книги / Электротехнические устройства радиосистем

из одной параллельной ветви в другую. Время переключения ком­ мутируемой секции из одной параллельной ветви в другую, или [время перехода щетки с одной коллекторной пластины на другую, [называется п е р и о д о м к о м м у т а ц и и .

1. Электродвижущая сила самоиндукции, вызванная изменением ттока «и равная

-где L — индуктивность секции.

2. Практически ширина щетки больше ширины коллекторной •пластины в несколько раз и щетка замыкает несколько секций, 'в которых процесс коммутации протекает одновременно с некоторым 'сдвигом во времени. Кроме этого, процесс коммутации протекает «одновременно под всеми щетками, помещенными на коллекторе. По­ этому помимо э. д. с. самоиндукции в короткозамкнутой или комму­ тируемой секции создается э. д. с. взаимоиндукции, равная

внешнего магнитного поля н в них индуктируется э. д. с. вращения,

равная

ev=2BKl-vwK,

где Вк — среднее значение магнитной индукции в зоне коммутации; / —■длина активных проводов; v — скорость перемещения активных Проводников в магнитном поле; о>к — число витков секций обмотки якоря.

Для составления общего уравнения коммутации введем следую­ щие обозначения: i — ток .в коммутируемой секции; it и /2 — токи в соединительных проводах между обмоткой и коллекторными пла­

В общем случае решение этого уравнения невозможно, так как оно содержит большое число величин, которые могут быггь опреде­

сопротивлениями секции и соединительных проводов (го=0 и г-»0) в

сравнении с переходными сопротивлениями Г\ и г2, то уравнение коммутации примет следующий вид.

/,Г1—/2г2=0. (3-4)

Для коммутируемой секции можно записать следующие равен­ ства:

Так как сопротивления переходных контактов г х и г2 обратно пропорциональны поверхностям соприкосновения щетки с коллектор­ ными пластинами 1 и 2, а поверхности соприкосновения при равно­

риод коммутации.

Из 3-6 и 3-7 получим для тока коммутируемой секции следую­ щее выражение:

(3-8)

т. е. ток в короткозамкнутых секциях линейно изменяется во вре­ мени (рис. 3-10) и, следовательно, коммутация будет прямолиней­ ной. Она характеризуется равномерным распределением платности тока по всему сечению щетки. Плотность тока под сбегающим и на­ бегающим краями щетки равна:

где qx и q2— соответственно площади поверхностей соприкоснове­ ния щетки с коллекторными пластинами / и 2. При условии вра­ щения якоря с равномерной скоростью площади поверхностей со­ прикосновения щетки с коллекторными пластинами линейно изме­ няются во времени, причем qx уменьшается и q2 увеличивается, т. е.

qx~ T K—t и

мутации. Направление доба-вочного тока короткого замыкания зави­

индукции, т. е. направлена встречно изменениям .тока в коммутируе­ мой секции, добавочный ток короткого замыкания будет иметь такое направление, какой имел ток в секции до входа ее в зону ком­ мутации (рис. 3-il2). В этом случае добавочный .ток iK будет задер­ живать процесс изменения тока в коммутируемой секции и комму­ тация будет замедленной. При .такой коммутации a i> 0 2 и, следова-

зоваиия искрения, которое особенно интенсивно в момент размы­ кания теткой секции обмотки. Чрезмерная плотность тока при на­ личии .разности потенциалов между щеткой и коллектором влечет возникновение дугового разряда, который ионизирует тончайшие слои воздуха, находящегося между щеткой и коллектором, и спо­ собствует развитию дуги. Дуга может перейти к щетке другой по­ лярности, .развив круговой огонь на коллекторе, что вызовет его повреждение.

Искрение щеток может быть вызвано также рядом других при­ чин, как-то: неровной поверхностью коллектора, вибрацией щеток,

а компенсация этих э. д. с. Для этого в зоне коммутации, в кото­ рой находятся активные стороны коммутируемых секций, необходи­ мо создать такое внешнее магнитное поле, при котором индуктируе­ мая в секции э. д. с. вращения ev компенсировала бы э. д. с. само­ индукции es и взаимоиндукции em, т. е. ev= —е8—ет.

Для создания внешнего магнитного поля в зоне -коммутации Применяются дополнительные полюсы, устанавливаемые в нейтраль­ ной зоне.

В настоящее в.ремя почти все машины постоянного .тока изго­ товляются с дополнительными полюсами, так как при наличии до­ полнительных полюсов можно увеличить токовые нагрузки, что по­ зволит уменьшить как вес, так и стоимость машины.

Обмотка возбуждения дополнительных полюсов соединяется по­ следовательно с обмоткой якоря для того, чтобы э. д. с. самоиндук-

ным и для вращения якоря первичный двигатель должен развивать вращающий момент Ми достаточный для преодоления электромагнитного тормозного момента.

