Магнитная цепь машины постоянного тока. Реакция якоря.

При отсутствии тока якоря имеется только продольная составляющая поля статора (рис а). При отсутствии поля статора ток якоря создает поперечную составляющую (рис б). В реальности существуют обе составляющие, поэтому результирующее магнитное поле машины искажено. Индукция имеет большую величину у одного края полюса, а значит и сила притяжения на краях полюсов различна. За счет этого происходит непрерывное вращение, либо торможение. Искажения магнитного поля называют реакцией якоря. Это отрицательно сказывается на работе машины. При больших токах якоря момент может произойти насыщение краев полюсов, что ведет к уменьшению магнитного потока и снижению мощности. Кроме того, искажение поля уменьшает коммутацию, а именно, переключение обмотки происходит не в момент смены знака ЭДС. Переключение обмоток пот током приводит к искрению и дуге, повышенному износу коллектора. Поэтому применяют меры для устранения этого явления, например, щетки на машине располагают поперек поля. Ее называют физической нейтралью (рис в).

В мощных машинах имеются дополнительные полости, симметрирующие поле. Реакция якоря имеет место во всех типах электрических машин.

Генераторы постоянного тока

Генераторы предназначены для преобразования механической энергии в электрическую, поэтому вращение якоря генератора происходит только под действием внешней силы.

Хотя машина обратима, если она ориентирована преимущественно на один из режимов работы, то выбирается более оптимальный для данного назначения вариант исполнения, касающийся обмоток статора и якоря.

Способы возбуждения генератора:

1. Электромагнитное возбуждение, при котором магнитное поле статора задается током обмоток возбуждения, расположенных на полюсах. В маломощных машинах широко применяется возбуждение с помощью постоянных магнитов.

При электромагнитном возбуждении питание статорной обмотки возможно как от внешнего независимого источника, так и от якоря этой же машины. Соответственно различают независимое возбуждение и самовозбуждение.

Возможны параллельное, последовательное и смешенное соединения обмоток якоря и статора.

При самовозбуждении при неподвижном якоре токов в машине нет (ни в статоре, ни в роторе), магнитное поле отсутствует вообще. Если начать вращать машину, то и ЭДС не возникнет. Если сообщить внешний толчок импульсом тока, то возбудятся поле статора и ЭДС вращения и возникнет ток якоря. Если он протек по обмоткам статора, то возможно дополнительное ЭДС вращения. Если ее (ЭДС) знак совпадает с уже имеющейся ЭДС, то это приведет к еще большему увеличению тока, возникнет положительная обратная связь (ПОС). Поток машины возрастает до предельного значения, соответствующему началу насыщения магнитопровода.

Явление самовозбуждения возможно тогда, когда коэффициент ПОС больше единицы. Это достигается соответствующим выбором параметров обмоток и магнитопровода машины. Самовозбуждение возможно и без внешнего воздействия благодаря остаточной намагниченности магнитопровода статора после последнего выключения машины.

Генератор, как и любая другая машина, описывается рядом характеристик, связывающих между собой и т.д.

Для генератора одной из характеристик является характеристика холостого хода. Для случаев независимого возбуждения при . В этом случае , т.е. данная характеристика в некотором положении является кривой намагничивания магнитопровода статора.

Из энергетических параметров информативной является внешняя характеристика. Она отображает способность машины поддерживать напряжение при уменьшении тока нагрузки.

При параллельном возбуждении характеристика падающая, при последовательном нарастающая, при смещении можно добиться наименьшего наклона (горизонтальная)