Обмотки якоря
Элементом обмотки якоря является секция, которая своими концами присоединена к двум пластинам коллектора. Секции могут быть одновитковыми и многовитковыми. Пазовые стороны секций расположены в пазах сердечника якоря. Расстояние между пазовыми сторонами секции приблизитеьно равно полюсному делению.
где Da — диаметр сердечника якоря.
Обычно обмотки якоря выполняют двухслойными. В зависимости от порядка присоединения секций к пластинам коллектора обмотки разделяют на волновые и петлевые, простые, сложные и комбинированные.
Простая волновая обмотка
В простой волновой обмотке концы каждой секции присоединены к пластинам коллектора, находящимся на расстоянии, называемом шагом обмотки по коллектору,
где К — число коллекторных пластин в коллекторе.
На рис. 13.5 показана схема простой волновой обмотки якоря. Секции обмотки образуют две параллельные ветви (2а = 2). Число параллельных ветвей в обмотке и число секций в каждой ветви определяют ток Iа и ЭДС Еа обмотки якоря:
где S — количество секций в обмотке якоря; ес — ЭДС одной секции; Iс — допустимое значение тока в секции.
Сложная волновая обмотка
Применяется в машинах постоянного тока, рассчитанных на большие токи. Сложная волновая обмотка состоит из двух простых волновых обмоток, соединяемых щетками параллельно (рис. 13.6). Такая обмотка содержит четыре параллельные ветви, следовательно, ток в ней может быть увеличен в два раза, а ЭДС при этом остается прежней.
Простая петлевая обмотка
В машинах постоянного тока низкого напряжения (значительного тока) необходима обмотка якоря с большим числом параллельных ветвей. Таким свойством обладают петлевые обмотки. В простой петлевой обмотке якоря (рис. 13.7) каждая секция присоединена к двум рядом лежащим коллекторным пластинам, а число параллельных ветвей равно числу полюсов, т.е. 2а = 2р.
Сложная петлевая обмотка
Для того чтобы распределение токов в параллельных ветвях обмотки якоря было одинаковым, необходимо, чтобы электрическое сопротивление этих ветвей не отличалось друг от друга и чтобы ЭДС, наводимые в секциях, составляющих каждую параллельную ветвь, были одинаковыми. При несоблюдении этих условий между параллельными ветвями появляются уравнительные токи, нарушающие работу щеточно-коллекторного контакта.
Исключение составляет простая волновая обмотка , секции которой равномерно распределены под всеми полюсами машины, поэтому магнитная не симметрия машины не вызывает появления в этой обмотке уравнительных токов. Что же касается простой петлевой и всех видов сложных обмоток якоря, то в них всегда имеются причины к появлению уравнительных токов. Это приводит к необходимости применения в указанных обмотках так называемых уравнительных соединений, по которым замыкаются уравнительные токи, разгружая щеточно-коллекторный контакт от перегрузки. Уравнительные соединения усложняют изготовление обмотки якоря и ведут к дополнительному расходу обмоточной меди.
Комбинированная обмотка
В электрических машинах со значительным током в обмотке якоря простые волновые обмотки неприменимы , так как в этих обмотках число параллельных ветвей не может быть более двух. Чтобы увеличить число параллельных ветвей и избежать нежелательного применения уравнительных соединений в машинах с большой токовой нагрузкой, используют комбинированную обмотку. Такая обмотка состоит из секций волновой и петлевой обмоток, а число параллельных ветвей в ней равно сумме параллельных ветвей петлевой и волновой обмоток. Необходимо, чтобы число параллельных ветвей волновой обмотки было равно числу ветвей петлевой обмотки . Поэтому в четырехполюсной машине комбинированную обмотку выполняют из простой петлевой (2а = 2р = 4) и сложной волновой (m = 2) обмоток. В этом случае число параллельных ветвей комбинированной обмотки равно 2акомб = 4 + 4 = 8. В такой обмотке ветви одной из составляющих обмоток служат уравнительными соединениями для другой. В итоге комбинированная обмотка с таким числом параллельных ветвей оказывается проще сложной петлевой обмотки.
