Реакция якоря

Общие положения о реакции якоря. Когда машина работает вхолостую, в ней существует только магнитное поле (МДС) главных полюсов Ф_хх. При нагрузке по обмотке якоря течет ток, создавая магнитное поле (МДС) якоря Ф_а. Поэтому магнитный поток, который существует в машине, работающей под нагрузкой, следует рассматривать как результирующий поток (созданный результирующей МДС). На основании сказанного дадим определение реакции якоря.

Реакцией якоря называется воздействие магнитного поля якоря на магнитное поле полюсов.

При анализе реакции якоря воспользуемся методом наложения. Сущность его состоит в том, что вначале строится картина магнитного поля полюсов при условии, что магнитное поле якоря отсутствует. Затем строится картина магнитного поля якоря с учетом того, что магнитное поле полюсов отсутствует. Для получения результирующего магнитного поля эти две картины совмещаются.

Магнитное поле полюсов. Основное поле возникает при холостом ходе возбужденной машины (ток якоря 1_а = 0). Распределение магнитного поля полюсов показано на рис. 1.7. Оно является симметричным как относительно геометрической нейтрали х — х, так и относительно оси главных полюсов у— у и занимает неизменное положение в пространстве.

В обмотке якоря индуцируется ЭДС, которая показана крестиками и точками в проводниках.

Магнитное поле полюсов изобразим вектором МДС Г₀ (рис. 1.8).

Рис. 1.7. Магнитное поле главных

полюсов

Рис. 1.8. Векторные диаграммы МДС полюсов и якоря

Магнитное поле якоря. Предположим, что машина не возбуждена, но якорь вращается по часовой стрелке. По обмотке якоря пропустим ток от постороннего источника тока (аккумулятора и т. п.) в таком направлении, в каком ранее действовала ЭДС (см. рис. 1.7).

Магнитное поле (рис. 1.9), создаваемое этими токами, располагается симметрично относительно геометрической нейтрали х—х. Причем левая половина якоря приобретает северную полярность Л^, правая — южную и осевая линия поля совпадает с геометрической нейтралью. Легко заметить, что магнитное поле якоря является неподвижным в пространстве, несмотря на то, что якорь вращается. Это объясняется тем, что линия токораздела якоря также неподвижна в пространстве (линия х—х).

Такой магнитный поток якоря Ф„ является поперечным и его изображаем вектором МДС ?_а (см. рис. 1.8).

Реакция якоря в генераторе. Прежде чем рассмотреть картину результирующего магнитного поля в генераторе, работающем под нагрузкой, произведем сложение векторов МДС Р₀ и ?_а (рис. 1.8). Линия, проведенная перпендикулярно к вектору результирующей МДС Р_рез, определяет так называемую физическую нейтраль Ф_н.

Физической нейтралью называется линия, проведенная через ось якоря, к которой линии магнитной индукции перпендикулярны. При холостом ходе физическая нейтраль совпадает с геометрической, которая всегда проходит посредине между главными полюсами. В зависимости от нагрузки физическая нейтраль перемещается по окружности якоря.

На рис. 1.10 изображена картина распределения результирующего магнитного поля генератора.

Рис. 1.9. Магнитное поле якоря Рис. 1.10. Картина распределения

результирующего магнитного поля

машины

В результате действия реакции якоря в машине происходит следующее:

• 1) результирующее магнитное поле искажается;
• 2) под набегающими краями полюсов (нб) происходит ослабление результирующего магнитного поля, под сбегающими краями полюсов (сб) — усиление. При насыщенной магнитной системе в большей степени сказывается размагничивающее действие реакции якоря, чем намагничивающее, и результирующий магнитный поток уменьшается;
• 3) вследствие уменьшения магнитного потока происходит уменьшение ЭДС машины (Е_а = С_е пФ);
• 4) физическая нейтраль Ф_н смещается по направлению вращения якоря.