Эквипотенциальные соединения обмоток якоря

В обмотках якоря для улучшения работы машин большой мощности используются различного рода соединения между различными секциями.

Эквипотенциальные соединения первого рода.

Такие соединения используются в простых петлевых обмотках для выравнивания потенциалов ветвей, которые находятся под одноименными полюсами. Практика показывает, что ЭДС параллельных ветвей не равны между собой. Это вызвано неравенством воздушных зазоров под полюсами, несимметричным расположением щеток на коллекторе, эксцентриситетом поверхности якоря относительно оси вращения, неточностью изготовления литого корпуса и т. д. Неравенство ЭДС ветвей вызывает протекание уравнительных токов обмотки якоря. Уравнительные токи или неравенство токов параллельных ветвей увеличивают нагрузку на ветви обмоток и на щетки. Это приводит к нагреванию обмоток якоря, повышению температуры машины и снижению КПД.

Для частичного исключения этого явления необходимо исключить протекание уравнительных токов через щеточно-коллекторное устройство. Для этого находят точки, потенциалы которых теоретически должны быть равными в любой момент времени и соединяют их проводниками по возможности с наименьшими сопротивлениями. Такие точки имеются в обмотках с числом пар полюсов больше одной.

Эквипотенциальные соединения второго рода.

Простая волновая обмотка имеет две параллельные ветви. Секции этой обмотки в процессе коммутации переходят из одной ветви обмотки в другую, поэтому в такой обмотке невозможно найти точки равного потенциала в любой момент времени. Однако количество пар параллельных ветвей сложноволновой обмотки больше одной, поэтому две составляющие простые волновые обмотки имеют равнопотенциальные точки, которые могут быть соединены. Секции этих обмоток расположены под всеми полюсами машины, поэтому и ЭДС параллельных ветвей примерно равны между собой, но сопротивления ветвей не всегда одинаковы. Неравенство сопротивлений ветвей обмоток приводит к неравномерному распределению токов между параллельными ветвями.

Таким образом, отличие между эквипотенциальными соединениями первого и второго рода заключается в том, что первые компенсируют асимметрию магнитной системы машины, а вторые корректируют асимметрию распределения напряжения на коллекторе.

Эквипотенциальные соединения в сложнопетлевых обмотках.

В машинах со сложнопетлевыми обмотками используют обмотки с эквипотенциальными соединениями первого и второго рода. Соединения первого рода необходимы в простых петлевых обмотках. Соединения второго рода необходимы для выравнивания напряжений на коллекторе и для правильного распределения токов между различными простыми обмотками.

Рассмотрим, например, сложнопетлевую обмотку, представленную на рис. 2.17.

Рис. 2.17

Одна простая обмотка соединена с нечетными коллекторными пластинами и составлена нечетными секциями, вторая же обмотка составлена четными секциями и подсоединена к четным коллекторным пластинам.

Эквипотенциальные соединения первого рода необходимо расположить со стороны коллектора или с противоположной стороны между секциями, отстоящими друг от друга на расстояние . Таким образом, необходимо соединить секции 1-11; 3-13 и т. д. первой обмотки и 2-12; 4-14 и т. д. второй обмотки. Соединения представлены со стороны коллектора.

Рис. 2.18

Эквипотенциальные соединения второго рода более сложны. На рис. 2.18 представлены 1-я и 2-я секции обмотки. Концы 1-й секции соединены не на соседние пластины, а через пластину. Между соседними коллекторными пластинами 1 и 2 имеется напряжение, соответствующее половине напряжения секции. Для обеспечения нормального распределения напряжения между соседними пластинами необходимо соединить середину первой секции, которая находится с фронтальной стороны, противоположной коллектору, с промежуточной пластиной второго коллектора.

На рис. 2.17 середина 5-й секции соединена с шестой коллекторной пластиной. Учитывая то, что промежуточная пластина соединена с другой обмоткой, эквипотенциальные соединения второго рода соединяют две простые петлевые обмотки.

