Reakce kotvy u stejnosměrných strojů

Magnetický tok ve stejnosměrném stroji je vytvářen všemi jeho vinutími s proudem. V klidovém režimu neprotéká vinutím kotvy generátoru žádný proud, ale vinutím kotvy motoru protéká klidový proud malé hodnoty. Proto je ve stroji pouze hlavní magnetický tok Ф0, vytvořený budicí cívkou pólů a symetrický kolem jejich středové osy (obr. 1, a).

Na Obr. 1 a (kolektor není znázorněn) jsou kartáče umístěny vedle drátů vinutí kotvy, ze kterých jsou k nim odbočky. kolektorové deskyse kterým jsou štětce aktuálně spojeny. Tato poloha kartáčů se nazývá poloha geometrické neutrality, to znamená čára procházející středem kotvy a dráty vinutí, kde je EMF indukovaný hlavním magnetickým tokem. atd. s. je nula. Geometrická neutralita je kolmá na středovou čáru pólů.

Při připojení zátěže Rn na vinutí kotvy generátoru nebo při působení brzdného momentu na hřídel motoru protéká vinutím proud kotvy 1R, který vytváří magnetický tok kotvy Fya (obr.1, b). Magnetický tok kotvy je směrován podél linie, na které jsou umístěny kartáče. Pokud jsou kartáče umístěny na geometrickém neutrálu, pak tok kotvy směřuje kolmo k hlavnímu magnetickému toku a nazývá se proto příčný magnetický tok.

Rýže. 1. Magnetické toky ve stejnosměrném stroji: a — magnetický tok z pólů; b — magnetický tok vinutí kotvy; c — výsledný magnetický tok

Vliv magnetického toku kotvy na hlavní magnetický tok se nazývá reakce kotvy. V generátoru stejnosměrného proudu se pod "běžnou" hranou pólu magnetické toky sčítají, pod "běžnou" hranou se odečítají. U motoru je tomu naopak. Pod jednou hranou pólu se tedy výsledný magnetický tok F oproti hlavnímu magnetickému toku zvětšuje, pod druhou hranou pólu klesá. V důsledku toho se stává asymetrickým vzhledem k centrální linii pólů (obr. 1, c).

Fyzický neutrál — vedení procházející středem kotvy a dráty vinutí kotvy, ve kterém je indukován výsledným magnetickým tokem např. atd. s. rovný nule, otáčí se pod úhlem a vzhledem ke geometrické neutralitě (ve směru předstihu u generátorů, ve směru zpoždění u motorů). Při nečinnosti se fyzická neutralita shoduje s geometrickou neutralitou.

V důsledku reakce kotvy se magnetická indukce v mezeře stroje stává ještě nerovnoměrnější. V drátech kotvy, umístěných v místech zvýšené magnetické indukce, se indukuje velký d. s, což vede ke zvýšení rozdílu potenciálu mezi sousedními kolektorovými deskami a ke vzniku jisker na kolektoru. Někdy oblouk překryje celý kolektor a vytvoří „kruhový oheň“.

Kromě toho reakce kotvy vede ke snížení e. atd. v. kotví, pokud stroj pracuje v zóně blízké saturaci. To je způsobeno skutečností, že když hlavní magnetický tok Ф0 vytvoří nasycený stav magnetického obvodu, pak nárůst magnetického toku o + ΔФ pod jedním okrajem pólu bude menší než pokles o –ΔФ pod druhým ( Obr. 2). To vede ke snížení celkového pólového toku a e. atd. v. kotvy od té doby

Negativní vliv reakce kotvy lze snížit posunutím kartáčů do fyzické neutrality, v tomto případě se tok kotvy pootočí o úhel α a protiproud pod sestupnou hranou pólu generátoru se sníží. Kartáče se pohybují v generátoru ve směru otáčení kotvy a v motoru - proti směru otáčení kotvy. Úhel α se mění se změnou proudu kotvy Iia. V praxi jsou kartáče obvykle umístěny pod mírným úhlem.

Rýže. 2. Vliv stupně magnetizace na výsledný magnetický tok (Iw • ww — ppm z budícího vinutí; Iya • wя — ppm z vinutí kotvy).

U strojů středního a velkého výkonu se používá kompenzační vinutí umístěné v drážkách hlavních pólů a zapojené do série s vinutím kotvy tak, že jeho magnetický tok Fk je opačný než magnetický tok Fya. Pokud zároveň Fk = Fya, pak magnetický tok ve vzduchové mezeře prakticky není zkreslený reakcí kotvy.