На технико-экономические показатели машины

Рассмотрим ряд подобных в геометрическом отношении машин. Все геометрические размеры (длина и диаметр якоря, полюсное деление, ширина и высота пазов и т. д.) любой машины этого ряда отличаются от размеров другой машины этого же ряда в одинаковое число раз. Предположим, что у всех машин данного ряда плотность тока и магнитные индукции в соответствующих частях машин, а также скорость вращения одинаковы. В таком случае можно рассматривать зависимость мощности, потерь и других величин от какого-либо характерного для машины геометрического размера /, например, / = D_a или / = /_е.

98Машины постоянного тока [Разд. I

В геометрически подобных машинах общая площадь пазов изменяется прямо- пропорционально I² и при j_a — const общий объем тока в пазах также изменяется прямо пропорционально Р. Так как диаметр якоря изменяется прямо пропорционально I, то при этом А_а ~ I. Поэтому при указанных условиях, согласно выражению (4-15),

Р ~ /⁴. (4-20)

К этому выводу можно прийти и иначе. Действительно, при N = const сечение проводника, а следовательно, и ток якоря 1_а изменяются пропорционально /². Площадь поверхности якоря на один полюс, а значит, поток Фв и э. д. с. Е_а также изменяются пропорционально /², Следовательно, мощность

С другой стороны, объем машины V, ее вес G и стоимость С прямо пропорциональны I^s:

V~G~C~t³, (4-21)

и, следовательно,

G с 1,. _ооч

-рг — -р ~ т ■ (4-22)

Это значит, что вес машины и ее стоимость на единицу мощности уменьшаются с увеличением геометрических размеров обратно пропорционально I.

При В = const, / = const и / = const электрические и магнитные потери мощности в отдельных частях машины на единицу объема также постоянны. Следовательно, эти потери растут прямо пропорционально I³. То же приблизительно верно и для механических потерь. Поэтому суммарные потери

Таким образом, потери на единицу мощности при увеличении / и Р уменьшаются, а к. п. д. машины увеличивается.

Величина поверхностей охлаждения S_0O, с которых отводятся выделяющиеся в виде тепла потери Р₂> растет прямо пропорционально Р, и поэтому

Следовательно, величина потерь на единицу поверхностей охлаждения растет прямо пропорционально /, и поэтому условия охлаждения в крупных машинах ухудшаются.

Это вызывает необходимость совершенствования способов охлаждения электрических машин при увеличении их размеров и мощности,

Полученные зависимости не вполне точны, так как произведение В_ьА_а в действительности увеличивается медленее, чем I (см. §4-2). Однако эти зависимости вполне четко выявляют общие закономерности и тенденции и притом в одинаковой степени как для машин постоянного, так и для машин переменного тока.

Из полученных зависимостей следует, что относительный расход материалов и относительная стоимость у крупных машин всегда меньше, а к. п. д. выше, чем у малых машин. Аналогичным образом нетрудно установить, что при сохранении неизменными геометрических размеров и электромагнитных нагрузок вес, стоимость и потери на единицу мощности с увеличением скорости вращения уменьшаются.

Поэтому экономически целесообразно строить и применять, где это возможно, крупные и быстроходные электрические машины.

Содержание
Предыдущий § Следующий

Глава пятая

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ МАШИНЫ ПРИ НАГРУЗКЕ

Реакция якоря и ее виды

Явление реакции якоря. Во второй главе было рассмотрено магнитное поле машины постоянного тока при холостом ходе (/„ = = 0), создаваемое обмоткой возбуждения. Картина магнитного поля для этого случая при 2р = 2 изображена на рис. 5-1, а. При нагрузке машины (1_а =£ 0) обмотка якоря создает собственное магнитное поле, картина которого при установке щеток на геометрической нейтрали и при отсутствии возбуждения (t_B = 0) изображена на рис. 5-1, б. Как видно из рис. 5-1, б, ось поля якоря направлена по оси щеток 1—1. Развиваемый в машине электромагнитный момент можно рассматривать как результат взаимодействия полюсов поля якоря N_a — S_a (рис. 5-1, 6) и полюсов поля возбуждения N — S (рис. 5-1, а),

Поля якоря и индуктора, действующие совместно, образуют результирующее поле, характер которого на основании рис. 5-1, а и б показан на рис. 5-2. Полярность полюсов и направления токов якоря на этом рисунке соответствуют случаю, когда в режиме генератора (Г) якорь вращается по часовой стрелке, а в режиме двигателя (Д) — против часовой стрелки.