Устройство обмотки якоря
Обмотка машины постоянного тока состоит из одинаковых частей, называемых секциями. На рис. 8-8 представлена одна секция, состоящая из одного витка (ɯ = 1), вторая — из двух витков (ɯ = 2) , Число витков в секции может быть и большим. Начало и конец каждой секции припаиваются к петушкам двух коллекторных пластин, находящихся рядом или на некотором расстоянии друг от друга. Так как конец каждой секции и начало следующей за ней секции припаиваются к одной коллекторной пластине, то образуется замкнутая обмотка.
Боковые части секции (рис 8-8) лежат в пазах. При вращении в них наводится э. д. с, почему они и называются активными сторонами секции. Остальные части секций лежат на торцах якоря, вне пазов. Они называются лобовыми частями и в них э. д. с. не наводится.
Активные стороны лежат в пазах в два слоя: нечетные сверху, а четные снизу, у дна паза. Цифры на рис. 8-8 обозначают номер паза, а буквы, стоящие рядом, — слой: верхний (в) и нижний (н). Упрощенная схема обмотки якоря, составленная из секций, показана на рис. 8-9. Число витков в секции принято равным единице.
Рис. 8-8. Секция обмотки якоря.
Активные стороны, лежащие в пазах, идущие от зрителя за плоскость рисунка, изображены кружками, а лобовые части — сплошными линиями на лицевой стороне торца якоря и пунктиром на торце за плоскостью рисунка. Таким образом, из коллекторной пластины № 1 провод идет в верхний слой паза 7, затем по невидимому торцу (пунктир) в нижний слой паза 4 и из него в коллекторную пластину № 2. Из коллекторной пластины № 2 провод идет в верхний слой паза 2 и т. д. После полного обхода якоря обмотка замыкается на себя у коллекторной пластины № 1.
Если обмотка якоря вращается по направлению, указанному на рис: 8-9, то в активных частях ее проводов появятся э. д. с, направление которых определено правилом правой руки. В каждой секции наводится э. д. с. е = Ем sin ωt (рис. 5-2) и естественно, что сумма их всех в замкнутой на себя обмотке равна нулю. Однако при обходе всей обмотки можно заметить, что в одной части проводов э. д. с, имеют одно направление, в другой части — противоположное. Это указывает на наличие двух параллельных ветвей обмотки.
Рис. 8-9. Схема обмотки якоря.
На рис. 8-10 показано, как образуются параллельные ветви между коллекторными пластинами 1 и 4. Как и ранее, цифры на рисунке обозначают номер паза, а буквы рядом слой — верхний (в) или нижний (н). Оказывается, что коллекторная пластина 4 является точкой высшего, а коллекторная пластина 1 — низшего потенциала. На эти места и ставятся щетки. На рис. 8-9 щетки показаны условно расположенными внутри коллектора, в действительности же они всегда расположены на его наружной поверхности.
В момент времени, соответствующий положению якоря, показанного на рис. 8-9, между щетками будет действовать разность потенциалов, равная напряжению машины
Рис. 8-10. Упрощенное изображение схемы рис. 8-9
Можно заметить, что при повороте якоря на угол 60° величина напряжения U и поляр ность щеток сохраняется прежними, так как шестой паз займет место первого, первый — второго и т. д. На схеме на рис. 8-10 секция (3в — 6н) из верхней параллельной ветви переключится в нижнюю, а равноценная ей секция (3н — 6в) переключится из нижней ветви в верхнюю. Такое же положение будет и при повороте на любой угол, кратный 60°.
Однако при повороте якоря на угол, меньший чем 60°, положение будет несколько иное.
На рис 8-11 показано положение якоря при повороте на угол 30°, Лобовые части для простоты показаны только для секций (3в — 6н) и (3н 6в). В этом положении указанные секции замкнуты щетками накоротко и, следовательно, исключены из параллельных ветвей обмотки якоря. Напряжение машины теперь определяется суммой э. д. с
а сами e1 и е2 будут иметь другие мгновенные значения, чем при первом положении якоря. Очевидно, напряжение будет меньше, чем при положении якоря, представленном на рис. 8-10. При вращении машины ее напряжение будет непрерывно колебаться в некоторых пределах
Рис 8-11. Расположение обмотки при повороте якоря на 30° (сравнить рис. 8-9).
