Фиг. 14.

благодаря чем фаза тока в обмотке добавочного полюса получается отличной от фазы тока общей цепи. Путем подбора щуптиру-ющего сопротивления фаза эта может быть установлена так, как это нулхно для компенсации результирующей эдс короткозамкнутой цепи. Сопротивление это поглощает некоторое количество энергии, снижая кпд на 2-3%. Поэтому применяют таклсе другую схему (фиг. 14), гдеэдсе ,. уничтожается добавочным полем компенсационной обмотки К; добавочи. полюса Д. П. служат здесь ,в только для уничтол-сения реактивной эдс. Полное уничтожение эдс коммутации имеет здесь место так же, как и в предыдущем случае, лишь при одной определенной скорости вращения ротора. Схема (фиг. 14) может быть применена не только в целях улучшения коммутации, но также и как особая схема двигателя с двойным питанием. В этом случае комненсационная обмотка служит не только для компенсации по.тя яко-1)я, но, будучи питаема от сети самостоятельно, и для переноса энергии трансформаторным путём на ротор. Последний питается таким образом с двух сторон: непосредственно от сети и трансформаторно от компенсационной обмотки.

2. Репульсионный д в и г а-т е л ь. Если в последовательном однофазном двигателе отъединить ротор R от общей последовательной цепи и замкнуть щетки накоротко мел-еду собой, то получится репульсионный двигатель. Две обмотки статора можно заменить при соответствующем положении щеток одной S, эквивалентной по своему действию двум обмоткам (схема, фиг. 15). Преимущество такой машины заключается в отсутствии непосредственного электрического соединения коллектора с сетью. При раснолонении подвияг-ных щеток на коллекторе двигателя по оси X-X, перпендикулярной к оси обмотки статора (Za = 0°, пололеение холостого хода), никаких эдс в обмотке ротора пе будет. Двигатель подобен трансформатору в холостом ходу. Вращающий же момент отсутствует так же, как и при другом крайнем пололеении щеток (Z a = 90°, пололеение короткого замыкания). В этом последнем положении ток в роторе, а следовательно и статоре, молеет получить недопустимые значения вследствие того, что ток, который индуктируется полем статора в обмотке рото ра замкнутой накоротко через щетки, будет велик. В любом промежуточном пололеении между Za = 0° и Za 90° создастся некоторый вращающий момент. Наибольший момент получится при Za = 80-85°, нормальный при Za=67,5-77,5°. Поток статора Ф может быть разложен на 2 слагающих: одну, совпадающую с магнитной осью ротора Фа, и другую, к ней перпендику-

Фиг. 15.

лярную Ф. Поток 02 индуктирует в роторе эдс, которая создает в нем ток Ig. Ток этот даст свое поле, направленное по оси щеток встречно к 02- По этой оси установится некоторый поток, определяемый разностью обоих полей. Роль этого потока сводится к переносу энергии со статора на ротор. Ток ротора I2 взаимодействует с полем 01 И создает вращающий момент, характерный для двигателей последовательного возбуждения:

M=Jc 01 = к П - sin2а,

где II-ток статорпой обмотки, а - угол сдвига щеток от положения холостого хода. В зависимости от относительного направления поля возбуждения Ф и магнитной оси ротора, вращающий момент будет иметь то или иное направление. Реверсирование двигателя достигается простым смещением щеток в ту или другую сторону из положения холостого хода. Векторная диаграмма

Фиг. 1С.

(фиг. 16) дает возмоленость судить о коэфици-енте мощности и условиях коммутациидвигателя. По вертикальной оси отлолеены ток Il и поток возбуждения 01. Магнитодвижущая си.та тока Ii и иргпе-денного роторного тока J2 дадут результирующую магнитодвижущей силысоздающую поток 02 - Этот последний индуктирует в роторе эдс отстающую во времени от потока на Z90°. Эдс вращения ротора Eg. в потоке 01, сложенная геометрически с падением напрялеения от тока 1, уравновешивает Е. В статоре тем же потоком Фа индуктируется эдс E, к-рая уравновешивает прилолеенное напряжение V совместно с эдс самоиндукции Ef.. поля 01 и падениями напряжения от тока II. Вектор тока Ii оказывается согласно диаграмме сдвинутым на угол д) по отношению к нанрялееиию V в сторону отставания. Потоки 01 и 02, сдвинутые в пространстве друг относительно друга па 90°, имеют временный сдвиг, также близкий к 90°, и поэтому создают вращающееся эллиптич. магнитное поле при всех скоростях ротора, кроме синхронной, когда поле становится круговым. Наличие вращающегося поля благоприятно сказывается на коммутации машины при скоростях, близких к синхронной. При пуске в ход из положения холостого хода трансформаторная эдс велика, и коммутация неудовлетворительна. Ухудшается коммутация и при превышепии синхронной скорости более чем на 10%. Репульсионный двигатель применяется в кранах, подъемнп-

ках, неоольших электровозах, компрессорах, насосах и вентиляторах.

