• Что такое фактурная штукатурка
• Выбираем сухие строительные смеси
• Преимущества напряженного железобетона
• Что влияет на выбор кровельного материала
• В чем преимущество пробковых полов

Электрич. способ регулирования состоит в том, что момент разрыва первичной цепи тока изменяется за счет относительного смещения начала размыкания контактов и положения ротора М. Это смещение обычно осуществляется путем поворота основания не-вращающихся контактов или прерыватель-пой коробки (кольца с губками). В нек-рых случаях для регулирования момента искрообразования применяются два последовательно соединенные прерывателя. Размыкание контактов в этих прерывателях происходит с нек-рым смещением. Замыкая поочередно тот или иной прерыватель накоротко, можно устанавливать позднее или раннее зажигание. Подобное устройство изображено на фиг. 29. На фиг. 30 дан чертеж автоматического центробежного регулятора опережения, расположенного внутри магнитного ротора (М. Scintilla). При механич. способе регулирования имеется возможность применять момент искрообразования в довольно широких пределах, до 60- 90 электрич. градусов относительно вала М.;

Фиг, 30.

электрич. же способ позволяет регулировать искрообразование в пределах 30-35 электрических градусов.

Рабачий процесс магнето высокого напряжения. 1. Изменение магнитного потока в сердечнике яко-р я. На рабочий процесс М. оказывает сильное влияние характер изменения магнитного потока в сердечнике якоря в зависимости от положения подвижной части магнито-якор-ной системы М. Для каждого положения подвижной части магнито-якорной системы магнето магнитн. поток, проходящий через сердечник якоря, м. б. найден по разности магнитных потенциалов, действующих на полюсных наконечниках J7, , и по проводимости якорной системы Ад. На диаграмме (фиг. 31) приведена кривая размагничивания для магнитной системы М.: В„ = /(Я). На той же диаграмме нанесены две петли-CD и ВА, по к-рым происходит процесс изменения потока н нейтральной зоне постоянного магнита в случаях, если напряженность поля Н изменяется в пределах от Hq до О и от Н^ до Hj. С достаточным приближением можно считать, что в этих случаях зависимость от Я протекает по прямой CD. Т. о., если после намагничивания постоянных магнитов напряженность поля, вызванная действием свободных полюсов, достигает значения Hq, то после постановки магнитов в корпус М., вследствие уменьшения сопротивления междуполюсного пространства, размагничивающее действие свободных полюсов уменьшает-

ся и напряженность поля приобретает значения, соответствующие максимальной проводимости междуполюсного пространства и минимальной проводимости-Нд. Танг генсы углов АОН и ВОН, как известно, характеризуют проводимости междуполюсного пространства Яр. Эта проводимость слагается из двух частей-проводимости якоря Ад и проводимости потоков рассеяния Kpg. Проводимость якоря Яд изменяется при вращении ротора в пределах от Яд до О, а проводимость потоков рассеяния Я колеблется в сравнительно небольших пределах. Когда проводимость Яр достигает минимума, Яд делается равною нулю, и тогда весь поток постоянного магнита делается потоком рассеяния; при максимальной проводимости междуполюсного пространства часть потока магнитов проходит через сердечник якоря Фддд., а другая часть потока Ф^-Фат является

потоком рассеяния. Пусть (т-коэфициент фJJJ, gj

магнитного рассеяния, который представляет собой отношение

Ф

max

тогда Я,

При вращении подвижной системы М. маг-HHTHbiit поток в самой системе постоянных магнитов изменяется в сравнительно небольших пределах (от 3 до 5%), тогда как разность магнитных потенциалов, равная HgL, (где Hj-напряженность после размагниче-ния, Ь,-длина постоянного магнита), может колебаться сравнительно широко. На фиг. 32 приведена диаграмма, к-рая дает представление о характере изменения и HJLjnRB. двух типичных случаев устройства полюсных наконечников: без напусков и с напусками.

Магнитный поток в сердечнике якоря Фд, от изменения к-рого по времени зависит на-

т /80 гго

J60 Фиг. 3;

ведение напряжения в обмотках М., является функцией разности магнитных потенциалов и проводимости якорной системы; он равен

Проводимость Яд зависит от положения подвижной системы М., конструкции магнито-якорной системы и магнитного насыщения

сердечника и наконечников якоря. Если М. имеет вращающийся якорь, то при произвольном положении последнего разность магнитных потенциалов на полюсных башмаках уравновешивается падением магнитного потенциала в междуполюсном пространстве. Так. обр. при прохождении магнитного потока от одного полюса к другому через железо якоря устанавливаются магнитные индукции: в воздушном зазоре Bj, а в сердечнике якоря Вд, к-рым соответствуют определенные величины напряжения магнитного поля Я{ я На, поэтому полное падение магнитного потенциала между двумя башмаками Up ж. б. вычислено по ф-ле:

