Главная Машины переменного тока



встречно току (рис. 36.5, .6), так что ток уменьшается, а cos<p увеличивается. При вращающемся якоре уравнение равновесия э. д. е. для двигателя примет следующий вид: 0=-Ёв-Ev+jlx+lr.

При увеличении частоты вращения увеличивается противо-э. д. с. Ev, что повышает cos ф. Поэтому коллекторные двигатели обычно работают при больших скоростях, Также для увеличения коэффициента мощности число витков обмотки возбуждения делают малым, а воздушный зазор возможно меньшим.

Существенный недостаток коллекторных двигателей переменного тока - трудные условия коммутации тока. При к. з. секции обмотки щеткой в этой секции индуктируются следующие э. д. с.

I

Ев

Рис. 36;5. Векторная диаграмма однофазного коллекторного двигателя при неподвижном (а) и вращающемся (б) якоре

1. Реактивная вг (э. д..с. самоиндукции и взаимоиндукции). Так как секция может начать коммутировать в любой момент, т. е.

"при любом значении тока в якоре, то э. д. с. вг зависит от значения тока в момент начала коммутации. Если коммутация начинается в момент, когда г=0, то =0; если же ток имеет максимальное значение в момент начала коммутации (/max), то и реактивная э. д. с. максимальная. Таким образом, реактивная э.. д. е. совпада-

•ет по фазе с током, что показано на векторной диаграмме, изобра-

лЖенной на рис. 36.6.

2. Трансформаторная э. д. с. et, индуктируемая в короткозамкнутой секции переменным магнитным полем обмотки возбуждения. Эта э. д. с. отстает от магнитного потока и от тока в якоре на я/2 по фазе.

Под действием э. д. с. в короткозамкнутой

секции будет протекать добавочный ток к. 3. /к-Ek/Zk, где Zk - полное сопротивление короткозамкнутой секции. Этот ток создает неравномерное распределение тока под щеткой, перегружая один из краев ее, что ведет к образованию искрения под щетками и затрудняет работу машины. Для компенсации э. д. с. Ек можно уста-



нрвить дополнительные полюсы, обмотку которых включить параллельно якорю. В этом случае магнитный поток дополнительных полюсов Фдоп изобразится вектором, повернутым относительно вектора напряжения на jt/2 в сторону отставания.

При соответствующей полярности дополнительных полюсов э. д. с. вращения f, индуктируемая магнитным полем этих полюсов в обмотке якоря, будет компенсировать э. д. с. к. Однако э. д. с. вращения зависит от частоты вращения якоря, тогда как э. д. с. Ек зависит от тока в якоре. Поэтому компенсация э. д. с. короткозамкнутои секции возможна лищь при определенных нагрузках и частоте вращения. Компенсация реактивной э. д. с.

коммутируемой секции возможна при любой нагрузке. Для этого не-•обходимо на дополнительных полюсах поместить обмотку, включаемую последовательно с якорем, как это делается в мащинах постоянного тока. Скомпенсировать трансформаторную э. д. с. с помощью дополнительных полюсов нельзя, так как любое изменение тока в якоре (нагрузки машины) и частоты вращения нарушает равновесие э. д. с-

Особенно тяжелые условия возникают при пуске двигателя. В начальный . момент пуска двигателя (п=0) и, следовательно, как реактивная э. д. с, так и э. д. с. вращения в коммутируемой секции равны нулю (£г=0.и £„=0), так что трансформаторная э. д. с. Et ничем не компенсирована, что приводит к образованию интенсивного искрения под щетками. Для уменьшения трансформаторной э.д.с. коллекторные двигатели средних и больших мощностей выполняются с малым числом витков в секции и предназначаются для ра-

боты от сети с пониженной частотой тока (25 Гц и 16 - Гц). Так-

же для уменьшения трансформаторной э. д. с. при пуске двигателя используют уменьшение магнитного потока обмотки возбуждения, что ведет к увеличению пускового тока, т. е, также увеличивает искрение поД щетками. , .


Рис. 36.6. Векторная диаграмма коммутируемой секции

§ 36.3. Вращающий момент и характеристики однофазного коллекторного двигателя

Ток обмотки возбужденру!, равный току в якоре, создает маг» нитный поток Фв, который отстает по фазе-от тока на угол у за счет потерь в стали и влияния токов коммутирующих секций; i= =i/maxSincD и Фв=Фтахв81п {at-у). Так как вращающий момент определяется произведением тока в якоре на магнитный поток, то



мгновенное значение вращающегося момента однофазного коллекторного двигателя

= ~~ тах sin ЫФ 6 Sin {wt - у) = pN

тахФщах fifCOS у - COS {2t - у)].

n,I,cos<f


Рис. 36.7. Изменение во времени тока в якоре, магнитного потока и вращающего момента однофазного коллектор- ного двигателя

Рйс. 36.8. Характеристики однофазного коллекторного двигателя

Т. е. вращающий момент является суммой двух моментов, один из которых представляет собой постоянную величину:

а другой переменную, изменяющуюся во времени с двойной частотой: •

Л1„,р==-/,Ф, 6 сое (2ш - Y)

Таким образом, однофазный коллекторный двигатель развивает вращающий момент, изменяющийся во времени с двойной частотой (рис. 36.7). Вследствие инерции якорь не успевает изменять свою скорость, так что изменение вращающего момента во времени не сказывается на работе двигателя. Из выражения среднего момента Мер видно, что для получения возможно больших моментов необходимо уменьшить угол у, т. е. уменьшить потери в стали двигателя. Поэтому магнитную цепь машины собирают полностью из листовой стали. Однако даже в идеальном случае, когда у = 0, работа двигателя от сети переменного тока менее экономична, чем работа этого же двигателя от сети постоянного тока. При работе



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 [54] 55 56 57 58 59 60


0.0115