Электрическая и магнитная цепь машины

Магнитная цепь машины служит для создания и распределения магнитного поля в рабочем зазоре. Как следует из схемы машины, основной магнитный поток замыкается по главным полюсам, ярму корпуса, воздушным зазорам между якорем и главными полюсами и между главными полюсами и ярмом, и сердечнику якоря. В зависимости от числа главных полюсов магнитная система может быть двух- четырех- шестиполюсной и т.д.

Распределение магнитной индукции в рабочем воздушном зазоре показано на рисунке 1. Здесь схема двигателя развернута на плоскость вдоль зазора. Почти постоянное значение индукции под главными полюсами необходимо для получения постоянной ЭДС в проводниках обмотки, находящихся под полюсом. Оно обеспечивается специальной сложной формой полюсных наконечников.

Расстояние между осями полюсов, выраженное в любых единицах (линейных, угловых, числе пазов и др.) называется полюсным делением.

Электрическая цепь машины состоит из обмотки якоря, коллектора и щеток. При рассмотрении принципа работы двигателя было отмечено, что проводники обмотки якоря образуют замкнутую последовательную цепь, которая разделяется щетками на две одинаковые параллельные ветви. Число пар параллельных ветвей обмотки связано с числом пар полюсов магнитного поля и зависит от схемы обмотки. В простейшем случае . Ток якоря, текущий через щетки разделяется и в каждой секции течет ток параллельной ветви

Обычно секции обмотки якоря укладывают в пазы пакета так, что в каждом пазу оказываются проводники двух секций, начало одной и конец другой (рис.2 (а)). Если активные стороны секций находятся на расстоянии полюсного деления , т.е. шаг секции равен полюсному делению, то в них наводится максимальная ЭДС. Однако на практике шаг секций делают несколько больше или меньше полюсного деления, т.к. при небольшом отклонении это несущественно влияет на величину ЭДС, но значительно улучшает работу щеток. Все секции обмотки одинаковы и равномерно распределены по окружности якоря, поэтому в них наводятся одинаковые ЭДС, смещенные по фазе на угол , где n - число секций. Вследствие фазовой симметрии ЭДС секций суммарная ЭДС в контуре обмотки всегда равна нулю (рис. 2 (б)), а ЭДС, создаваемые в каждой ветви , одинаковы по величине и направлены встречно току. Неравенство ЭДС параллельных ветвей вызывает протекание уравнительных токов внутри цепи обмотки, вызывающих дополнительные потери.

Ось симметрии машины перпендикулярная оси главных полюсов называется геометрической нейтралью. Для получения максимальной ЭДС якоря щетки должны устанавливаться между точками, имеющими наибольшую разность потенциалов. Такие точки соответствую геометрической нейтрали машины. Смещение щеток с геометрической нейтрали приведет к тому, что в параллельных ветвях окажутся секции с противоположным направлением ЭДС и общая ЭДС якоря уменьшится. При достаточно большом количестве секций влияние сдвига щеток с нейтрали на некоторый угол можно учесть множителем , т.е.

Кроме геометрического понятия нейтрали существует также физическое, определяемое через магнитное поле машины.. Под физической нейтралью понимают ось, проходящую через точки магнитного поля с нулевым значением индукции. На рисунке 1 физической нейтрали соответствуют точки на осях m-n, т.е. в данном примере физическая нейтраль совпадает с геометрической.