Co je reakce statoru v stejnosměrném stroji?

Co je reakce statoru v DC stroji?

Definice reakce statoru

Reakce statoru v DC motoru je vliv magnetického toku statoru na hlavní magnetické pole, který mění jeho rozložení a intenzitu.

Křížová magnetizace

Křížová magnetizace způsobená proudem statoru ovlivňuje magnetické pole posunutím magnetické neutrální osy, což vede k problémům s efektivitou.

Posun štětek

Přirozeným řešením tohoto problému je posunout štětky ve směru otáčení při generátorové akci a proti směru otáčení při motorkové akci. Tím by došlo ke snížení magnetického toku v vzduchové mezeře. To by snížilo indukované napětí v generátoru a zvýšilo rychlost motoru. Demagnetizační mmf (magnetická motivující síla) takto vygenerovaná je dána:

Kde,

Ia = proud statoru,

Z = celkový počet vodičů,

P = celkový počet polí,

β = úhlový posun uhlíkových štětek (ve stupních elektrických).

Posun štětek má vážné omezení, proto musí být štětky pokaždé přesunuty do nové pozice, když se změní zátěž, směr otáčení nebo režim provozu. Z tohoto důvodu je posun štětek omezen pouze na velmi malé stroje. Zde jsou štětky pevně zafixovány v poloze odpovídající normální zátěži a režimu provozu. Vzhledem k těmto omezením se tento způsob obecně nepoužívá.

Mezipóly

Omezení posunu štětek vedlo k použití mezipólů téměř ve všech středně velkých a velkých DC strojích. Mezipóly jsou dlouhé, ale úzké póly umístěné na mezipolední ose. Mají polaritu následujícího pólu (dále v pořadí otáčení) v generátorové akci a předchozího pólu (který již prošel za ním v pořadí otáčení) v motorkové akci. Mezipóly jsou navrženy tak, aby neutralizovaly mmf reakce statoru na mezipolední ose. Protože jsou mezipóly spojeny v sérii se státorem, změna směru proudu v státoru mění směr mezipólu.

To je proto, že směr mmf reakce statoru je na mezipolední ose. Poskytuje také komutační napětí pro cívku podléhající komutaci, takže komutační napětí kompletně neutralizuje reaktanční napětí (L × di/dt). Tím se zabrání vzniku jisker.

Mezipólové vinutí je vždy spojeno v sérii se státorem, takže mezipólové vinutí nese proud statoru; proto funguje uspokojivě bez ohledu na zátěž, směr otáčení nebo režim provozu. Mezipóly jsou udělány úzké, aby ovlivňovaly pouze cívku podléhající komutaci a jejich efekt se nerozpínal na ostatní cívky. Základ mezipólů je udělán širší, aby se zabránilo nasycení a zlepšila se odezva.

Kompenzační vinutí

Problém komutace není jediným problémem v DC strojích. Při silné zátěži může křížová magnetizace reakce statoru způsobit velmi vysokou hustotu magnetického toku na konci následujícího pólu v generátorové akci a na konci předchozího pólu v motorkové akci.

Následně může cívka pod tímto koncem vyvinout indukované napětí dostatečně vysoké, aby způsobila přepěťový výboj mezi přilehlými segmenty komutátoru, zejména proto, že tato cívka je fyzicky blízko komutační zóně (u štětek), kde teplota vzduchu může být již vysoká kvůli komutačnímu procesu.

Hlavní nedostatky kompenzačního vinutí

• V velkých strojích, které jsou vystaveny silným přetížením nebo brzděním

• V malých motorech, které jsou vystaveny náhlému obrácení a vysoké akceleraci.