Up==Ha- L, =Нг-2д + Я„ П = Вг2д + h,

где д-воздушный зазор, h-приведенная высота якоря, L-длина магнита, ft- кОэф-т магнитной проницаемости. Величина магнитного потока, проходящего через сердечник якоря, зависит от магнитной индукции Bi воздушного зазора и площади F поверхности якоря, находящейся под полюсными башмаками; т. е. 0a=Bi F, поэтому магнитная индукция в сердечнике якоря

Ф„ Bi-F

где в-площадь поперечного сечения сердечника якоря. На основании этого выражение для разности магнитных потенциалов на полюсных башмаках преобразовывается в следующий вид:

Up=-Ha-L, =Bi

2d-rh -

Из последней формулы видно, что Bj находится в зависимости от трех величин; Яд, F я /л. Площадь F меняется при вращении ротора; если Д-угол обхвата цилиндрич.

части якоря, у--та же величина, но для полюсного башмака, I-осе-

Фиг. 33.

J/ff J60 Фиг. 34.

вая длина якоря, а v-средний радиус цилиндрического воздушного зазора, то при повороте тела якоря на угол а относительно его горизонтального положения (фиг. 33) площадь поперечного сечения междужелезного пространства F равняется:

Fp.r.l-a-r-l=-r-l(p-a), . т. е. она находится в прямой зависимости от угла а. Эта зависимость графически изображена на фиг. 34 для случая, когда углы р и у равны между собой. Как указано ранее, магнитный поток сердечника якоря определяется по своей величине как количество магнитных силовых линий, входящих в ци-

линдрическую поверхность якоря, т.е. равен:

2d + ft -

i + h-

На основании всех этих выводов на фиг. 35 построены кривые Ha=ip(a), F=y}(a), Ф„= =f(a) для М. с симметрическими башмаками. Если у М, с вращаюпцшся якорем полюсные башмаки имеют напуски, или когда угол у больше угла Д на величину с = у~Р, то магнитный поток изменяется в якоре несколько иначе, чем в предыдущем случае (фиг. 36). Действительно, при наличии напусков у полюсных башмаков изменения разности магнитных потенциалов Up = H - Ья площади F в зависимости от угла поворота

Фиг. 35.

Фиг. 36.

а якоря протекают по другим кривым. Характер изменения Up = Н^- L для этого случая был указан раньше, и теперь кривая Hi-q>{a) вторично приводится на фиг. 36. Что же касается площади F, то эта величина изменяется след. образом (фиг. 37): при повороте якоря на угол в пределах от О до с, площадь F остается постоянной, равной

при дальнейшем вращении якоря рогообраз-ные концы его выходят из-под полюсных башмаков; поверхность, через которую должны проходить магнитные силовые линии, начинает уменьшаться до тех пор, пока концы якоря Ь не достигнут края противоположного полюс- Л ного башмака; так. обр. во время поворота якоря от угла а, = с до угла

в Фиг- 37.

2 = -2 изменение площади-Р можно выразить но след. формуле:

F2 = r- p-l-r-l(a -с) = = г I + с) - г I а = г -1 (у - а); если вращение якоря продолжать, то под каждый полюсный башмак подходят одновременно два рогообразных конца якоря, и при этом общая поверхность этих концов, подходящая под башмаки, остается постоянной, т. е.

Fs = [г с I - г I (а-у)] + [г I (а - у)] = -fi + h = r-c-l, где через fi и обозначены поверхности каждого из рогов якоря, подходящие под башмаки; в дальнейшем при вращении якоря изменение поверхности F происходит

сперва в обратном, а затем в прямом порядке. На фиг. 38 изображены кривые изменения F от угла а,а на фиг.36 приведены все данные, характеризующие магнитные явления в цепи якоря М., имеющих полюсные башмаки с напусками. Из этих кривых видно, что при вертикальном положении якоря, когда концы его одновременно находятся под двумя

Фиг. 38.

Фиг. 39.

башмаками, крутизна изменения магнитного потока в сердечнике якоря изменяется, вследствие уменьшения магнитной индукции в воздушном зазоре, и в моменты, соответствующие началу и концу одновременного нахождения рогов под двумя полюсными наконечниками, кривая магнитного потока имеет точки перегиба А,В, А^В^.

