Петлевые обмотки якоря
Основные понятия. Обмотка якоря машины постоянного тока представляет
собой замкнутую систему проводников, определенным образом уложенных на
сердечнике якоря и присоединенных к коллектору. Элементом обмотки якоря
является секция (катушка), присоединенная к двум коллекторным пластинам.
Расстояние между пазовыми частями секции должно быть равно или мало
отличаться от полюсного деления τ (рисунок 42):
τ=πDа/(2р) (1)
Здесь Dа -диаметр сердечника якоря, мм.
Обмотки якоря обычно выполняют двухслойными. Они характеризуются
следующими параметрами: числом секции S; числом пазов (реальных) Z; числом
секций, приходящихся на один паз, Sп = S/Z; числом витков секции wc; числом
пазовых сторон в обмотке N; числом пазовых сторон в одном пазу пп=N/Z=2wcSп.
Верхняя пазовая сторона одной секции и нижняя пазовая сторона другой секции,
лежащие в одном пазу, образуют элементарный паз. Число элементарных пазов
в реальном пазе Zп определяется числом секций, приходящихся на один паз: Sп =
S/Z (рисунок 43).
Схемы обмоток якоря делают развернутыми, при этом все секции показывают
одновитковыми. В этом случае каждой секции, содержащей две пазовые
стороны, соответствует один элементарный паз. Концы секций присоединяют к
коллекторным пластинам, при этом к каждой пластине присоединяют начало
одной секции и конец другой, т. е. на каждую секцию приходится одна
коллекторная пластина. Таким образом, для обмотки якоря справедливо S=Zэ=К,
где Zэ — число элементарных пазов; К — число коллекторных пластин в
коллекторе. Число секций, приходящихся на один реальный паз, определяется
отношением Zэ/Z.
Простая петлевая обмотка якоря. В простой петлевой обмотке якоря
каждая секция присоединена к двум рядом лежащим коллекторным
пластинам. При укладке секций на сердечнике якоря начало каждой
последующей секции соединяется с концом предыдущей, постепенно
перемещаясь при этом но поверхности якоря (и коллектора) так, что за один
обход якоря укладывают все секции обмотки. В результате конец последней
секции оказывается присоединенным к началу нерпой секции, т. е. обмотка
якоря замыкается.
Рисунок 42 - Расположение пазовых сторон секции на сердечнике якоря
Рисунок 43 - Элементарные пазы
На рисунок 44, а, б изображены части развернутой схемы простой петлевой
обмотки, на которых показаны шаги обмотки — расстояния между пазовыми
сторонами секций по якорю: первый частичный шаг по якорю у1, второй
частичный шаг по якорю у2 и результирующий шаг по якорю у.
Если укладка секций обмотки ведется слева направо по якорю, то обмотка
называется правоходовой (рисунок 44, a), a если укладка секций ведется справа
налево, то обмотка называется левоходовой (рисунок 44,б). Для правоходовой
обмотки результирующий шаг:
У= у1- у2 (2)
Расстояние между двумя коллекторными пластинами, к которым
присоединены начало и конец одной секции, называют шагом обмотки по
коллектору . Шаги обмотки по якорю выражают в элементарных пазах, а шаг
по коллектору — в коллекторных делениях (пластинах). Начало и конец каждой
секции в простой петлевой обмотке присоединены к рядом лежащим
коллекторным пластинам, следовательно, у=ук=±1, где знак плюс соответствует
правоходовой обмотке, а знак минус левоходовой.
Для определения всех шагов простой петлевой обмотки достаточно рассчитать
первый частичный шаг по якорю:
у1= [Zэ /(2р)] ±ε (3)
где ε — некоторая величина, меньшая единицы, вычитая или суммируя которую
получают значение шага у1, равное целому числу. Второй частичный шаг обмотки
по якорю
у2= у1±у= у1 ±1 (4)
Пример 1. Рассчитать шаги и выполнить развернутую схему простои
петлевой обмотки якоря для четырехполюсной машины (2р = 4) постоянного
тока. Обмотка правоходовая, содержит 12 секций.
Решение. Первый частичный шаг по якорю по (3)
у1 = Zэ /(2p)± ε = (12/4) ±0 = 3 паза. Второй частичный шаг по якорю по (4)
у2 = у1— у = 3— 1 = 2 паза.
Рисунок 44 - Простая петлевая обмотка:
а – правоходовая; б – левоходовая; в – развернутая схема.