Специальная смешанная обмотка якоря (лягушечья обмотка).

В машинах большой мощности иногда используют смешанную обмотку, называемую «лягушечьей», которая представляет собой совокупность простой петлевой и сложноволновой обмоток, позволяющих избежать применения эквипотенциальных соединений. Две обмотки соединены на тот же коллектор, а так как простая петлевая обмотка имеет пар полюсов, сложноволновая обмотка должна иметь такое же количество параллельных ветвей. Кроме этого, две обмотки составлены из одинакового количества секций и каждая из них обеспечивает пропуск половины общего тока. Секции с двух сторон объединены в один пучок, помещенный в пазы якоря в четыре слоя. На рис. 2.19 представлено распределение секций петлевой и волновой обмоток.

 

Рис. 2.19

 

Согласно схеме укладки обмотки секция петлевой обмотки и секция волновой обмотки образуют цепь , замкнутую щетками и перемычками, которые их объединяют. ЭДС в этой цепи равняется нулю, так как в активных сторонах cd и ef, которые находятся в одном и том же пазу, наводятся равные ЭДС, но противоположного направления. То же самое имеет место в сторонах ab и gh, если они находятся в пазах, отстоящих друг от друга на два полюсных деления.

В этих обмотках секции волновой обмотки играют роль эквипотенциальных соединений первого рода по отношению к петлевой обмотке, и секции петлевой обмотки играют роль эквипотенциальных соединений по отношению к волновой обмотке.

2.5. Способы создания магнитного поля
или способы возбуждения
машин постоянного тока

Одним из основных условий функционирования машин постоянного тока является наличие магнитного поля, которое может быть получено различными способами.

Один из простейших способов создания магнитного поля машин постоянного тока является использование постоянных магнитов в качестве источника этого поля. Однако такой способ весьма дорогостоящий и используется в машинах очень малой мощности. Магнитное поле машины может быть получено за счет использования электромагнитов, для чего в магнитной цепи располагается специальная обмотка, называемая обмоткой возбуждения. По этой обмотке пропускается постоянный ток, за счет чего и создается магнитное поле машины. Одна или несколько обмоток возбуждения располагаются на главных полюсах машины, которые и формируют картину поля в воздушном зазоре машины. Для питания обмоток возбуждения могут использоваться независимые источники питания. В этом случае машину называют машиной с независимым возбуждением. Генератор постоянного тока сам является мощным источником постоянного тока. Если для питания обмоток возбуждения используется сам генератор, то такая машина называется машиной с самовозбуждением. Обмотки главных полюсов машины подразделяются на обмотки, предназначенные для питания от независимых источников, обмотки, предназначенные для подключения параллельно обмотке якоря и для включения последовательно с обмоткой якоря.

В зависимости от способов возбуждения или создания магнитного поля машины постоянного тока делятся на машины с независимым возбуждением и машины с самовозбуждением.

Такое деление справедливо в большей степени для генераторного режима работы машины, так как машина, работающая в режиме двигателя, получает питание цепи возбуждения и якорной цепи от внешних источников постоянного тока.

Машины с независимым возбуждением подразделяют на следующие:

а) машины с постоянными магнитами (рис. 2.20, а);

б) машины с обмоткой возбуждения, питаемой от независимого источника (рис. 2.20, б).

Условное обозначение машин приведено на рис. 2.20.

г д

Рис. 2.20

Машины с самовозбуждением подразделяются на машины с параллельным (рис. 2.20, в), последовательным (рис. 2.20, г) и cме­шанным возбуждением (рис. 2.20, д).

В последнем случае смешанного возбуждения, когда используются последовательная и параллельная обмотки, намагничивающие силы обмоток могут совпадать или не совпадать по направлению в зависимости от способа соединения обмоток.