В М, высокого напряжения, у к-рых якорь делается неподвижным, а изменение магнитного потока в сердечнике его производится путем вращения железных сегментов, разность магнитных потенциалов на концах дуг уравновешивается суммой падений магнитного потенциала на отдельных участках пути прохождения магнитного потока через цепь якоря (фиг. 39), или

= Вй-2а1 + Вй-2<52+ i-Для упрощения этого выражения можно третьим слагаемым Г^ отно-

сительно малой величиной, пренебречь, и тогда получается следующий вид вьппепри-веденной ф-лы:

Up = Ь = 2(5i-Ь 2<5а. Чтобы установить связь меяаду В^ и В^, предполагается, что количества магнитных силовых линий, входящих в подвижные сегменты и в сердечник якоря, одинаковы, поэтому Fi = В а отсюда

R Вц Fi

где Fx и Fz-площади средней поверхности междужелезных пространств. Эти площади, согласно обозначениям фиг. 39, равняются:

Fx-r,liP-a),

и

= Га i а;

таким образом

R Bal-Fi Bsi-lrs-CL

U.pHa-L = B23x+ Ba- 2<5a = = B .25, + B .°.g.252 =

-В,г2д, + В^-ул.щ,

Обьгано в М. воздушные зазоры ц делаются одинаковьши, а ri и мало отличаются, поэтому можно считать, что

Up = H,.b=~[B.25, + B . .26j = = -2Bii. 5i-

и также

UpHa-L ~ \в^1-2д + Вй

25,

= ~2В.

Р

Из этих ур-ий определяются

idx-P

а сумма их при д^Ь. равняется Ви + В^1=к'Щ.

Магнитный поток, проходящий через сердечник якоря, является по своей величине произведением магнитной индукции на площадь поперечного сечения сердечника; в случае отсутствия рассеяния его [величину можно вычислять по ф-ле: Фв = Вй--Рх = Вя-2=/е2-Вй-а.г.г(;5-а) =

= fci В^ (/S - а) . а г I. Так как делается равным 90°, то, исследуя это ур-ие, легко увидеть, что при а=0, 90, 180, 270 и 360°, т. е. при повороте через .каждые 90° магнитный поток делается равным 0; он достигает наибольшей величины, когда угол а соответствует 45,135, 225, 315° и т. д. Из этого также следует, что при повороте сегментов на 360° имеется возможность получения 4 искр. Если бы, при различных положениях подвижных сегментов, напряжение размагничивающего поля дуг Щ оставалось постоянным, то согласно последней формуле кривая изменения магнитного потока в якоре представляла бы собою параболу. На фиг. 40 приведена схема устройства магнито-якорной системы М. с вращающимися коммутаторами. По этой схеме выполняются М. герм, фирмы Bosch типа GF и франц. фирмы Vol-tex. В этом устройстве угол обхвата дуги каждого коммутаторного сегмента составляет около 135°, а углы обхвата полюсных якорных наконечников делают равными примерно 45°. Как видно из фиг., общее сопротивление якорной системы, если пренебречь насыщением железа, слагается из сопротивлений воздушных зазоров между поверхностями коммутаторов и полюсных наконечников Rap и коммутаторов и якорных наконечников R g. Если принять за начальное положение подвижных коммутатог ров положение, которое соответствует наибольшей проводимости якорной системы, то при повороте сегментов на угол а по часовой стрелке поверхность сегментов, находящаяся под якорными наконечниками, уменьшается, а поверхность сегментов под

Фиг. 40.

полюсными бапшаками остается постоянной. В этом случае общее сопротивление

при р

0-a)v

2a L 2/3-a J

T. e. в этом случае кривая изменения Яд в зависимости от а представляет часть гиперболы (фиг. 41).В табл. 4 приведены значения А а для различных углов а.

Табл. 4.-3 а в и с и м о с т ь Я„ от а для М

or увеличивается и доходит до 1,4-1-1,5. В М. с вращающимися полюсными наконечниками и неподвижными магнитами и якорем а составляет более 2,5 (в М. Dixi) и 1,8 (в М. ВТН). У М. с вращающимися сегментами (т= 1,4 (Bosch тип HL и FH), ст=1,9-Bosch GF, Voltex. Колоколообразные магниты имеют, очень больщие коэф-ты рассеяния, так напр., в четырехполюсных М. Scintilla этот коэф-т достигает 2,5.

2. Наведение напряжения в обмотке якоря во время холостого хода. При вращении подвижных частей магнитной системы М. в обмотке якоря, вследствие изменения магнитного потока в сердечнике его, наводятся напряжения.

с вращающимися коммутаторами.

Приведенные вьипе кривые Ад являются наиболее типичными формами измерения проводимости якорной системы в зависимости отпо.чожения подвижной части магнето. Если известны зависимости Ла= =Яа) и НтЬт=Ч>(о), то магнитный поток в сердечнике якоря может быть вычислен по формуле: Фа = Hfn-L-K- В действительности же, вследствие явлений гистерезиса и насьпцения железных частей якорной системы, поток в сердечнике якоря несколько отлггаается от теоретического. На фиг. 42 приведены диаграммы изменений магнитных потоков для различных типов М. Если полюсные наконечники имеют напуски (у>), то на кривых Фв = /(а), как видно из фиг. 36, имеются точки перегиба и при подходе подвижной части магни-

то-якорной системы к положению, соответствующему наименьщей проводимости меж-дупелюсного пространства, крутизна изменения потока в сердечнике якоря уменьшается, а в самом магните поток начинает несколько увеличиваться.

