Продольная составляющая МДС обмотки якоря

В машинах постоянного тока щетки могут быть преднамеренно или случайно сдвинуты с геометрической нейтрали. На рис. 3.5 представлена машина постоянного тока, работающая генератором под нагрузкой. Щеткисдвинуты с геометрическойнейтрали на угол . Возможныдва случая: сдвиг щеток

Рис. 3.5

по направлению вращения якоря (рис. 3.5, а) и против направления вращения якоря (рис. 3.5, б). В нормальных условиях, когда щетки расположены на линии геометрической нейтрали, каждая из параллельных ветвей обмотки якоря состоит из секций с одинаковым направлением ЭДС в них и ток во всех проводниках обмотки якоря совпадает по направлению с ЭДС , действующей в этих проводниках. Сдвиг щеток с геометрической нейтрали не влияет на направление ЭДС в секциях обмотки якоря. Но при сдвиге щеток с геометрической нейтрали в параллельных ветвях обмотки якоря оказываются секции с разным направлением ЭДС (результирующая ЭДС параллельной ветви уменьшается), в то время как ток во всех секциях параллельной ветви будет иметь одно направление (рис. 3.5).

Независимо от положения щеток относительно геометрической нейтрали МДС обмотки якоря всегда действует по линии щеток. Для оценки действия МДС при сдвиге щеток с линии геометрической нейтрали разложим ее на продольную составляющую по продольной оси (ось полюсов) и поперечную составляющую по поперечной оси (линия геометрической нейтрали).

Следует иметь в виду, что в машинах постоянного тока (в отличие от синхронных машин) МДС обмотки якоря и ее составляющие и не являются векторами, а соответствующие этим величинам стрелки указывают лишь направление их действий. Данный факт обусловлен тем, что в обмотках машин переменного тока проходит переменный синусоидальный ток, который может быть представлен двумя синусоидами, сдвинутыми во времени на угол , и этим двум синусоидам будут соответствовать две составляющие МДС, действующие по двум взаимно перпендикулярным осям и полученные как проекции результирующей МДС на эти оси.

В машинах постоянного тока имеет место линейное распределение МДС обмотки якоря по окружности якоря и результирующая МДС тоже может быть разложена на составляющие по двум взаимно перпендикулярным осям. Но теперь каждая из составляющих МДС обмотки будет создаваться не всей обмоткой (в отличие от машин переменного тока), а только ее определенной частью. Как видно из рис. 3.5, а, группа проводников обмотки якоря, находящихся в пределах дуги под каждым из полюсов, будет создавать МДС , действующую по поперечной оси и ориентированную справа налево в соответствии с правилом правого винта. Оставшиеся проводники обмотки якоря, расположенные в пределах дуги , создают МДС , действующую по продольной осии в соответствии с правилом правого винта ориентированную снизу вверх. Аналогичная картина имеет место и на рис.3.5, б, на котором щетки сдвинуты против направления вращения якоря.

В соответствии с этим можно составить следующие выражения для составляющих МДС по осям и :

= ; = , (3.9)

и тогда алгебраическая сумма этих составляющих МДС дает МДС обмотки якоря:

+ = . (3.10)

Из сравнения рис. 3.5, а и б видно, что направление сдвига щеток не отражается на направлении поперечной составляющей МДС , действующей в обоих случаях слева направо, в то время как МДС меняет свое направление. При сдвиге щеток в направлении вращения якоря МДС направлена вверх и находится в противофазе с МДС полюсов , т. е. в данном случае продольная составляющая МДС обмотки якоря является размагничивающей. Сдвиг щеток против направлении вращения якоря вызывает изменение направления МДС , которая теперь оказывается направленной вниз, находится в фазе с МДС полюсов и будет усиливать поток возбуждения, т. е. становится подмагничивающей.

При рассмотрении действия МДС обмотки якоря в двигателях необходимо учитывать то обстоятельство, что при одинаковой полярности главных полюсов и направлении тока в обмотке якоря генератора и двигателя, последний по сравнению с генератором вращается в противоположную сторону.

В машинах постоянного тока с добавочными полюсами для обеспечения безыскровой работы коллектора сдвиг щеток с геометрической нейтрали не допускается.