Режим нагрузки
В режиме нагрузки магнитное поле создаётся совместным действием нескольких обмоток: ОВ, ОЯ, компенсационная обмотка, обмотка добавочных полюсов, сериесная обмотка.
Обмотка компенсационная предназначена для компенсации реакции якоря, выполняется обычно в виде стержней, которые располагаются в пазах полюсных наконечниках. Эта обмотка всегда включается последовательно с обмоткой якоря. Эта обмотка создаёт МДС, направленную встречно МДС обмотки якоря. Поток якоря искажает магнитное поля, увеличивая поток под одним краем полюса и уменьшает под одним. В результате возникает большие градиенты напряжения между коллекторными пластинами, воздушный промежуток пробивается и возникает повышенное искрение.
Обмотка добавочных полюсов нужна для создания магнитного поля в зоне коммутации (под щётками). В зоне коммутации секции переходят из одной параллельной ветви в другую, т.е. получается разрыв электрической цепи. В момент коммутации ток изменяет направление на противоположное, т.к. процесс коммутации протекает очень быстро (мсек), то возникает большая ЭДС самоиндукции, процесс сопровождается повышенным искрением.
Сериесная обмотка устанавливается не на всех машинах, обычно на двигателях и на генераторах смешанного возбуждения (компаудные). В генераторах с ростом нагрузки напряжение уменьшается, чтобы скомпенсировать это уменьшение напряжение эта сериесная обмотка и применяется. С ростом тока растёт МДС сериесной обмотки, следовательно возрастает магнитный поток, это возрастание вызывает увеличение ЭДС. В двигателях: с ростом тока якоря происходит уменьшение магнитного потока за счёт размагничивающего действия реакции якоря. При уменьшении магнитного потока возрастают обороты, поэтому при больших нагрузках обороты не падают, а начинают возрастать, поэтому механическая характеристика получается с провалом.
«9»
Возрастание оборотов приводит к неустойчивому режиму работы. Для обеспечения устойчивости работы применяют лёгкую сериесную обмотку, которая с ростом нагрузки увеличивает магнитный поток.
Магнитное поле создаётся действием нескольких обмоток:
«10»
Если известна величина тока якоря, то при заданном токе возбуждения определяют величину плотности токов. Затем решают уравнение магнитного поля. Находят векторный потенциал. Находят напряжённость электрического поля в ОЯ. Находят ЭДС обмотки якоря при заданном токе возбуждения и токе якоря. Изменяя величину тока якоря при неизменном токе возбуждения можно найти напряжение на выходе генератора.
«11»
При построении внешних характеристик необходимо задавать пространственное распределение токов обмоток.
«12»
Исследуемая область разбивается на N интервалов, и на каждом интервале определяется ток и число проводников всех обмоток
24 – 11 - 2011
Динамический режим мпт Включение цепи возбуждения мпт на постоянное напряжение
ОВ МПТ обладает значительной индуктивностью, поэтому при включении ОВ на постоянное напряжение ток в цепи возбуждения нарастает в течении определённого времени.
Для моделировании этого режима используется следующая система уравнения:
«1»
Т.к. длина силовой линии потока рассеяния проходит по воздуху, а магнитное сопротивление воздуха много больше чем у стали, то очевидно поток рассеяния оказывается много меньше чем основной поток.
Для расчета переходного процесса надо решить указанную систему уравнений, причём возможны два варианта.
1 вариант: машина не насыщена. В этом случае зависимость между потокосцеплением и током является линейной, т.к. решается линейная задача. Следовательно потокосцепление можно записать так:
«2»
Если известны индуктивности, то имеем уравнение первого порядка, которое решается аналитическим способом.
«3»
Уравнение можно решить и численным способом:
«4»
Индуктивность обмотки возбуждения находится при решении уравнения магнитного поля.
«5»
Задают произвольное значение приращения тока в правой части
«6»
Т.к. машина не насыщена, насыщением мы пренебрегаем, то определение индуктивности возбуждения можно выполнить один раз (т.к. величина постоянная).
Машина насыщена. В реальных условиях происходит насыщение магнитопровода. В этом случае индуктивность ОВ не остаётся постоянной, а уменьшается с ростом насыщения. По мере насыщения индуктивность растёт не в той степени. Если учитывать насыщение, то надо решать рассмотренную задачу на каждом временном интервале, при этом, зная векторный потенциал, можно рассчитать магнитную индукцию в зубцах, ярме статора и якоря. По значениям индукции определить соответствующие напряжённости магнитного поля, использую кривые намагничивания стали. Найти магнитную проницаемость ярма статора и якоря, зубцов. Наличие зубцов приводит к «увеличению воздушного зазора», а насыщение ярма приводит к возрастанию q, происходит насыщение.