Что кйсается значений коэф-тов рассеивания, то таковые зависят от устройства маг-нито-якорной системы. У М. с вращающимся якорем, у к-рых полюсные башмаки не имеют напусков, г= l,15-f-l,2; при наличии напусков на полюсных наконечниках

мгновенные значения величин которых определяются по общеизвестной ф-ле:

e = -м;..10-V;

т. е., если в первичной цепи якоря имеется Wi витков, а во вторичной обмотке его w. витков, то соответствующие эдс равняются:

ei = -Wi--Ю-ву и е2 = -м'2-10- У.

Если якорь или подвижная магнитная система вращается с постоянной угловой скоростью О), то и можно выразить в ф-ии поворота а, т. е.

На основании этих ф-л по кривой Фв = /(а) легко построить кривую е = m . На фиг. 43 изображены две кривые Фа = f(а) и соответствующая ей - = хр(а). Чем круче изменяется магнитный поток в сердечнике якоря, тем больше получается эдс. Обычно кривые магнитного потока характеризуются коэфициентом

При строго синусоидальной форме кривой магнитного потока этот коэфициент равен единице. В М. высокого напряжения кривые Фд = f(а) отличаются по своему виду от синусоид и имеют более сложные формы. Какими бы сложными кривьми ни выражалась графич. зависимость магнитного потока и эдс от положения якоря при вращении его, их можно разложить в ряд Фурье, т. е. на основные синусоиды и высшие гармонические. Т. о. в аналитич. форме кривые фиг. 43 представляются следующими уравнениями: для магнитного потока:

Фа = /( ) = Фа,ах + 0°) +

-Ь аз. sin 3 (а 490°) -Ь sin 5(а + 90°) -}-.,.] + + Фа -[Ьг- COS (а + 90°) + Ьз. cos3(а-f 90°) 4-+ bs cos5(a + 90°)+ ...1;

da d0a

10-8 = m.

da d0,

V; V.

для эдс:

е = у (а) = - w о IV 10 Ф„

йФд

10- =

W, cos (а+ 90°) + + Заз cos 3(а + 90°) + 5as cos 5(а + 90°) + ... -- bi sin (a + 90°) - З63 sin 3(a + 90°) -- 5&5 Sin 5(a +90°)-...]. Если пренебречь влиянием гистерезиса железного сердечника якоря, то кривые как магнитного потока, так и эдс имеют симметрическую форму и выражения для них упрощаютк^я и принимают следующий вид: = Фа , [aisin (а + 90°)+аз sin3(a + 90°) +

+ a5sin5(a + 90°) + ...]; е = - ы. W 10-* Ф„ [а, cos (а + 90°) +

max *

+ Заз cos 3(а + 90°) +5а5 cos 5(а + 90°) +... J. Как видно из кривых фиг. 42, максимальные значения для магнитного потока получаются при а = 0°, 180° и т. д.; в этом случае

= 1 1 90° + аз sin 270° +

+ аб81п450°+...]=Ф„ [ах-а^+а,-ат+...]. Отсюда:

1 - 3 + 5- 7 + = 1В М. высокого напряжения, имеющих симметричные полюсные башмаки и у к-рых углы обхвата самих башмаков и якоря одина-

Фиг. 43.

Фиг. 44.

ковы, т. е. р = у, эдс достигает своего максимума при а = 90°, 270° и т. д., т. е. когда Ф = 0; таким образом

W- 10-8. Ф„. [oi cos 180° +

+ Заз cos (3 180°) + Sag cos (5 180°) +...] = == + (o.iv-10- Фд . ( , + Заз + Stts +...) =

max = - co 1.V 10

\ aa ),

Из ЭТОЙ ф-лы a

Z=---- =

tnax

= -(ai + 3a3 + 5a5 + ...). Если у М. имеются полюсные наконечники с напусками или углы обхватов у < Р, то

максимальное значение

получается

в моменты, соответствующие точкам перегиба кривой магнитного потока, и сама кри-

вая - = 9?(а) в месте наибольших ординат

имеет не заостренную форму, а седлообразную (фигура 44). В этом случае эдс достигают своего максимума при повороте якоря

на углы а, равные 90° -1, 90° + \, 270° - , 270° + I и т. д., и величина их имеет следующие значения:

= - 0j W

) W 10* + 3a;j + 5а5 W 10

\ da /max max

-[a;.cos (90°- + 90°) + cos 3 (90°-2 + 90°) + 5 (90°- + 90°) + .

Ф'п

max

+ Sag

a; -0081 +Заз

cos? +

Отсюда:

cos +

а' cos g + Заз cos g- +

+ 5a5COSy + ...

Т.к. максимальное значение наводимой эдс зависит от двух факторов, от Z и Фа а,> е.