Прежде чем приступить к выполнению схемы обмотки, необходимо отметить и пронумеровать все пазы и секции, нанести на предполагаемую схему контуры магнитных полюсов и указать их полярность (45, в). При этом нужно иметь в виду, что отмеченный на схеме контур является не полюсом, а зеркальным отображением полюса, находящегося над якорем. Затем изображают коллекторные пластины и наносят на схему первую секцию, пазовые части которой располагают в пазах 1 и 4. Коллекторные пластины, к которым присоединены начало и конец этой секции, обозначают 1 и 2. Затем нумеруют все остальные пластины и наносят на схему остальные секции (2, 3, 4 и т. д.). Последняя секция 12 должна замкнуть обмотку, что будет свидетельствовать о правильном выполнении схемы.
Далее на схеме изображают щетки. Расстояние между щетками А к В должно быть равно К /(2р) = 12/4 = 3, т.е. должно соответствовать полюсному делению. Что же касается расположения щеток на коллекторе, то при этом следует руководствоваться следующим. Предположим, что электрический контакт обмотки якоря с внешней цепью осуществляется не через коллектор, а непосредственно через пазовые части обмотки, на которые наложены«условные» щетки (рисунке 45, а). В этом случае наибольшая ЭДС машины соответствует положению «условных» Щеток на геометрической нейтрали. Но так как коллекторные пластины смещены относительно пазовых сторон соединенных с ними секций на 0,5 τ (рисунок 45,б), то, переходя к реальным щеткам, их следует расположить на коллекторе по оси главных полюсов, как это показано на рисунке 45, в.
При определении полярности щеток предполагают, что машина работает в
генераторном режиме и ее якорь вращается в направлении часовой стрелки.
Воспользовавшись правилом «правой руки», находят направление ЭДС (тока),
наведенной в секциях. В итоге получаем, что щетки А1 и A2, от которых ток
отводится во внешнюю цепь, являются положительными, а щетки B1 и В2 -
отрицательными. Щетки одинаковой полярности присоединяют параллельно к
выводам соответствующей полярности.
Рисунок 45 - Расположение условных (а) и реальных (б) щеток
Параллельные ветви обмотки якоря. Если проследить за прохождением
тока в секциях обмотки якоря (см. рисунок 44, в), то можно заметить, что
обмотка состоит из четырех участков, соединенных параллельно друг другу и
называемых параллельными ветвями. Каждая параллельная ветвь содержит
несколько последовательно соединенных секций с одинаковым направлением
тока в них. Распределение секций в параллельных ветвях показано на
электрической схеме обмотки (рисунок 46). Эту схему получают из развернутой
схемы обмотки (см. рисунок 44, в) следующим образом. На листе бумаги
изображают щетки и имеющие с ними контакт коллекторные пластины, как это
показано на рисунке 46. Затем совершают обход секций обмотки начиная с
секции 1, которая оказывается замкнутой накоротко щеткой В1. Далее идут
секции 2 и 3, которые образуют параллельную ветвь. Таким же образом обходят
все остальные секции. В результате получаем схему с четырьмя параллельными
ветвями, по две секции в каждой ветви.
Из полученной схемы следует, что ЭДС обмотки якоря определяется
значением ЭДС одной параллельной ветви, тогда как значение тока обмотки
определяется суммой токов всех ветвей обмотки:
Iа = 2aia (5)
где 2а - число параллельных ветвей обмотки якоря;
iа - ток одной параллельной ветви.
В простой петлевой обмотке число параллельных ветвей равно числу
главных полюсов машины:2а = 2р.
Нетрудно заметить, что число параллельных ветвей в обмотке якоря
определяет значение основных параметров машины — тока и напряжения.
Пример 2. Шестиполюсная машина постоянного тока имеет на якоре прос-
тую петлевую обмотку из 36 секций. Определить ЭДС и силу тока в обмотке
якоря машины, если в каждой секции наводится ЭДС 10 В, а сечение провода
секции рассчитано на ток не более 15 А.
Решение. Число параллельных ветвей в обмотке 2а=2р= 6, при этом а
каждой параллельной ветви Sп = S/(2a) = 36/6 = 6 секций. Следовательно, ЭДС
обмотки якоря Еа = 6*10 = 60 В, а допустимый ток машины Iа = 6*15=90 А.
Если бы машина при прочих неизменных условиях имела восемь полюсов,
то ее ЭДС уменьшилась бы до 40 В, а ток увеличился бы до 120 А.
Рисунок 46 - Электрическая схема обмотки
Дата добавления: 2021-04-21; просмотров: 196;