Чем больше секций включено в параллельную ветвь, тем меньше величина пульсаций напряжения U. В современных машинах пульсации настолько малы, что напряжение считают постоянным.
Геометрической нейтралью машины называется плоскость, проходящая через ось вала машины и делящая расстояние между полюсами пополам. Электродвижущая сила, наводимая в секции обмотки, проходящей через геометрическую нейтраль, равна нулю или очень мала. В этот момент времени и происходит замыкание секции щеткой накоротко. О процессах, происходящих при переключении секций из одной параллельной ветви в другую.
Статья на тему Устройство обмотки якоря
Общие сведения об обмотках якоря машин постоянного тока.
Обмотка якоря, как уже отмечалось, укладывается в специально выштампованные для этого пазы вдоль его цилиндрической поверхности. В настоящее время применяются в основном якори барабанного типа, которые увеличивают число активных проводников, расположенных на его внешней стороне[4,12].
Основным элементом обмотки является секция. Секция (рис. 6 и 7) состоит из одного или нескольких последовательно соединенных витков обмотки. Концы секции присоединяются к коллекторным пластинам, следующими друг за другом по схеме соединения обмотки. Все секции одной обмотки обычно имеют одинаковое число витков. На -схемах для простоты каждая секция изображается в виде одного витка.
Обмотки якорей машин постоянного тока делятся на простые и сложные. В частности — это простая петлевая, простая волновая, сложная петлевая , сложная волновая и лягушечья [5,6,8,19]. Поясним выполнение первых двух типов обмоток, рис. 6 и 7. При выполнении этих обмоток ширина их секций (расстояние по поверхности якоря между начальной и конечной сторонами секции) принимается примерно равной полюсному делению т (о нем будет сказано ниже). Это необходимо для того, чтобы ЭДС, индуктируемые в каждой стороне витка, складывались между собой.
Обмотки состоят из отдельных секций, соединенных между собой последовательно. При этом конец первой из них соединяется с началом второй секции, а уже их объединенные два конца припаиваются к одной из коллекторных пластин. Далее конец второй секции соединяется с началом третьей и оба конца припаиваются к следующей по схеме обмотки коллекторной пластине и т. д.
Простая петлевая обмотка, иногда ее называют параллельной обмоткой, показана на рис.6. Концы каждой ее секции припаиваются к двум рядом расположенным коллекторным пластинам. Причем стороны секции (начальная и конечная сторона) находятся под полюсами разной полярности. После обхода по окружности якоря простая петлевая обмотка замыкается на той же коллекторной пластине, к которой припаяна первая сторона первой секции. Один обход обмотки вокруг якоря включает все ее секции.
В простой петлевой обмотке щетки делят ее на столько пар параллельных ветвей, сколько пар полюсов имеет машина, то есть а=р, где а — число пар параллельных ветвей обмотки якоря, а р — число пар полюсов.
Простая волновая обмотка (ее также называют простой последовательной обмоткой) показана на рис.7. Расстояние между одноименными сторонами (между начальными или между конечными сторонами) соседних секций в этой обмотке примерно равно двум полюсным делениям. При простой волновой обмотке а=1, то есть она имеет всегда две параллельные ветви, независимо от числа полюсов. Волновая обмотка замыкается после нескольких обходов по окружности якоря. ;
Лягушечья обмотка относится к сложным ббмоткам якоря и объединяет в своем исполнении простую петлевую и простую волновую обмотки.
В низковольтных машинах при больших токах применяются в основном простые петлевые обмотки. При достаточно низких токах якоря применяются простые волновые обмотки, так как в этих обмотках всего две параллельные ветви 2а =2, не зависимо от числа полюсов машины. При выполнении обмоток якорей учитывается, что по каждой из параллельных ветвей должен проходить ток не более 250 . 350 А.
В машинах большой мощности и с тяжелыми условиями пуска применяются сложные обмотки, при использовании которых представляется возможность увеличить число параллельных ветвей, а соответственно и ток якоря [1,5,8].
| | | следующая лекция ==> | |
| Устройство машин постоянного тока. | | | Принцип получения ЭДС генераторов постоянного тока. |
Дата добавления: 2019-04-03 ; просмотров: 392 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