тах = Z Фапах' СраВНеНИИ ДВуХ М.,

совершенно одинаковых во всех отношениях, но отличающихся друг от друга устройством полюсных башмаков или подвижной якорной системы, легко установить, на основании предыдущих выводов, что максимальная величина наводимой эдс у магнето с несимметричными полюсными башмаками или в случаях, когда /5>у имеет всегда меньшее значение. Это следует потому, что коэф-т Z получается меньше Z, т. к. в правой части выражения для Z каждый член имеет мно-

жите.яи cos, cos,

5с

2, - 2 , COS 2- и т. д., всегда

меньшие, чем единица, и стремящиеся к убыванию при возрастании угла с=у-Д; кроме того, вследствие большего коэф-та рассеивания в М. с полюсньши башмаками, имеющими напуски Фа также меньше, чем Ф„

max max

В этом заключается отрицательная сторона устройства полюсных башмаков с напусками, при наличии которых у М. достижение удлинения периода действия максимальных эдс происходит за счет уменьшения абсолютных значений последних. Обычно в М. высокого напряжения величина магнитного потока, проходящего через якорь, равняется 20-35 тыс. максвеллов (силовых линий) и коэф. Z колеблется от 4,5 до 7; в М., имеющих башмаки с напусками, значение Z меньше: оно составляет ок. 2,5-4. На фиг. 45-48

представлены кривые Фа - f(°) ~= fi) и ei=y)(a) для различных М., полученные при помощи баллистич. гальванометра и снятые осциллографом Сименс-Блонделя. На фиг. 49 и 50 приведены также и кривые, изображающие изменение магнитного потока в

стальных дугах, т. е. =q>(t).B М. высокого напряжения первичная обмотка имеет

обыкновенно от 150 до 250 витков, а вторичная от 8 ООО до 12 ООО, при отношениях их

1 = 40 -f- 50; т. о. максимальная эдс при % = 1 ООО об/мин. достигает в первичной цепи якоря 6 = = 20-4-35 V, во вторичной цепи якоря 63 =

Фиг. 4 5.

Фиг. 46.

= 800--2 100 V. Фиг. 51 изображает собой диаграмму зависимости эфф. значений эдс обмоток якоря от скорости вращения под-

Фиг. 47.

вижной системы М. Эти значения выражаются ф-лой: Ef-w - (О - Z Фау. 10 ~* 5 из

которой видно, что между Е и со существует прямолинейная связь. В действительности,

.-frtj г/у /1 e.-rriy

Фиг. 48.

вследствие реакции якоря, вызьшаемой токами Фуко, кривая Ei=f(n) с увеличением скорости вращения изменяет свой наклон и загибается к оси абсцисс. Для уменьшения влияния реакции якоря, а также и потерь, вызываемых паразитньпии токами, сердеч-

ник якоря и полюсные наконечники магнитов набираются из листов железа толщиною от 0,35 до 0,50 мм, изолированных друг от друга папиросной бумагой. В М., у к-рых

л тХ-а^-Л К

Y X Y.

у

Фиг. 49.

вращающиеся сегменты в силу конструктивных соображений делаются сплоишыми, реакция от токов Фуко, как видно из фиг. 51, сказывается довольно сильно.

3. Наведение токов при коротком замыкании первичной цепи якоря. При коротком замыкании первичной обмотки якоря во время вращения М., вследствие наведения эдс, течет переменный

а

ток, сила к-рого в каждый момент времени зависит от омич. и индуктивного сопротивления всей первичной цепи и скорости изменения магнитного потока в сердечнике якоря. Если Гх-омич. сопротивление первичной обмотки якоря, а -коэф-т самоиндукции ее от потока рассеивания, тогда в любой момент времени наводимая в коротко-замкнутой якорной обмотке эдс уравновешивается омическим падением напряжения и

готяв

.E, f(llчmK.

I SpMiorf SS г Beteh СУ 3 Scintilla СМ 1 ИшЫП MF 5 ВТН AV

Фиг. 51.

противодействующей эдс самоиндукции потока рассеивания, создаваемого проходящим но обмотке Током, т. е.

е, = - i

10 - = Г1 -Ь Li

или

= - О) ?-,

при этом под Фдздесь подразумевается величина магнитного потока сердечника якоря,

к-рая изменяется совсем иначе, нежели при холостом ходеМ.

Магнитный поток, пронизьшающий корот-козамкнутую обмотку якоря, как и при холостом ходе, устанавливается за счет магнитодвижущей силы (мдс) цепи якоря и ее магнитного сопротивления З^д, т. е. Фой = = ЗК:Шо, но в случае короткого замыкания первичной обмотки мдс является результатом совместного действия двух причин: разности магнитных потенциалов и^, существующих на полюсных башмаках, и реакции якоря 0,4я %х Wi, т. о.

mU + OM-iiWxHL+

т. к. коэф-т самоиндукции мал, то можно полагать, что сила тока в обмотке якоря

l~ri~ Гг da

поэтому выражение для мдс Ш принимает следуюпщй вид:

da П

= L - fej О) -

отсюда:

10- = -

где через ifei обозначено выражение

ftwi 0,4л wi

Обьгано максимальное мгновенное значение эдс наступает тогда, когда магнитный поток в сердечнике якоря изменяется наиболее рез-

1000

1000 1500 гооо

Фиг. 52.

