Реакция якоря

Результирующее магнитное поле.

Если генератор постоянного тока не нагружен (холостой ход генератора), то магнитное поле статора (обмоток возбуждения) симметрично относительно оси полюсов S — N и геометрической нейтрали (на рисунке обозначено Normal neutral plane). Когда генератор нагружен, то через его якорную обмотку протекает электрический ток и создаёт своё собственное магнитное поле. Магнитные поля статора и ротора накладываются друг на друга и образуют результирующее магнитное поле.

Там, где якорь при своём вращении набегает на полюс электромагнита (магнита) статора, там результирующее поле слабее, там, где сбегает — сильнее. Это объясняется тем, что в первом случае магнитные поля имеют различные направления, а во втором — одинаковые. Если отсутствует магнитное насыщение стали в магнитопроводах — тогда считается что результирующий магнитный поток не изменился по величине.

Однако по конфигурации результирующий магнитный поток значительно изменился, чем больше нагружен генератор и чем больше магнитное насыщение стали в магнитопроводах — тем сильнее проявляется реакция якоря и происходит некоторое уменьшение магнитного потока.

В результате электродвижущая сила генератора уменьшается и наблюдается искрение под щётками на коллекторе.

На практике с реакцией якоря борются:

1. применяя дополнительные магнитные полюса, компенсирующие магнитное поля якоря;

2. сдвигая щётки с геометрической нейтрали (Normal neutral plane) за физическую нейтраль (Actual neutral plane), устанавливая их и разворачивая на некоторый угол (на рисунке обозначено Commutating plane), что предупреждает искрение под щётками.

Электродвижущая сила генератора постоянного тока

Допустим, что в двухполюсном магнитном поле, магнитный поток которого равен , вращается якорь генератора с постоянным числом оборотов . Число всех активных проводников, расположенных на цилиндрической поверхности якоря и при вращении пересекающих магнитный поток равно .

Среднее значение индуктированной электродвижущей силы в каждом из активных проводников якоря равно , где

 — число оборотов якоря в минуту;  — магнитный поток полюсов в Вебер;  — индуктированная электродвижущая сила в Вольт.

Активные проводники якоря генератора соединены последовательно друг с другом, индуктированная электродвижущая сила в них складывается. В двухполюсной машине всегда имеется пара параллельных ветвей якорной обмотки, поэтому средняя величина ЭДС в якорной обмотке равна ,

или , где  — число всех активных проводников на якоре генератора.

Средняя величина индуктированной электродвижущей силы в генераторе прямо пропорциональна величине магнитного потока , числу оборотов якоря в минуту и числу активных проводников якоря.

Если многополюсной генератор имеет, например, полюсов и якорная обмотка его состоит из параллельных ветвей, то средняя величина индуктированной электродвижущей силы генератора равна

, или .

Мощность генераторов постоянного тока

Полная электрическая мощность, развиваемая генератором постоянного тока, равна произведению электродвижущей силы генератора на величину полного тока его якорной обмотки:

.

Если поддерживать ЭДС генератора постоянной, то полная электрическая мощность его будет пропорциональна току .

Согласно формуле ЭДС генератора :

При прочих равных условиях полная электрическая мощность генератора растёт с увеличением числа оборотов его якоря и увеличением числа полюсов его.

Полезная мощность , отдаваемая генератором во внешнюю цепь, равна произведению электрического напряжения на зажимах генератора на величину тока , посылаемого генератором во внешнюю цепь: , где

 — полезная мощность в Ваттах;  — напряжение в Вольтах;  — ток в Амперах.