Кроме схемы Томсона значительно распространен двигатель системы Дери (фнг. 17). В этой машине ненодвижпые щетки и, v соединены с подвилсиыми х, у. При пуске в ход щетки и и. X, V VL у попарно соприкасаются, выключая тем самым обмотку ротора. При сдвиге подвижных щеток из этого пололсения на Z а ось каждой из обмоток, которые замыкаются парами соединенных друг с другом щеток, сдвигается иа

Z , что облегчает регулирование. Коммутация протекает в этом случае легче, так как ток коммутируется только от О до J, а не от +1 до -/, как в двигателе Томсона. В применении к подъемрп-1кам более распространена схема (фиг. 18) с неподвилшыми

Фиг. 17.

Фиг. 18.

Фиг. 19.

щетками. Последовательно с главной, рас-пстолгепной по оси щеток частью обмотки статора А включаются здесь дополнительные обмотки и В.2, которые сдвигают результирующую ось обмотки статора в ту или другую сторону от пололсения короткого замыкания, благодаря чему получается то или иное направ.тение вращения двихателя.

3. К о м п е н с и р о в а н н ы й р е-п у л ь с и о н н ы й двигатель. Большим недостатком репульсионного двигателя является низкий коэфициент мощности. Машина м. б. скомпенсирована в том случае, если цепью, создающей поток возбуждения, сделать ротор (фиг. 19). На роторе помещены две пары щеток, из к-рых х, у соединены последовательно со статорной обмоткой и имеют ось, пернендикулярную к оси этой обмотки, щетки же и, v, ось к-рых совпадает с осью статорной обмотки, замкнуты между собою накоротко. Ротор создает поток воз-булсдепия по оси щеток х, у, а. также участвует в создании трансформаторного потока 02, направленного по оси щеток и, v. Диаграмма токов и эдс будет разниться от диаграммы для репульсионного двигателя только тем, что в первичной цепи имеется до-нстнительная электродвижущая сила вращения, нанравленная встречно к эдс самоиндукции, индуктируемо пульсациями поля возбулсдения, и уменьшающая тем самым вредное действие последней эдс на cos (р. При синхронной скорости результирующая этих двух электродвил:ущих си.т будет равна нулю, поэтому cos q> имеет значение, близкое к единице.

При низких скоростях ротора cos<p получается того лее порядка, что и для репульсионного двигателя. Характеристики скорости компенсированного двигателя сходны с

ФПГ. 20.

характеристиками д.пя последовательного и репульсионного. Условия коммутации тока раз.71ичны для щеток возбуждающей и главной цепи. В возбулсдающей трансформаторная эдс уравновешивает эдс вращения, поэтому остается лишь электродвшкущая сила самоиндукции, небольшой ве----------личины, благодаря малому значению тока. Для щеток главн. тока и, V условия коммутации те же, что и в репульсионном двигателе. Для улучшения коммутации при пуске двигателя в ход уменьшают поток воз-бунсдения, включая возбулсда-ющую цень ротора через автотрансформатор . Компенсированный репульсионный двигатель нашел себе одно время применение в электрич. тяге, но был затем вытеснен последовательным.

4. О д н о ф а 3 и ы й ш у н т о в о й коллекторный двигатель. Шун-товой двигатель постоянного тока не молсет работать удовлетворительно при питании переменным током вследствие того, что ток и магнитный поток возбуждения значите.тьно отстают во времени из-за большой самоиндукции возбуждающей обмотки от тока цепи якоря. Большой сдвиг мелсду током якоря и магнитным полем ведет к Л1а-лому значению вращающего момента. Для уменьшения указанного сдвига шунтовые двигатели переменного тока возбуждаются с ротора. При скоростях ротора, близких к синхронной, частота тока в его обмотке весьма мала, вследствие чего влияние самоиндукции этой обмотки оказывается незначительным. Ротор несет также и рабочий ток (схема, фиг. *20), получая его трансформаторным путем от обмоткп статора Д, к-рая присоединена к Сети. Соединенные накоротко щетки и, V слулсат ддя замыкания роторной обмотки. Возбулсдающий ток подводится к ротору помощью щеток X, у, присоединенных к части обмотки статора. В вцду того, что якорь и цепь воз-булсдения питаются, от цепей с постоянным напрялсением, вращающий момент зависит линейно от рабочего тока машины, скорость же при изменении нагрузки почти не изменяется. Эту скорость можно регулировать.Рассматривая обмотку статора и ротор с его рабочими щетками и, V как трансформатор, можно отложить магнитный поток этого трансформатора Ф2 по горизонтальной оси (фиг. 21). Поток этот переносит энергию со статора на ротор и создает своими пульсациями в обмотке ротора эдс Епр.. Эта эдс уравновешивается геометрическ. суммой падения напряжения вторичной цепи /32 и эдс вращения Egp , создаваемой потоком возбулсдения Пульсации этого потока создают в роторе эдс

Фиг. 21.