Если намагничивающие силы обмоток совпадают по направлению, то магнитный поток главных полюсов пропорционален сумме намагничивающих сил обмоток. Такие машины называют машинами со смешанным возбуждением с согласным включением обмоток. Если же обмотки создают магнитные потоки противоположного направления, то результирующий магнитный поток главных полюсов будет пропорционален разности намагничивающих сил обмоток возбуждения. Такой способ возбуждения называют смешанным со встречным включением обмоток.

Таким образом, различают:

а) машины с независимым возбуждением:

1) машины с постоянными магнитами (см. рис. 2.20, а),

2) машины с обмотками, питаемыми от независимых источников (см. рис. 2.20, б) и

б) машины с самовозбуждением:

1) машины с параллельным возбуждением (см. рис. 2.20, в),

2) машины с последовательным возбуждением (см. рис. 2.20, г),

3) машины со смешанным возбуждением с согласным включением обмоток (см. рис. 2.20, д),

4) машины со смешанным возбуждением со встречным включением обмоток (см. рис. 2.20, д).

2.6. ЭДС якорной обмотки машин постоянного
тока

При вращении якоря машины постоянного тока, магнитный поток которой не равен нулю, в его обмотке наводится электродвижущая сила, величина и полярность которой зависят от величины магнитного потока, от частоты вращения якоря и от конструктивных особенностей машины.

Магнитную цепь электрической машины проектируют с таким расчетом, чтобы векторы магнитной индукции были бы практически перпендикулярны поверхности якоря. Распределение же индукции по воздушному зазору, как указывалось ранее, неравномерно.

Электродвижущая сила одного проводника e длиной l, перемещающегося в магнитном поле перпендикулярно силовым линиям с линейной скоростью v, определяется с помощью уравнения

,

где B – индукция магнитного поля в зоне расположения проводника.

Если в пазах машины уложено N проводников обмотки якоря, которые образуют 2 a параллельных ветви, то суммарная ЭДС обмотки определится следующим соотношением:

,

здесь а – число пар параллельных ветвей.

Частоту вращения якоря принято выражать в оборотах в минуту. Если якорь имеет радиус R и он вращается с частотой n об/мин, тогда линейную скорость перемещения проводников можно получить с помощью формулы

м/с.

Реальные значения индукций зазора заменим ее средним значением под каждым полюсом (рис. 2.21), тогда ЭДС каждой ветви обмотки якоря будет равной

Рис. 2.21

.

Полученное уравнение умножим
и разделим на количество полюсов машины тогда

;

В этом уравнении являетсядлиной средней линиивоздушного зазора, приходящейся на один полюс. l есть длина проводников, находящихся в магнитном поле, т. е. это практически длина паза якоря или, что одно и то же, длина магнитопровода якоря. Величина является площадью поверхности якоря, приходящейся на один полюс машины. Но произведение этой площади S_n на среднее значение индукции B _cр равно магнитному потоку машины

.

ЭДС машины в этом случае

.

В полученной формуле - величина постоянная для данной машины и зависит только от ее конструкции.

Обозначив , получим окончательную формулу для нахождения ЭДС машины:

,

где – конструктивная постоянная машины при определении ее ЭДС;

n - частота вращения якоря;

Ф - магнитный поток машины, который зависит в общем случае от намагничивающей силы обмотки возбуждения и, следовательно, от тока обмотки возбуждения I _в.

Рис. 2.22

Полученная формула может быть использована для построения и объяснения поведения характеристик машин постоянного тока. Реальное значение электродвижущих сил якорных обмоток несколько ниже расчетных. Это объясняется следующим явлением. ЭДС отдельного проводника, как уже объяснялось ранее, пропорциональна индукции магнитного поля в зоне его расположения в каждый момент времени .

При вращении якоря со скоростью n эта ЭДС изменяется по периодическому закону, повторяющему по форме закон распределения индукции в зазоре (рис. 2.22).

Как известно из курса электротехники, такая периодическая несинусоидальная функция может быть представлена в виде ряда Фурье для любого k - го витка

.

