Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря

Глава 25

Обмотки якоря машин постоянного тока

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 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru [см. (7.1)] (рис. 25.1):

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru . (25.1)

Здесь Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru — диаметр сердечника якоря, мм.

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru

Рис. 25.1. Расположение пазовых сторон секции на сердечнике якоря

Обмотки якоря обычно выполняют двухслой­ными. Они характеризуются следующими парамет­рами: числом секций S; числом пазов (реальных) Z; числом секций, приходящихся на один паз, Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru ; числом витков секции Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru ; числом пазовых сторон в обмотке N; числом пазовых сторон в одном пазу Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru . Верхняя пазовая сторона одной секции и нижняя пазовая сторона другой секции, лежащие в одном пазу, образуют элементарный паз. Число элементарных пазов в реальном пазе Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru опре­деляется числом секций, приходящихся на один паз: Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru (рис. 25.2).

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru

Рис. 25.2. Элементарные пазы

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 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru , где Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru — число элементарных пазов; К — число коллекторных пластин в коллекторе. Число секций, приходящихся на один реальный паз, определяется отношением Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru .

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 по поверхности якоря (и коллектора) так, что за один обход якоря укладывают все секции обмотки. В результате конец последней секции оказывает­ся присоединенным к началу первой секции, т. е. обмотка якоря замыкается.

На рис. 25.3, 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 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru , второй частич­ный шаг по якорю Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru и резуль­тирующий шаг по якорю Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru .

Если укладка секций об­мотки ведется слева направо по якорю, то обмотка называ­ется правоходовой (рис. 25.3, а), а если укладка секций ведется справа налево, то обмотка называется левоходовой (рис. 25.3, Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru ).Для правоходовой обмотки результирующий шаг

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru . (25.2)

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru

Рис. 25.3. Простая петлевая обмотка:

а — правоходовая; б — левоходовая; в — развернутая схема

Расстояние между двумя коллекторными пластинами, к которым присоединены начало и конец одной секции, называют шагом обмотки по коллектору ук. 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, Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru , где знак плюс соответствует правоходовой обмотке, а знак минус — левоходовой.

Для определения всех шагов простой петлевой обмотки достаточно рассчитать первый частичный шаг по якорю:

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru , (25.3)

где Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru — некоторая величина, меньшая единицы, вычитая или сум­мируя которую получают значение шага Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru , равное целому числу.

Второй частичный шаг обмотки по якорю

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru (25-4)

Пример 25.1. Рассчитать шаги и выполнить развернутую схему простой петлевой обмотки якоря для четырехполюсной машины (2 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 4) постоянного тока. Обмотка правоходовая, содержит 12 секций.

Решение. Первый частичный шаг по якорю по (25.3)

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru 3 паза.

Второй частичный шаг по якорю по (25.4)

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru =2паза.

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 (25.3, 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 и В должно быть равно К/(2 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru ) = 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 (рис. 25.4, а). В этом случае наибольшая ЭДС машины соответствует положению «условных» щеток на геомет­рической нейтрали (см. § 25.4). Но так как коллекторные пластины смещены относительно пазовых сторон соединенных с ними сек­ций на 0,5 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru (рис. 25.4, б), то, переходя к реальным щеткам, их сле­дует расположить на коллекторе по оси главных полюсов, как это показано на рис. 25.3, в.

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru

Рис. 25.4. Расположение условных ( Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru ) и реальных (б) щеток

При определении полярности щеток предполагают, что маши­на работает в генераторном режиме и ее якорь вращается в направлении стрелки (см. рис. 25.3, в). Воспользовавшись прави­лом «правой руки», находят направление ЭДС (тока), наведен­ной в секциях. В итоге получаем, что щетки Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru и Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru , от которых ток отводится во внешнюю цепь, являются положительными, а щетки Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru и B2 — отрицательными. Щетки одинаковой полярно­сти присоединяют параллельно к выводам соответствующей полярности.

Параллельные ветви обмотки якоря. Если проследить за прохождением тока в секциях обмотки якоря (см. рис. 25.3, 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 (рис. 25.5). Эту схему получают из развернутой схемы обмотки (см. рис. 25.3, Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru ) следующим образом. На листе бумаги изображают щетки и имеющие с ними контакт коллекторные пластины, как это показано на рис. 25.5. Затем со­вершают обход секций обмотки начиная с секции 1, которая ока­зывается замкнутой накоротко щеткой Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru . 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.