2300 об/мин

КО (что происходит обычно при перемене его направления), т. е. при Фд О получается:

Из предыдущей ф-лы видно, что

\ da /max i

= ~iiC-ri= - Const.

Следовательно эдс^оа- наводимая в первичной короткозамкнутой обмотке якоря, почти постоянна при различных скоростях вращения М. и величина ее зависит от омич. сопротивления цепи; чем больше сопротивление первичной цепи, тем меньше реакция якоря и тем больше наводимая эдс. Эти выводы подтверждаются данными результатов экспериментального исследования (фиг. 52 и 53). Сила тока короткого замыкания должна ос-

таваться почти постоянной при различных скоростях вращения. Для более точного представления о характере изменения эдс и токов короткого замыкания можно поступить следующим образом: пусть для какой-нибудь скорости вращения М. Фa.=f(a) считается известным, тогда для определения

6ii=9(a) и ii=yf(a) воспользуемся разложением функции Фд=/(а) в ряд^Фурье. Т. о., если магнитный поток

Фок - /(а) = Фак^ [Ci sin (а -f 90°) -f-+ Сз sin 3(а + 90°) 4- Cg sin 5(a -f 90°) +. ] +

+ W К 4C0S (a> 90°)-f -f ffg- cos 3(aJ-b 90°) + COS 5(a + 90°) -f ...]=

= Ф

[Ci COS a -f Сз COS 3a +

-f C5 COS5a -b ... - diSina- dgSin-Sa - - dj sin 5a - ...],

TO наводимая эдс

10-8 =

= - co Wi ak, c. 10 8 (- d sin a - ЗГ3 sin 3a - - 5C5sin5a- ... - dxcOsa - Зс7зcos3a - - Sc/jcos 5a- ...) = = ft) 10-8. Фак^-{Сх sin a -f ЗС3 sin 3a -f--f- 5Сб sin 5a -f ... -i- di cos a -f 3(?з cos 3a + -f SdgCOSSa--... ).

По принципу суперпозиции (метода наложения кривых) мгновенное значение силы тока в цепи равняется сумме мгновенных значений токов, вызываемых действием каждой составной синусоидальной эдс, т. е.

Для нашего случая значения отдельных сил токов принимают следующие выражения: = -1 sin(a->i),

где

где

Jx=--- И tg (fx

*(3) = -?8-sin iSa-(ps),

:---- - и tg 9?3

iisIs sin (5a-9P5),

3<bLi.

где

5Сб- о-1-Фл -10-8

V rf + (5 bi)

И tgs

г'<1) = Ji- C08(a-93i),

v ri + ( Ьх)* *(8) = -3 COS (За - 9)3),

где

г'(б) = Ib cos (5a - <p),

где

r? + (5a,Li)2

Согласно этим формулам общая мгновенная сила тока равняется:

Ci sin (a-(pi) + di COS (a-<Pi)

1/ rf + (c<)Li)2 C3 Sin (За-у8)4-<?з COS (3a-Уз) / rf + (3 .Lx)3 g Сб sin (ба-Ув) Ч- ds COS (Sa-yg) rf + (5coLi)a

При небольших скоростях вращения индуктивное сопротивление

Xi = coli = ~ О

и углы сдвига

Tl = У'з = Ч'б = = ~ О и поэтому сила тока получается равной

[Ci sin а + cos а +

+ ЗСз sin За 4- 3(/з cos За -f 55 sin 5а -f-+ 56 cos 5а -f- ...].

Если сравнить эту ф-лу с выражением для эдс, то видно, что сила тока короткого замыкания в этом случае совпадает по фазе с эдс и по характеру своего изменения одинакова с последней. С увеличением скорости индуктивное сопротивление обмотки якоря возрастает пропорционально скорости; вследствие этого .как - основная синусоида, так и каждая высшая гармоника силы тока начинают отставать по фазе от соответствующих им гармоник эдс и углы отставаний увеличиваются с повышением порядка гармоник. Выше было отмечено, что эдс, наводимая в короткозамкнутой первичной обмотке якоря, остается почти постоянной при различных скоростях вращения, поэтому амплитуды высших гармоник (начиная с 3 порядка) силы тока, вследствие увеличения кажущегося сопротивления при большой скорости, силь-

КИМ обр. при боль-г^-<: ших скоростях кри-

во уменьшаются; та-

S\J>! Jy\K. вая СИЛЫ тока приб-ф^, лижается к синусои-

де и острообразная форма ее, соответств. малым скоростям, переходит в выпуклую при повышении числа оборотов вращения якоря так, как указано на осциллограммах (фиг. 54), и функция

ii=9?(a) аналитически выражается следующим образом:

сх sin (o-v) + di cos (o-9>) .