Рис. 2.23

Секции обмотки якоря расположены в различных пазах, т. е. смещены в пространстве на определенный пространственный угол. Это приводит к тому, что гармонические соответствующие ЭДС каждой секции будут сдвинуты по фазе. В этом случае суммарная ЭДС ветви обмотки якоря, представляющая собой сумму мгновенных значений ЭДС отдельных витков, будет равна не сумме амплитуд соответствующих гармоник, а их векторной сумме с учетом разности фаз. Для более наглядного объяснения обычно используют векторно-топо­графи­­чес­кую диаграмму первых гармоник ЭДС якорной обмотки (рис. 2.23).

Здесь Е ₁, Е ₂, Е ₃, Е ₄, Е ₅, Е ₆ - векторы ЭДС секций одной из параллельных ветвей двухполюсной машины, имеющей на поверхности якоря 12 пазов для укладки обмоток. В такой машине секции якорной обмотки сдвинуты в пространстве на 30 пространственных градусов. Как следует из приведенного примера, результирующая ЭДС Е всегда меньше суммы действующих значений ЭДС секций. Векторная сумма других гармонических составляющих ЭДС секций дает похожий результат.

Таким образом, ЭДС якорной обмотки реальной машины всегда меньше расчетного значения. Это уменьшение учитывается путем введения дополнительного коэффициента в постоянную С_e формулы определения ЭДС . Значение этого коэффициента уточняется экспериментально.

2.7. Механический момент на валу машины
постоянного тока

Машины постоянного тока являются машинами обратимыми. Они могут работать как в режиме генератора, преобразующего механическую энергию в электрическую, так и в режиме двигателя, преобразующего механическую энергию в электрическую. И в том, и в другом случае на валу машины имеется механический момент. Если пренебречь механическими потерями в машине, то величина этого момента складывается из механических моментов, воздействующих на проводники якорной обмотки. Сила, действующая на проводник с током I' длиной l, находящийся в магнитном поле с индукцией B, определяется из формулы .

Механический момент, создаваемый одним проводником, , где R - радиус якоря.

Если в пазах якоря уложено N проводников, то, используя среднее значение индукции ,

.

Если общий ток якоря I, а обмотка имеет 2 a параллельных ветвей, то ток одного проводника обмотки в 2 a раза меньше общего тока, т. е. , тогда .

Введя в формулу величину диаметра якоря и умножив числитель и знаменатель коэффициента на p, получим:

.

Умножим и разделим полученное выражение на количество полюсов машины , тогда

.

Величина является длиной окружности якоря, умноженной на длину внешней поверхности якоря, т. е. площадью поверхности якоря. Эта площадь, разделенная на количество полюсов, определит площадь якоря, находящуюся над одним полюсом

.

Но произведение среднего значения индукции на эту площадь равно магнитному потоку машины или

.

Подставляя это значение в формулу, получаем:

.

Обозначив постоянной , т. е. постоянной, зависящей лишь от конструкции машины, получим:

.

Таким образом, механический момент на валу машины постоянного тока зависит от конструкции машины и пропорционален магнитному потоку и току якоря.

Как ЭДС, так и механический момент пропорционален магнитному потоку, который, в свою очередь, является функцией тока возбуждения. Связь между магнитным потоком и током возбуждения зависит от геометрических размеров магнитной цепи машины и кривой намагничивания материала магнитной цепи.

Для определения ЭДС машины и механического момента использованы две постоянные, зависящие от конструкции машины

и .

Следовательно, или .

2.8. Магнитное поле машины постоянного тока,
работающей в режиме холостого хода

Магнитная цепь машин постоянного тока состоит из статора в форме полого цилиндра с закрепленными на нем полюсами и якоря в виде цилиндра с пазами для укладки обмотки. Статор изготавливается из литой электротехнической стали с большой магнитной проницаемостью.

