Reakcja twornika w maszynach prądu stałego
Strumień magnetyczny w maszynie prądu stałego jest wytwarzany przez wszystkie jej uzwojenia przewodzące prąd. W trybie jałowym przez uzwojenie twornika generatora nie płynie prąd, ale prąd jałowy o małej wartości przepływa przez uzwojenie twornika silnika. Dlatego w maszynie występuje tylko główny strumień magnetyczny Ф0, utworzony przez cewkę wzbudzenia biegunów i symetryczny wokół ich linii środkowej (ryc. 1, a).
na ryc. 1, a (kolektor nie jest pokazany) szczotki znajdują się obok drutów uzwojenia twornika, z których są odczepy do tych płyty kolektoraz którym szczotki są aktualnie połączone. To położenie szczotek nazywa się położeniem neutralności geometrycznej, to znaczy linią przechodzącą przez środek twornika i druty uzwojenia, w których występuje siła elektromotoryczna indukowana przez główny strumień magnetyczny. itp. s wynosi zero. Neutralność geometryczna jest prostopadła do linii środkowej biegunów.
Gdy do uzwojenia twornika generatora zostanie podłączone obciążenie Rn lub gdy moment hamujący zadziała na wał silnika, przez uzwojenie przepływa prąd twornika 1R, który wytwarza strumień magnetyczny twornika Fya (rys.1, b). Strumień magnetyczny twornika jest kierowany wzdłuż linii, na której znajdują się szczotki. Jeśli szczotki znajdują się na geometrycznym punkcie neutralnym, wówczas strumień twornika jest skierowany prostopadle do głównego strumienia magnetycznego i dlatego nazywany jest poprzecznym strumieniem magnetycznym.
Ryż. 1. Strumienie magnetyczne w maszynie prądu stałego: a — strumień magnetyczny od biegunów; b — strumień magnetyczny uzwojenia twornika; c — wynikowy strumień magnetyczny
Wpływ strumienia magnetycznego twornika na główny strumień magnetyczny nazywa się reakcją twornika. W generatorze prądu stałego pod „biegnącą” krawędzią bieguna strumienie magnetyczne są dodawane, pod „biegnącą” krawędzią są odejmowane. W przypadku silnika sytuacja jest odwrotna. Zatem pod jedną krawędzią bieguna wypadkowy strumień magnetyczny F wzrasta w porównaniu z głównym strumieniem magnetycznym, pod drugą krawędzią bieguna maleje. W rezultacie staje się asymetryczny w stosunku do linii środkowej biegunów (ryc. 1, c).
Fizyczny przewód neutralny — linia przechodząca przez środek twornika i druty uzwojenia twornika, w której indukowany przez wynikowy strumień magnetyczny e. itp. s. równy zeru, obraca się pod kątem względem neutralności geometrycznej (w kierunku ołowiu w generatorach, w kierunku opóźnień w silnikach). Na biegu jałowym neutralność fizyczna pokrywa się z neutralnością geometryczną.
W wyniku reakcji twornika indukcja magnetyczna w szczelinie maszyny staje się jeszcze bardziej nierównomierna. W przewodach twornika, znajdujących się w punktach zwiększonej indukcji magnetycznej, indukowany jest duży d. z, co prowadzi do wzrostu różnicy potencjałów między sąsiednimi płytami kolektora i pojawienia się iskier na kolektorze. Czasami łuk będzie zachodził na cały kolektor, tworząc „kołowy ogień”.
Ponadto reakcja twornika prowadzi do zmniejszenia e. itp. v. kotwicy, jeśli maszyna pracuje w strefie zbliżonej do nasycenia. Wynika to z faktu, że gdy główny strumień magnetyczny Ф0 tworzy stan nasycenia obwodu magnetycznego, wówczas wzrost strumienia magnetycznego o + ΔФ poniżej jednej krawędzi bieguna będzie mniejszy niż spadek o –ΔФ poniżej drugiego ( Ryc. 2). Prowadzi to do zmniejszenia całkowitego strumienia biegunowego i e. itp. v. kotwice od tego czasu
Negatywny wpływ reakcji twornika można zredukować, przesuwając szczotki do stanu neutralności fizycznej.W tym przypadku strumień twornika jest obracany o kąt α, a przeciwprąd pod opadającą krawędzią bieguna generatora maleje. Szczotki poruszają się w generatorze zgodnie z kierunkiem obrotu twornika, aw silniku - w kierunku przeciwnym do kierunku obrotu twornika. Kąt α zmienia się wraz ze zmianą prądu twornika Iia. W praktyce pędzle są zwykle umieszczane pod umiarkowanym kątem.
Ryż. 2. Wpływ stopnia namagnesowania na wypadkowy strumień magnetyczny (Iw • ww — ppm z uzwojenia wzbudzenia; Iya • wя — ppm z uzwojenia twornika).
W maszynach średniej i dużej mocy stosuje się uzwojenie kompensacyjne, umieszczone w rowkach głównych biegunów i połączone szeregowo z uzwojeniem twornika, tak że jego strumień magnetyczny Fk jest przeciwny do strumienia magnetycznego Fya. Jeśli jednocześnie Fk = Fya, wówczas strumień magnetyczny w szczelinie powietrznej praktycznie nie jest zniekształcony z powodu reakcji twornika.