Дәріс тақырыбы: Электрмагниттік момент. Якорь реакциясы.

Тұрақты ток машиналары екі жолмен электрмагниттік немесе магниттік жолмен қоздырылуы мүмкін. Электрмагниттік жолмен қоздырылатын машиналарда негізгі магнит ағыны қоздырғыш орамдарға берілетін тұрақты ток әсерінен пайда болса, магниттік жолмен қоздыру кезінде негізгі магнит ағыны тұрақты магниттер арқылы пайда болады.

Қоздырылу әдiсiне байланысты электормагниттік жолмен қоздырылатын тұрақты ток машиналары байланыссыз және өздiгiнен қоздырылатын машиналар болып екiге бөлiнедi.

Бiрiншi жағдайда қоздырғыш орамдарға бөлек тұрақты ток көзінен қоздырғыш ток берілсе, екінші жағдайда қоздырғыш орам сол машинаның якорь тізбегінен қоректенедi.

Қоздырғыш орамдардың якорь орамдарымен байланысу жолына байланысты өздігінен қоздырылатын машиналар параллель, тізбектей және аралас қоздырылатын болып бөлінеді.

Генераторлық режим кезінде электромагнитті жолмен қоздырылатын тұрақты ток машинасының якорын бірінші ретті қозғалтқыш арқылы n - жылдамдықпен айналдыратын болсақ, машинаның негізгі полюстерінің қалдық магнит ағыны әсерінен якорь орамдарына электр қозғағыш күші еніп, якорь орамдарымен ток өтеді, ал қоздырғыш орамдар якорь орамдарымен электрлік жолмен байланысып тұрғандықтан олардың бойында да ток пайда болады да негізгі полюстердің магнит ағынының шамасы күшейеді сәйкесінше якорь орамдарына енгізілген ЭҚК шамасы жоғарылайды. Егер якорь орамдарына жүктеме (электр қабылдағышы) жалғанған болса, онда якорь орамдарына енгізілген ЭҚК әсерінен жүктемеге тұрақты ток беріледі. Негізінде якорь орамдарындағы ток айнымалы болып табылады, бірақ жүктемеге берілетін ток коллекторлы пластиналар көмегімен түзетіліп беріледі.

Якорь орамдарындағы ЭҚК шамасы:

, (13.1)

мұндағы: C_E – осы машина үшін тұрақты коэффициент; Ф – қоздыру тогы әсерінен пайда болған магнит ағыны; якорьдің айналу жиілігі (айн/мин).

Егер машинаның якорін тұрақты магнит немесе электрмагнит арқылы пайда болатын тұрақты ток магнит өрісінде ω-жиілікпен айналатын бір немесе бірнеше w – тармақтарданқұралатын рама тәріздес деп ойласақ, онда электромагнитті индукция заңына сәйкес магнит ағынының тоғысуы өзгерген кезде орамдарда электр қозғағаш күші (ЭҚК) пайда болады:

, (13.2)

мұндағы Ψ- ағындар тоғысуы, w- тармақ саны, B- магнит индукциясы, S- магнит ағынының орамдармен әсерлесіп өтетін ауданның көлденең қимасы.

ЭҚК бағыты оң қол ережесі бойынша анықталады. Тұрақты ток машиналарында индуцйия тұрақты, ал якорь айналмалы қозғалыста болғандықтан якорь орамдарының қоздыру магнит өрісімен байланысу ауданы өзгермелі болып табылады. Сыртқы тізбектен тұрақты ток өтуі үшін машинаның білігіне орналасатын электромеханикалық түзеткіш – коллектор қарастырылған.

Тұрақты ток машинасының магнит өрісі екі құраушыдан – тұрақты магнит арқылы немесе электромагнитік жолмен пайда болатын қоздыру өрісінен және якорь орамдарынан өтетін ток арқылы пайда болатын якорь өрістерінен құралады.

Қоздыру өрісі статорға қарағанда қозғалыссыз болады, ал якорь өрісі якорь орамдары синхронды коммутацияланатын болғандықтан ротор қандай жиілікпен айналатын болса, ол да сондай ω – жиілікпен бірақ қарама-қарсы бағытта айналады, сондықтан якорь өрісі де статорға қарағанда қозғалыссыз күйде болады.

Магнит индукциясы қоздыру магнит ағыны арқылы төмендегіше өрнектеледі:

мұндағы S– полюс ұштарының ауданы:

,

p- машинаның полюстер жұбы саны.

Егер тұрақты ток машинасында – якорь орамдарының саны, ал – параллель тармақтар жұбының саны болса, онда бұл өрнектерді (1.1) формулаға қойып төмендегі қрнекті аламыз:

(13.3)

мұндағы – тұрақты коэффициент, машинаның құрылысына байланысты анықталады.

Сонымен тұрақты ток машинасының ЭҚК оның құрылымдық параметрлеріне, қоздыру ағынына және айналу жиілігіне байланысты.

Якорь реакциясы

Якорьдің магнит өрісінің қоздырылуы магнит өрісіне әсері якорь реакциясы деп аталады.

13.1-суретте якорь реакциясының әсері көрсетілген. Бос жүріс кезінде машинадағы өріс 13.1, а –суретте көрсетілгендей тек қоздыру орамдарындағы ток арқылы ғана пайда болады. Егер жүктеме жалғайтын болсақ, 13.1, б –суретте көрсетілгендей якорь орамдарынан өтетін ток якордың магнит өрісін туғызады.

Машинаның толық магнит ағыны якорь өрісі әсерімен өзгеретіндігін 13.1, в – суреттен көруге болады.

13.1-сурет. Якорь реакциясын түсіндіру үшін. а — бос жүріс кезіндегі өріс; б — якорь өрісі, в — жүктеме кезіндегі өріс (nn' — геометриялық бейтараптама, mm'—физикалық бейтараптама)

13.1, в – суреттен көрініп тұрғандай якорь реакциясы әсерінен генераторлық режимде жұмыс жасап тұрған машинаның магнит өрісі полюстердің жетелеуші жартысында күшейгенін, ал жетеленуші жартысында әлсірегенін кқруге болады, яғни индукция нольге тең болатын якорь шеңберінің нүктелері арқылы өтетін сызық физикалық нейтральдың жылжып кеткендігін көруге болады.

Бос жүріс кезінде физикалық нейтраль геометриялықпен беттесіп жатады, ал жүктеме жалғанған кезде ол геометриялыққа қарағанда орын ауыстрады: генераторлық режим кезінде айналу бағытымен бір бағытта, қозғалтқыштық режимде айналу бағытына қарама - қарсы бағытқа.

Қуаты 0,3 кВт және одан жоғары машиналарда якорь реакциясының алдын алу үшін қосымша полюстер қолданылады. Олар негізгі поюстер арасына орналасады және олардың остері машинаның геометриялық осімен сәйкес келеді. Қосымша полюстердің орамдары якорь орамдарымен тізбектей және оның магниттендіру күші якорь орамдарының магниттендіру күшіне қарама-қарсы бағытталатындай етіліп жалағанады.

Қуаты аз қосымша полюстер қарастырылмайтын машиналарда, олардың щеткалары физикалық нейтральға қатысты жылжытылады, генераторлық режимде айналу бағытымен бір бағытта, қозғалтқыштық режимде қарама-қарсы бағытқа.