Главные полюса машины, предназначенные для формирования магнитного поля в воздушном зазоре, могут быть изготовлены как из литой, так и из листовой электротехнической стали. Якорь машины в форме цилиндра представляет собой пакет из листов электротехнической стали, что обусловлено необходимостью уменьшения потерь на перемагничивание и на вихревые токи в магнитопроводе якоря, который вращается в магнитном поле машины. Вращение магнитопровода якоря в магнитном поле машины приводит к появлению вихревых токов, что приводит к потерям в магнитопроводе якоря.

Магнитный поток создается намагничивающей силой обмоток возбуждения, расположенных на главных полюсах. Вся магнитная цепь машины служит для формирования магнитного поля в воздушном зазоре, где расположена обмотка якоря, являющаяся основным элементом преобразования электрической энергии в механическую, и наоборот.

Магнитная индукция магнитного поля воздушного зазора в зависимости от пространственного угла реальных машин распределяется по сложному закону, график которого представлен на рис. 2.21. Общая картина магнитного поля машины, ток якоря которой равен нулю, представлена на рис. 2.24, а.

Рис. 2.24

 

Следует отметить то, что в точках воздушного зазора, расположенных на оси симметрии машины, проходящей между главными полюсами (ОО '), индукция равна нулю, и она имеет максимальное значение на оси главных полюсов. Все высказывания справедливы для машины постоянного тока, ток якоря которой равняется нулю, т. е. для машины, работающей в режиме холостого хода.

Для изменения магнитного потока машины, что эквивалентно пропорциональному изменению индукции в любой точке воздушного зазора, необходимо изменить ток этих обмоток, т. е. ток возбуждения. Для изменения направления магнитного потока следует изменить полярность напряжения, питающего обмотку возбуждения.

2.9. Магнитное поле нагруженной машины
постоянного тока. Реакция якоря

В машинах, работающих в режиме холостого хода, магнитное поле создается только намагничивающей силой обмоток главных полюсов. При этом поле симметрично относительно оси симметрии машины ОО', и линия, проходящая через точки воздушного зазора, в которых индукция равна нулю NN', совпадает с осью симметрии машины. Первую линию называют геометрической нейтралью, а вторую линию - магнитной нейтралью. И говорят о том, что в ненагруженной машине магнитная нейтраль NN' совпадает с геометрической нейтралью ОО'.

В том же случае, когда электромагнитная мощность не равняется нулю, ток обмотки якоря не равен нулю. Магнитное поле машины так же, как величина магнитного потока и распределение индукции в зазоре, зависит не только от намагничивающей силы обмоток главных полюсов, но и от намагничивающей силы обмотки якоря, которая создает свою составляющую магнитного потока.

На рис. 2.24, а магнитное поле, созданное обмотками возбуждения главных полюсов, представлено сплошными силовыми линиями, проходящими в основном по статору машины, главным полюсам, зазору и магнитной цепи ротора. Магнитное поле, образованное обмоткой якоря при направлении тока, указанном на рисунке пунктирными линиями, сосредоточено в основном в башмаках главных полюсов, воздушном зазоре и внешней части якоря. Оно представлено пунктирными силовыми линиями под северным и южным полюсами.

Очевидно то, что под левым краем северного полюса и под правым краем южного полюса силовые линии магнитных полей противоположны, тогда как под другими краями полюсов совпадают.

Рис. 2.25

Таким образом, под левым краем северного полюса и под правым краем южного магнитное поле якоря ослабляет поле главных полюсов и усиливает под другими краями. Результирующее магнитное поле не будет симметричным (см. рис. 2.24, б). Искажение магнитного поля машины под действием намагничивающей силы обмотки якоря называют реакцией якоря. Из-за реакции якоря точки воздушного зазора с нулевым значением индукции сместятся в нашем случае против часовой стрелки относительно геометрической нейтрали. В этом случае говорят, что в нагруженной машине постоянного тока магнитная нейтраль не совпадает с геометрической нейтралью.