Рис. 5-1. Магнитное поле индуктора (а) и якоря (б)

Из рис. 5-2 видно, что под влиянием поля якоря результирующее поле машины изменяется. Это явление называется реакцией якоря.

Поперечная реакция якоря. При установке щеток на геометрической нейтрали /—1 (рис. 5-1, б) поле якоря направлено поперек оси полюсов, и в этом случае оно называется полем поперечной ре.акции якоря.

Как следует из рис. 5-2, поперечная реакция якоря вызывает ослабление поля под одним краем полюса и его усиление под другим, вследствие чего ось результирующего поля поворачивается в генераторе по направлению вращения якоря, а в двигателе — в обратную сторону. Если условно, как это иногда делается, рассматривать линии магнитной индукции в качестве упругих нитей, то возникновение электромагнитного момента можно рассматривать как результат действия упругих сил этих нитей, стремящихся сократиться и повернуть якорь. Из рис. 5-2 видно, что при такой трактовке явлений направления действия моментов совпадают с реальными как в режиме генератора, так и в режиме двигателя.

Под воздействием поперечной реакции якоря нейтральная линия на поверхности якоря, на которой 5 = 0, поворачивается из

положения геометрической нейтрали /—/ на некоторый угол р в положение 2—2 (рис. 5-2), которое называется линией физической нейтрали. В генераторе физическая нейтраль повернута в сторону вращения якоря, а в двигателе — в обратную сторону.

Из рис. 5-1, б следует, что при вращении якоря в проводниках, показанных в левой части рис. 5-1, б, поле поперечной реакции

Рис. 5-2. Результирующее магнитное поле при установке щеток на геометрической нейтрали

Рис. 5-3. Поле продольной реакции якоря

якоря индуктирует э. д. с. одного направления, а в правой — другого, В результате этого при установке щеток на геометрической нейтрали суммарная э. д. с. от поля реакции якоря в каждой параллельной ветви обмотки и на щетках равна нулю.

Продольная реакция якоря. Если щетки сдвинуты с геометрической нейтрали на 90° эл. (рис. 5-3), то поле якоря действует вдоль оси полюсов и называется полем продольной реакции якоря. Это поле в зависимости от направления тока в якоре оказывает на поле полюсов намагничивающее или размагничивающее действие, и в результате его взаимодействия с полем полюсов электромагнитный момент не возникает. Индуктируемая при вращении якоря э. д. с. на щетках будет в этом случае также равна нулю.

Общий случай реакции якоря. Обычно щетки устанавливаются на геометрической нейтрали. Однако в результате неточной установки щеток, а также сознательных действий персонала щетки могут быть сдвинуты с геометрической нейтрали на некоторый угол а (рис. 5-4, а), причем 0 < а < 90° эл. В таком общем случае поверхность якоря на протяжении двойного полюсного деления можно

разбить на две пары симметричных секторов: 1) аб и гв, 2) аг и бе. Токи первой пары секторов (рис. 5-4, б) создают поле поперечной реакции якоря, а токи второй пары (рис. 5-4, в) — поле продольной реакции якоря.

Указанные на рис. 5-4, а полярности полюсов и направления токов якоря соответствуют вращению якоря в режиме генератора (Г) по часовой стрелке, а в режиме двигателя (Д) — против часовой стрелки.

Рис. 5-4. Разложение н. с. реакции якоря при сдвиге щеток с нейтрали (а) на поперечную (б) и продольную (в)

Как следует из рис. 5-4, при повороте щеток генератора в направлении вращения и щеток двигателя против направления вращения возникает размагничивающая продольная реакция якоря, вызывающая уменьшение потока полюсов. При сдвиге щеток в обратном направлении возникает намагничивающая продольная реакция якоря, вызывающая увеличение потока полюсов.

⇐ Предыдущая567891011121314Следующая ⇒

Поделиться: