Междуполюсном пространстве

расширяется по направлению к краям полюсов и резко увеличивается в зоне междуполюсного пространства. Следовательно, поток якоря здесь зависит не только от величины МДС якоря Fa, но и от положения кривой распределения этой МДС Fa — = f(x) относительно полюсов ротора, так как одна и та же МДС якоря . в зависимости от ее пространственного поло-

В теории синхронных машин ось, направленную по оси симметрии полюса, называют продольной и обозначают буквой d; ось междуполюсного пространства, отстоящую от нее на 90 эл.град — поперечной и обозначают буквой q ( 1.14).

люса и между полюсами неодинаков (см. 1.13). В связи с этим сопротивление самоиндукции якорной обмотки имеет некоторые особенности. При вращении ротора воздушный зазор под осью фазы якорной обмотки непрерывно меняется от минимального значения (ось фазы совпадает с продольной осью полюсов ротора) до максимального (ось фазы совпадает с осью q междуполюсного пространства, см. 1.14). Из-за изменения зазора проводимость магнитного потока по осям полюсов и междуполюсного пространства различна. Поэтому сопротивления самоиндукции якорной обмотки рассматривают раздельно по продольной и поперечной осям; в теории синхронных машин эти сопротивления обычно называются сопротивлениями реакции якоря.

Сопротивления реакции якоря могут быть рассчитаны по формуле, аналогичной (VIII. 31). Особенности расчета состоят в том, что в явно-полюсной машине воздушный зазор изменяется по разным законам под полюсом и в междуполюсном пространстве. Поэтому удобно интеграл, приведенный в выражении (VIII. 29), разбить на два: один — в пределах полюсного наконечника, другой — в пределах междуполюсного пространства. В пределах полюсного наконечника изменение воздушного зазора может быть представлено функцией ба1. При расчете сопротивлений в пределах междуполюсного пространства изменение воздушного зазора в продольной оси можно представить функцией 6d, а в поперечной оси — функцией 8д. Выражения, которыми описываются функции изменения воздушных зазоров 6al, 8d и 6g, очень сложны. Можно приблизительно принять, что функция 6а1 изменяется по закону параболы:

Используя относительные функции б„, Sd и бч, величина зазора может быть определена согласно (VIII.23) следующим образом: под полюсом 6(а)=6'6а1; междуполюсного пространства в продольной оси 6(a)=6'6d; междуполюсного пространства в поперечной оси 6(a)=6'6,j.

Реактивный момент. В машинах, имеющих явно выраженные полюса (например, в синхронных двигателях и гидрогенераторах), проводимость воздушного зазора зависит от направления потока. Наибольшая магнитная проводимость имеет место при продольном потоке (если направление потока в воздушном зазоре совпадает с осью полюса); наименьшая — при поперечном потоке (если направление потока в воздушном зазоре совпадает с осью междуполюсного пространства).

ния требуемого компенсирующего потока является установка в области междуполюсного пространства дополнительных полюсов, которые располагаются между основными по линиям геометрической нейтрали ( XIII.9). Для создания компенсирующего потока необходимо, чтобы дополнительный полюс имел в генераторном режиме полярность того полюса, на который якорь набегает, а в двигательном — того полюса, с которого якорь сбегает. При этом результирующее поле в воздушном зазоре ( XII 1.10, г) создается в результате совместного действия н. с. Fв главных полюсов, н. с. Fa якоря и н. с. Ря дополнительных полюсов. Сравнивая распределение кривых Ря ( XIII.10, а) и Fa ( XIII.10, б), видим, что н. с. дополнительных полюсов и якоря направлены встречно.

и до короткого замыкания генератор работает на холостом ходу (6=0). Примем, что на каждой паре полюсов генератора имеется два контура демпферной обмотки: продольный и поперечный. Продольный контур, например, может быть образован соединенными при помощи сегментов /( стержнями 2 и 3, расположенными симметрично относительно оси а полюса, а поперечный — соединенными междуполюсными перемычками Н стержнями / и 2, которые расположены симметрично относительно оси q междуполюсного пространства ( XVI.2).

дифференциальное рассеяние обмотки статора уменьшается также вследствие заглушения полей высших гармонических ротором. В явнополюсных синхронных машинах хл уменьшается также вследствие ослабления поля в области междуполюсного пространства. Влияние указанных факторов в расчетной практике учитывается различными приближенными коэффициентами.

В результате всего этого появляется заметный по величине поток реакции якоря также в области междуполюсного пространства и формы кривых поля будут заметно отличаться от изображеи-

амплитуда вращающейся м. д. с. статора совпадает с серединой междуполюсного пространства. В этом случае седлообразная штриховая кривая индукции в зазоре машины выражает собой распределение вращающегося поперечного поля статора, аналогично кривой поперечного поля якоря в машине постоянного тока (см. 5.2). На 25.5, б ток IA опережает э. д. с. е на угол ф = —90° и амплитуда вращающейся м. д. с. статора совпадает с осью полюсов ротора. В данном случае штриховая кривая индукции выражает собой распределение вращающегося продольного поля статора. При этом ввиду емкостного характера нагрузки, продольное поле статора совпадает, по направлению с полем ротора. Обе кривые индукций в представленных на 25.5 положениях ротора по отношению к синхронно вращающейся с ним волне м. д. с. статора являются несинусоидальными, несимметричными относительно своих амплитуд. При разложении этих кривых в тригонометрический ряд основные гармоники их совпадают по фазе с этими кривыми.