считая q

т. е. ti= ~

/ rf + ( ,Li)a Const . (uLi

где 95 = arc tg

Из последней формулы видно, что вследствие увеличения кажущегося сопротивления z = vr\ + (coLi) при больших скоростях сила тока короткого замыкания не только остается постоянной, но может даже и уменьшаться. Все вышеприведенные вьшоды подтверждаются опытным путем. На фиг. 55 изображено несколько кривых сил токов

Фиг. 55.

Фиг. 56.

короткого замыкания для различных скоростей вращения, а на фиг. 56 показано изменение величины и смещение амплитуды и силы тока короткого замыкания в зависимости от числа оборотов вращения М.

Смещение по времени (отставание) максимумов силы тока является нежелательным явлением в М., потому что при возрастании

tooo гооо звоо Фиг. 57.

ЮвО 7000 3000 ОООофял Фиг. 58.

скорости вращения двигателя требуется более раннее зажигание и для того, чтобы интенсивность искры при большом опережении не ослабевала, необходимо, чтобы максимумы токов короткого замыкания, в момент на-ступ.тения к-рых и желательно производить разрыв первичной цепи якоря, смещались не по направ.71ению вращения якоря, а против него. На фиг. 57 приведены результаты изменения эфф. значений сил токов короткого замыкания для M.Bosch GF, а йа фиг. 58 даны максимальные значения первичной силы тока в зависимости от скорости вращения. Из них также видно, что и эфф. сила тока при больших скоростях вращения М. изменяется очень мало. На фиг. 59 представлены осциллограммы первичного тока; эти осциллограммы также показывают, что'при больших скоростях вращения остается постоянной также и эдс, наводимая в первичной обмотке. Кривые токов короткого замыкания для М., имеющих полюсные башмаки с напусками, по своей форме отличаются от таковых же кривых, взятых для М. с симме-

тричными башмаками, только лишь при малых скоростях; при больших же скоростях эти кривые разнятся лишь своими амплитудами (фиг. 60).

4. Процесс наведенйянапряже-ния во вторичной цепи при размыкании первичной и процесс искрообразования. Искрообразование в М. высокого напряжения происходит

пш500 o&mih

п=гооо об/мин

Фиг. 59.

ВО время разрыва первичной цепи якоря. При размыкании контактов прерывателя ток в обмотке якоря быстро исчезает, от этого происходит резкое изменение магнитного потока в сердечнике якоря. Изменение магнитного потока вызывает во вторичной обмотке повышение напряжения настолько, что между электродами разрядника или свечи проскакивает искра. Вследствие ионизации

Фиг. 60.

проводимость искрового промежутка значительно увеличивается, и проскочившая искра переходит в вольтову дугу, поддерживаемую некоторое время постепенно уменьшающимся напряжением у электродов.

Для исследования всех явлений, происходящих во время рабочего процесса, представляем э.тектрическую цепь М. схематически (фиг. 61). Вначале рассмотрим явления, происходящие в первичной обмотке во

ПЛЛЛЛПЛг

Фиг. 61.

время размыкания контактов, когда искровой промежуток во вторичной цепи очень велик. Т.к. первичная и вторичная обмотки помещаются на одном и том же сердечнике якоря, то в магнитном отношении можно считать, что эти обмотки имеют жесткую связь. Наведение напряжений в первичной и вторичной обмотках При размыкании цепи тока первичной обмотки, сопровождающееся искрообразованием, является довольно сложным процессом. Искра представляет собой кульминационный пункт всех явлений, происходящих в М. До момента пробоя искрового промежутка, включенного во вторичную

цепь М., электрические цепи М. можно схематически представить так, как это указг^-но на фиг. 61, где: iJj и jRg-эфф. сопротивления первичной и вторичной цепей, Х/ и - эфф. индуктивности первичной и вторичной обмоток, 1/12 и -взаимные индуктивности, Ci-емкость конденсатора первичной цепи, Сз--общая приведенная емкость вторичной цени, состоящая из емкости соединительных проводов, разрядника, крышек распределителя, обмотки, Дд-сопротивление утечки искрового разрядника. После размьшания первичной цепи изменение силы тока и напряжения в зависимости от времени можно математически выразить следующими ур-иями: для первичной цепи:

1 + -1

П2 riT + 1 1 + =

= - о) w

для вторичной цепи: L

Ч + f2 = 0.