Распределение индукции магнитного поля в зазоре машины изображено на рис. 2.25, где пунктиром представлен график распределения индукции
в зазоре машины, работающей в режиме холостого хода, а сплошной - в зазоре нагруженной машины.

Смещение магнитной нейтрали в нагруженной машине осложняет условия переключения якорной обмотки щеточно-коллектор­ным устройством и приводит к искрению на коллекторе, поэтому щетки желательно располагать на магнитной нейтрали (см. рис. 2.25). Более подробно это явление будет рассмотрено ниже.

Рис. 2.26

Искажение магнитного поля за счет реакции якоря приводит не только к смещению магнитной нейтрали, но и к ослаблению результирующего магнитного потока. Намагничивающая сила обмотки якоря ослабляет индукцию
в правой части башмака северного полюса. Кривая же намагничивания электротехнической стали B = f (H)нелинейна (рис. 2.26).

Напряженность магнитного поля в левой час­ти полюсного башмака увеличивается на ,
а под правой частью уменьшается на ту же величину. Машины постоянного тока проектируются обычно таким образом, что в режиме холостого хода создается такая напряженность магнитного поля H _н, при которой создается номинальное значение индукции B _н . Рабочая точка А на кривой намагничивания находится в зоне перегиба, как показано на рис. 2.26.

Приращение намагничивающей силы на величину дает увеличение индукции под правой стороной полюса на . Уменьшение намагничивающей силы на ту же величину под левой стороной полюса приводит к уменьшению индукции поля на . Из рисунка следует то, что . Приращение индукции под правой стороной полюса не компенсирует уменьшение индукции в левой части полюса. Результирующий же магнитный поток нагруженной машины будет меньше, чем магнитный поток той же машины, работающей в режиме холостого хода.

Таким образом, прохождение тока в обмотке якоря приводит,
с одной стороны, к искажению магнитного поля, при котором магнитная нейтраль смещается с геометрической нейтрали, а с другой стороны - к уменьшению (ослаблению) результирующего магнитного потока этой машины.

 

2.10. Коммутация обмотки якоря машин
постоянного тока

Обмотка якоря машин постоянного тока представляет собой совокупность секций, определенным образом уложенных в пазы барабана якоря и подключенных к коллекторным пластинам (рис. 2.27). Задача щеточно-коллекторного устройства заключается в переключении секций обмотки таким образом, чтобы полярность выходного напряжения и направление тока активных сторон секций, находящихся в любой момент времени под полюсами, были бы неизменными.

Рис. 2.27

 

Процесс переключения обмотки называют коммутацией. Проще всего различные фазы переключения секций показать на примере переключения секций простой петлевой обмотки.

На рис. 2.27 изображены различные фазы коммутации 2-й секции. Пусть якорь с обмоткой перемещается относительно неподвижной щетки слева направо. Тогда в какой-то момент времени щетка будет касаться коллекторной пластины 3, к которой подключена правая сторона секции 2. Секция 2 на рисунке выделена жирной линией. Направление тока в активных сторонах секции показано стрелками. Сила тока секции равна половине тока якоря. По проводникам секции ток циркулирует по часовой стрелке (рис. 2.27, а).

При перемещении якоря вправо щетка переходит с третьей коллекторной пластины на вторую. Ток второй секции уменьшается. В том случае, когда щетка в равной степени перекрывает вторую и третью пластины, ток секции 2 будет равен нулю в том случае, если нет никаких дополнительных факторов, влияющих на распределение этого тока (см. рис. 2.27). В такой ситуации говорят, что секция 2 коротко замкнута. При дальнейшем перемещении якоря относительно щетки будет иметь место такое положение якоря, когда щетка будет касаться лишь второй коллекторной пластины (см. рис. 2.27, в). В этом положении во второй секции будет протекать ток, равный половине тока якоря, но его направление будет противоположным току, который протекал в секции
в том случае, когда щетка касалась третьей коллекторной пластины (см. рис. 2.27, в). Таким образом, в процессе коммутации ток секции изменяется от значения 0, 5 I _ядо значения - 0, 5 I _я. График изменения тока секции для рассматриваемого случая линеен и представлен на рис. 2.28.

