машинах | = (3,5 ■+■ 5,0) 10~^в гн/м.

Из равенства (6-28) видно, что е_г тем больше, чем больше скорость вращения, линейная нагрузка и длина машины и чем больше витков в секции.

Если можно было бы добиться идеальной компенсации е_г с помощью коммутирующей э. д. с. е_к, то теоретически можно было бы иметь хорошую коммутацию при весьма больших значениях е_г. Однако, как было выяснено в связи с рассмотрением рис. 6-11, ж, добиться совпадения форм кривых е_к и е_г практически невозможно, и величина нескомпенсированных участков кривой е_г тем больше, чем больше сама е_г. Поэтому величина е_г решающим образом влияет на качество коммутации. При наличии коммутирующего поля необходимо, чтобы г_г < 7 4- 10 в, а при отсутствии этого поля e_r + e_aq =ss 2 -н 3 в.

Ширина зоны коммутации. Время Т_П коммутации и_п секций одного паза для обмотки с полным шагом, согласно рис. 6-11, ж, равно

T_a = T_K + (u_a-l)t_K.

При укороченном или удлиненном шаге обмотки нижние секции будут коммутироваться в зависимости от направления вращения якоря раньше или позже верхних. Если шаг укорочен или удлинен на е секционных сторон (см. § 3-2), то время коммутации секционных сторон одного паза увеличивается на st_K. Поэтому в общем случае

Зоной коммутации называется дуга окружности якоря, в пределах которой перемещаются секционные стороны паза во время коммутации.

Ширину этой зоны &₃._к получим, если умножим Т_п на окружную скорость якоря

В выражения (6-30) и (6-31) нужно подставлять всегда абсолютное значение е.

Величина Ь_{3 к} должна быть не больше 50—65% расстояния между наконечниками соседних главных полюсов. В противном случае коммутируемые секции попадают в зону сильного поля главных полюсов и условия коммутации резко ухудшаются. В связи ^с этим из выражений (6-30) и (6-31) можно заключить, что большое Жорочение шага обмотки нежелательно.

Дата добавления: 2015-07-18