междуполюсном пространстве, в воздушном зазоре, внутри пазов и т.п. '

Добавочные полюсы компенсируют поток реакции якоря только в междуполюсном пространстве. Зне этого пространства реакция якоря продолжает искажать основное поле. Это приводит к резкой ра"знице между э.ц.о., наведенными в соседних секциях обмотки якоря, что может вызвать искрение коллектора из-за неравномерного распределения потенциала на его поверхности.

Электрическая машина постоянного тока состоит из индуктора, якоря и коллектора. Индуктор, предназначенный для создания магнитного поля полюсов, расположен на неподвижной ее части — статоре. Якорем машины является ее вращающаяся часть. В соответствии с законом электромагнитной индукции при вращении якоря вследствие пересечения его проводниками обмотки магнитного поля полюсов в ней наводится переменная ЭДС, которая, изменяясь во времени по величине и направлению, зависит от положения проводников якоря в междуполюсном пространстве. Для получения на зажимах генератора постоянной во времени ЭДС предназначен коллектор, расположенный на вращающемся якоре, с системой неподвижных щеток, расположенных на статоре машины. Для обеспечения возможности создания магнитного потока необходимой величины на полюсах индуктора имеются обмотки возбуждения с регулируемым постоянным током.

Иногда при непосредственном охлаждении понятие канала оказывается еще более условным, например при охлаждении обмоток возбуждения явнополюсных синхронных машин, когда охлаждающий газ циркулируете междуполюсном пространстве, находясь в прямом контакте с боковой поверхностью катушек обмотки ( 5-3).

Основной магнитный поток замыкается по стали ( 2.1) и через воздушный зазор между статором и ротором; потоки рассеяния замыкаются в междуполюсном пространстве и вокруг проводников, лежащих в пазах.

Из (11.12) следует, что под полюсом при 8^. = const индукция Baqx изменяется линейно вдоль окружности якоря. Но в междуполюсном пространстве резко возрастает длина магнитной силовой линии, т. е. величина воздушного зазора Ъх, и поэтому резко уменьшается индукция R — /(*). В результате кривая распределения индукции Baqx — ~~f(x) приобретает седлообразную форму.

Сопротивления реакции якоря могут быть рассчитаны по формуле, аналогичной (VIII. 31). Особенности расчета состоят в том, что в явно-полюсной машине воздушный зазор изменяется по разным законам под полюсом и в междуполюсном пространстве. Поэтому удобно интеграл, приведенный в выражении (VIII. 29), разбить на два: один — в пределах полюсного наконечника, другой — в пределах междуполюсного пространства. В пределах полюсного наконечника изменение воздушного зазора может быть представлено функцией ба1. При расчете сопротивлений в пределах междуполюсного пространства изменение воздушного зазора в продольной оси можно представить функцией 6d, а в поперечной оси — функцией 8д. Выражения, которыми описываются функции изменения воздушных зазоров 6al, 8d и 6g, очень сложны. Можно приблизительно принять, что функция 6а1 изменяется по закону параболы:

Функции изменения относительных зазоров в междуполюсном пространстве приближенно могут иметь следующие выражения:

Если воздушный зазор был бы равномерным, то при отсутствии насыщения соблюдалась бы пропорциональность между индукцией в зазоре Ва и н. с. Fa. Вследствие того что на пути линии магнитной индукции потока воздушный зазор в междуполюсном пространстве значительно больше, чем под полюсом, кривая 2 распределения индукции Ва имеет между полюсами провал (см. IX.2, б). В результате суммарного действия н. с. FB и Fa создается н. с. F8 (см. IX.1, а), определяющая поток в воздушном зазоре. Кривая 3 распределения индукции Въ также имеет провал между полюсами (см. IX.2, б).

Из формулы (XI. 62) следует, что синхронизирующий момент пропорционален квадрату напряжения питания и синусу угла рассогласования. В сельсинах, имеющих явно выраженные полюсы, вследствие неодинаковой проводимости по оси полюса н в междуполюсном пространстве возникает также реактивный момент. Поэтому у сельсинов, имеющих явно выраженные полюсы, кривая Aic=/(0) несколько отличается от синусоидальной зависимости.

Дополнительные полюсы компенсируют реакцию якоря только в междуполюсном пространстве, под полюсными наконечниками реакция якоря остается нескомпенсированной и искажает поле, что приводит к резкой разнице между э. д. с., наведенными в соседних секциях обмотки, и повышению разности потенциалов между пластинами коммутируемых секций, в результате чего возможно образование на коллекторе кругового огня. Для предотвращения этого применяют компенсационную обмотку.