Здесь означают: и и-мгновенные значения сил токов первичной и вторичной цепей; Vx-напряжение на конденсаторе в первичной цепи; Fg-напряжение на электродах разрядника, равное URz, а -мгновенное значение силы тока утечки. Т.к. размьгеание цепи тока первичной обмотки сопровождается в большинстве случаев быстрым колебательным процессом, то можно, положить,

что = - и\ со 10* за период начала

этого процесса остается постоянным, и тогда, если обозначить посредством Fi=i?j-е^, ур-ие Д.ЯЯ первичного тока будет;

Так как

V2 - *з^з> *2 ~ 0 ~гг + 3;

!-t3

dH p d V2

di C2 dt 2 ata dt

TO после замены и ц посредством Fi и Fg и после диференцирования получается:

+/?,Ci + F, = 0

dV ?3diJ

L2 dVa J- dVi

+ + gf2 + f2 = 0.

Решение этих ур-ий приводит к

Fi = А^е' + А,е' + А,е' -f А^е'*,

Fa = Biei -f Ваб^* + Bj,e * + В^е^*. Здесь Z-корни ур-ия четвертой степени:

u1c1 + L Li

гСг + Д3С2 (li + lI) + +

Д2 + Д3 K3.

В магнето высокого напряжения обычно 1.1 = 0,015 0,008 Н, = -100 Q, J2a = ~ 10ООО О. Ci = 0,08 Ч- 0,25 ftF, Cg==200 300 piftF;

при этих условикх эти корни получаются

обычно мнимыми и они м. б. представлены

е виде:

г, = - 4- jZnfi,

;гз=-аа + ?2л/а, = -08 - J2лfg.

Здесь и а2 выражают затухания, а fi и /а-частоты колебаний. В конечном результате, напряжение во вторичной цепи приобретает следующее выражение:

Vi=Be sin (2лf- 5i) -В е' °*sin(2jif2-<52), где 61 и йа-сдвиги фаз. Последняя ф-ла показывает, что напряжение во вторичной цепи представляется двумя затухающими колебаниями, причем одни колебания совершаются с большой частотой и сравнительно медленно затухают, другие колебания имеют небольшую частоту и быстро затухают. Ко-эфициенты В' и В представляют постоянные интеграции, их значения определяются на Ъсновании данных о напряжении и силе тока в начале процесса размыкания.

Для практики имеет большой интерес наибольшее значение напряжения, к-рое м. б. получено во вторичной цепи М. Для определения этого напряжения обьгано пользуются упрощенными ф-лами, а именно: для случая колебательного процесса:

где Li-эфф. индуктивность первичной цепи, С-общая приведенная емкость, равная

С = Сг + СаМ,

где и-передаточное число витков ( = )-

-коэф., характеризующий затухание волны напряжения; коэф. F определяется по чзледующей формуле:

а . Р

агс tg-

здесь

: случая апериодич. процесса:

а

1 :а2

1 L-C

2- 2L V 4L2 LC

В этихф-лах отличают:!?-приведенное эфф. сопротивление вторичной цепи, I/-приведенная эфф. индуктивность вторичной цепи, а if,-сила тока, при которой разрывается первичная цепь. Значения коэфициентов F

и F в зависимости от отношений ъ и -

приведены ниже в табл. 5.

т. 9. т. XII.

Табл. 5. -Значения коэф-тов F и F.

Если во вторичной цепи имеется разрядник, шунтированный сопротивлением iJ то подсчет максимальных напряжений необходимо производить по следующим ф-лам: для колебательного процесса:

для апериодич. процесса:

вдесь С =С-

а коэф-ты F, F и Од

определяются по ранее приведенным ф-лам; при этом вместо Е' и С берутся С и jR =

Формулы, вьфажающие максимальные напряжения, к-рые может дать М.,показывают, что это напряжение возрастает с увеличением i и падает с увеличением С и уменьшением jRg, поэтому увеличение емкости например конденсатора в первичной цепи или емкости во вторичной цепи при экранирова-

Фиг. 62.

л-без вшооти,

В-с емкостью e42a/n/nF

Конденсатора, приаоеВи ненноео пефвявлыю

4 в 8 10 MiDromhos

Фиг. 63.

НИИ проводов И всей системы оказывает нежелательное влияние на работу М., снижая его вторичное максимальное напряжение и этим самым уменьшая его способность к искрообразованию при малых числах оборотов. Подобное вредное влияние оказьшает также и сопротивление утечки разрядника (свечи). Для облегчения пробоя между электродами свечи, если последняя вследствие образовавшегося на изоляции нагара обладает утечкой, применяется дополнительный искровой промежуток. Однако наличие добавочного искрового промежутка требует всегда более повышенного напряжения от М. Для иллюстрации влияния емкости и сопротивления утечки Свечи на вторичное максимальное напряжение магнето приведены диаграммы (фиг. 62 и 63). Т. к. свечи во время работы двигателя всегда м. б. подвержены закапчиванию, то к М. высокого напряже-