моментов скорость вращения якоря начнет изменяться. Если почему-либо момент первичного двигателя Mi уменьшится, т. е. станет меньше электромагнитного мо­ мента генератора то скорость вращения

якоря машины начнет снижаться. При этом будут уменьшаться как э. д. с., так и ток в обмотке якоря, что будет вызывать уменьшение тормозного электромагнит­ ного момента генератора. В случае увеличения момента первичного двигателя ( M i > М^) скорость вращения

якоря, а также э. д. с. и ток в его обмотке будут увели­ чиваться, что вызовет увеличение тормозного электромаг­ нитного момента.

При нарушении равновесия моментов скорость вра­ щения якоря, э.д.с. и ток в его обмотке претерпевают изменения до восстановления равновесия моментов, т. е. пока электромагнитный момент генератора не ста­ нет равным вращающему моменту .первичного двигателя.

Таким образом, любое изменение момента первичного двигателя, т. е. потребляемой генератором мощности, вы­ зывает соответствующее изменение как электромагнит­ ного момента генератора, так и вырабатываемой им мощности. Также при изменениях нагрузки генератора потребуется соответствующее изменение момента первич­ ного двигателя для поддержания постоянства скорости вращения якоря генератора.

Ток обмотки якоря /а генератора встречает на своем пути сопротивление внешней нагрузки гш сопротивление обмотки якоря г0б и сопротивление переходных контактов между щетками и коллектором гщ. Обозначив через га внутреннее сопротивление машины, представляющее со­ бой сумму сопротивлений обмотки якоря и щеточных контактов (Гоб+ Гщ), для тока в якоре можем записать следующее выражение:

Сопротивление гщ непостоянно и зависит от величины и направления тока, состояния коллектора, силы нажа­ тия щеток на коллектор, скорости вращения. Падение

напряжения в щеточных контактах остается примерно неизменным при изменениях нагрузки (принимается рав­ ным 2 в на пару угольных и графитовых щеток).

Поэтому в выражении (3-14) внутреннее сопротивле­ ние машины также нс является величиной постоянной

чим следующее уравнение равновесия э. д. с. для гене­ ратора:

или электромагнитная мощность генератора, преобразо­ ванная им в электрическую; Р0б — мощность потерь в обмотке якоря и щеточных контактах.

При холостом ходе генератора электромагнитная мощ­ ность равна нулю (Яф= 0 ), но для вращения якоря маши­

ны первичный двигатель должен затратить некоторую

ческих на трение в подшипниках и трение о воздух вра­ щающихся частей машины Рмех и из потерь в стали на гистерезис и вихревые токи Рст- В генераторах с само­ возбуждением Р0 включает также мощность, затрачен­ ную на создание магнитного потока, т. е. на возбуждение машины.

При нагрузке генератора первичный двигатель затра­ чивает мощность Я,, равную Я1 = Яф-}-Я0.

Электромагнитный момент машины равен Мф =: Яф/П, где

Q = , рад/сек — угловая скорость якоря; так как

Яф = £ / а и Е ~ #Ф» то электромагнитный момент ма­

шины определится следующим выражением:

Так как величины а, р и Nn постоянны для данной машины, то дробь pN/2na = k представляет собой некото­ рый постоянный для данной машины коэффициент и электромагнитный момент равен:

т. е. электромагнитный момент машины пропорционален произведению тока в якоре на магнитный поток полюсов.

3-7. ВОЗБУЖДЕНИЕ ГЕНЕРАТОРОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Генераторы постоянного тока могут быть вы­ полнены с магнитным и электромагнитным возбужде­ нием. Для создания магнитного потока в генераторах первого типа используются постоянные магниты, а в ге­ нераторах второго типа — электромагниты. Постоянные магниты применяются для возбуждения машин малых мощностей. Электромагнитное возбуждение является наиболее широко используемым способом создания маг­ нитного потока. При этом способе возбуждения магнит­ ный поток создается током, протекающим по обмотке возбуждения.

В зависимости от способа включения обмотки воз­ буждения генераторы постоянного тока могут быть с не­ зависимым возбуждением и с самовозбуждением.

При независимом возбуждении (рис. 3-15,а) обмотка возбуждения включается в сеть независимого источника энергии постоянного тока. Для регулирования тока воз­ буждения / в цепи обмотки включено сопротивление гр. При таком возбуждении ток / в не зависит от тока в яко­ ре / а.

Недостатком генераторов независимого возбуждения является потребность в дополнительном источнике энер­ гии. Несмотря на то, что этот источник обычно имеет малую мощность (несколько процентов мощности гене­

обмотки возбуждения от цепи якоря недопустимо по конструктивным соображениям.

Генераторы с самовозбуждением имеют наиболее широкое применение и в зависимости от способа вклю­