Eg при враш;ении же ротора в потоке Фз получится BjicEg.. В многоугольник эдс возбуждающего контура входит также падение иапрялгения IZg. и напрялеение Fg части статорпой обмотки, которая присоединена к цепи возбуледения. Вектор приложенного напрялеения Vi уравновешивается составляющей эдс -Епр., направленной обратно к Епр., слагающей напрялеения -Fg, а также падением напрялеения Ijii. Токи будут определя-Лься направлениями активных падений соответствующих цепей. Ток ротора и намагничивающий ток дадут как геометрическ. разность статорный ток I, направление которого в сильной степени зависит от величины напряжения V.. Меняя это напряжение, можно влиять на cos <р. Для изменения скорости двигателя можно в цепь щеток главной цепи ротора ввести от особого трансформатора добавочное напрялеение, ориентированное так же, как эдс Ер.. Для того, чтобы восстановить нарушенное равновесие, должна измениться эдс Egp., что молеет иметь место только при изменении скорости. Другой способ регулирования сводится к изменению потока возбуледения путем включения в возбуждающую цепь добавочной, уложенной на статоре обмотки с осью, направленной по оси щеток возбуждения. Обмотка эта молеет иметь ряд ответвлений к переключающему контроллеру так. обр., что в цепь возбуледения м. б. введена большая или меньшая ее часть. Коммутация шунтового двигателя протекает совершенно, подобно компенсированному репульсионному. Область применения данной машины весьма ограничена. Пусковой момент весьма мал.

В. Многофазные коллекторные двигатели. 1. Трехфазный последовательный коллекторный двигатель. Трехфазный последовательн. двигатель имеет последовательно через щетки соединенные обмотки статора и ротора; иногда соединение это выполняется через трансформа-

Фиг. 22.

тор. При положении щеток согласно фиг. 23, А, магпитодвилеущая сила статора и ротора складываются (Z а = 0°) и двигатель ведет себя как трансформатор в холостом ходу. Другое крайнее положение щеток получится при Z а = 180° (фиг. 22, Б). В этом случае мдс статора и ротора нанравлены друг другу

навстречу; поэтому магнитный поток весьма мал и двигатель подобен трансформатору в коротком замыкании. Вращающий момент будет отсутствовать как в том, так и другом случае, т. к. сдвига между нолем и мдс роторанет. Если сдвинуть щетки из пускового иололеения (/.а=0°) против направления вращения поля и расположить их под Z as 150° (нормальный рабочий угот), то получится диаграмма мдс согласно фиг. 23. Мдс, будучи сдвинуты на Z а, дают результирующую мдс, которая обусловливает существование потока Ф. Направление вращения двигате.тя Пр. в данном случае совпадает со стрелкой часов. Если направление вращения поля w . совпадает с направлением сдвига щеток, то двигатель будет следовательно вращаться против поля, в противном случае-по полю. Последнее направление вращения выгоднее, так как ротор находится в лучших устовиях с точки зрения потерь и коммутации. Задавая вектору потока Ф направление вращения, совпадающее с направлением вращения ротора, получим векторную диаграмму токов и эдс одной фазы двигателя. Откладывая вектор (фиг. 24) тока / по вертикальной оси,

должно отложить вектор эдс статора Е, под углом к нему Я-Ь90° из тех соображений, что максимум этой эдс наступит лишь тогда, когда поток сдвинется на этот угол от того положения, когда он создавался током рассматриваемой фазы и совпада.л с вектором I. Результирующую электродвилеущую силу двигателя Е найдем в виде геометрич. суммы эдс статора Е. и отложенной к ней под Za в сторону оперелеения эдс ротора Ер, Пренебрегая падениями напряжения, молеем считать, что эдс Е уравновешивается прилолеенным к залеи-мам двигателя напрялеением F. При вращении ротора вектор l Ер. уменьшается, сохраняя свое -£>./ направление. Угол между то- / ком I и напрялеением F вслед- ствие этого также уменьшается. При Ер,-О (синхронная скорость) ток будет почти совпадать по фазе с напряжением. При дальнейшем повышении скорости эдс ротора меняет фиг. 24. знак, поэтому ток может стать опережающим напряжение V. От векторной можно перейти к круговой диаграмме эдс, а затем и тока при постоянном Za (фиг. 25). Откладывая вектор F по вертикали, строим на нем треугольник эдс. При постоянстве угла между эдс статора и ротора (180°-а) вершина треугольника эдс будет двигаться по кругу при изменении Е.,а следовательно и скольжения s. В точке В получится син-