Рис. 2.28

В реальных же условиях переходный процесс, происходящий
в секции, гораздо сложнее, так как закон изменения тока определяется не только соотношением сопротивлений переходов щетка – третья пластина и щетка – вторая пластина, но и величиной электродвижущих сил, наводимых во второй секции.

В первую очередь речь идет об ЭДС самоиндукции, наводимой изменением тока в самой секции, так как секция представляет собой катушку с индуктивностью L. Тогда величина ЭДС самоиндукции определяется с помощью уравнения

,

где i – ток секции в данный момент времени;

Рис. 2.29

L – индуктивность секции.

В соответствии с законами, описывающими переходные процессы в катушках индуктивности, ток секции уже не будет изменяться по линейному закону. Примерный график изменения тока секции во времени представлен на рис. 2.29.

В том случае, когда в процессе коммутации магнитный поток поля главных полюсов, сцепленный с витками секции, не будет равен нулю, в секции будет иметь место дополнительная ЭДС, наведенная изменением этого потока в данный момент времени

,

где – магнитный поток, сцепленный с секцией;

W – количество витков секции.

Неравенство нулю электродвижущей силы коммутируемой секции приводит к неблагоприятным условиям переключения и к усиленному искрению на коллекторе, поэтому проектировщики электрических машин постоянного тока добиваются уменьшения суммарной ЭДС секции. Уменьшения суммарной ЭДС секции мож­но добиться следующими методами:

а) уменьшением индуктивности отдельной секции. При определенном количестве витков обмотки якоря для уменьшения L _снеобходимо увеличить количество секций, уменьшая количество витков, приходящихся на одну секцию. Соответствующим образом увеличится и количество коллекторных пластин;

б) уменьшением магнитного потока, сцепленного с секцией в момент коммутации. Этого можно добиться путем выбора такого положения щеток относительно коллектора, при котором коммутация секции осуществлялась бы при минимальном потоке, сцепленном с секцией в момент коммутации. Это будет тогда, когда щетки будут находиться на магнитной нейтрали (см. рис. 2.24, б);

в) созданием дополнительного магнитного потока машины, сцепленного только с коммутируемой секцией и который наводил бы в секции такую ЭДС, которая компенсировала бы электро­движущие силы, наведенные в секции самоиндукцией и основным магнитным потоком из-за искажения магнитного поля машины, вызванного реакцией якоря. Магнитный поток обмотки якоря пропорционален току, поэтому для компенсации влияния этого потока на секцию в машинах средней и большой мощности на статоре между главными полюсами монтируют дополнительные полюсы. Обмотка дополнительных полюсов содержит малое количество витков и включается последовательно с обмоткой якоря таким образом, чтобы магнитный поток этих полюсов был бы направлен навстречу магнитному потоку обмотки якоря. Количество витков обмотки дополнительных полюсов рассчитывается из условия получения минимальной ЭДС коммутируемой секции.

Конструкция большинства машин постоянного тока средней и большой мощности предусматривает возможность изменения положения щеток относительно главных полюсов в некоторых пределах для получения минимального искрения на коллекторе в процессе эксплуатации.

Искрение на коллекторе зависит не только от вышеописанных явлений, но и от состояния коллектора и щеток. Коллекторные пластины из-за искрения разрушаются, покрываются угольной пылью, что увеличивает переходное сопротивление щётка – коллектор. Из-за искрения неравномерно изнашиваются и щётки. Поэтому одной из основных задач технического обслуживания машин постоянного тока является задача содержания щеточно-коллектор­ного устройства в хорошем состоянии и правильного выбора положения щеток относительно главных полюсов машины.