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru

Рис. 25.5. Электрическая схема обмотки рис. 25.3, в.

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:

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru , (25.5)

где 2 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru — число параллельных ветвей обмотки якоря; Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru — ток одной параллельной ветви.

В простой петлевой обмотке число параллельных ветвей равно числу главных полюсов машины: 2 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 2 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru .

Нетрудно заметить, что число параллельных ветвей в обмотке якоря определяет значение основных параметров машины — тока и напряжения.

Пример 25.2. Шестиполюсная машина постоянного тока имеет на якоре простую 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 2 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 2 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 6, при этом в каждой параллельной ветви Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 36/6 = 6 секций. Следовательно, ЭДС обмотки якоря Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 6∙10 = 60 В, а допустимый ток машины Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 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.

Сложная петле­вая обмотка. При не­обходимости полу­чить петлевую обмот­ку сбольшим числом параллельных ветвей, как это требуется, на­пример, низковольт­ных машинах посто­янного тока, приме­няют сложную петле­вую обмотку. Такая обмотка представляет собой несколько (обычно две) простых петлевых обмоток, уложенных на одном якоре и присоединен­ных к одному коллектору. Число параллельных ветвей в сложной петлевой обмотке 2 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 2 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru , где т — число простых петлевых обмо­ток, из которых составлена сложная обмотка (обычно т = 2). Ширина щеток при сложной петлевой обмотке принимается такой, чтобы ка­ждая щетка одновременно перекрывала т коллекторных пластин, т. е. столько пластин, сколько простых обмоток в сложной. При этом про­стые обмотки оказываются присоединенными параллельно друг дру­гу. На рис. 25.6 показана развернутая схема сложной петлевой обмот­ки, состоящей из двух простых (т = 2): 2 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 4; Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 16. Результирующий шаг обмотки по якорю и шаг по коллектору слож­ной петлевой обмотки принимают равным у = ук = т. Первый частич­ный шаг по якорю определяют по (25.3).

Пример 25.3. Четырехполюсная машина имеет сложную петлевую обмотку якоря из 16 секций. Выполнить развернутую схему этой обмотки, приняв т - 2. Решение. Шаги обмотки: Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru =16/4 = 4 паза; у = Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 2 паза; Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru - у = 4-2 = 2 паза.

Сначала располагаем все секции одной из простых обмоток (секции с нечетными номерами: 1, 3, 5 и т. д.), а концы этих сек­ций присоединением к нечетным пластинам коллектора (рис. 25.6). Затем располагаем на якоре секции другой петлевой обмот­ки с номерами 2, 4, 6 и т. д. Изображаем на схеме щетки шириной в два коллекторных деления. Число параллельных ветвей обмотки 2 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 2 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 4-2 = 8.

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru

Рис. 25.6. Развернутая схема сложной петлевой обмотки

Волновые обмотки якоря

Простая волновая обмотка. Простую волновую обмотку получают при последовательном соединении секций, находящихся под разными парами полюсов (рис. 25.7). Концы секций простой волновой обмотки присоединены к коллекторным пластинам, уда­ленным друг от друга на расстояние шага обмотки по коллектору ук =у. За один обход по якорю укладывают столько секций, сколь­ко пар полюсов имеет машина, при этом конец последней по об­ходу секции присоединяют к пластине, расположенной радом с исходной.

Простую волновую обмотку называют левоходовой, если ко­нец последней по обходу секций присоединяется к пластине, на­ходящейся слева от исходной (рис. 25.7, а). Если же эта пластина находится справа от исходной, то обмотку называют правоходовой (рис. 25.7, б). Секции волновой обмотки могут быть одновитковыми и многовитковыми. Шаг простой волновой обмотки по кол­лектору

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru (25.6)

Знак минус соответствует левоходовой обмотке, а знак плюс — правоходовой. Правоходовая обмотка не получила практического применения, так как ее выполнение связано с дополнительным расходом меди на перекрещивание лобовых частей.

Первый частичный шаг обмотки определяют по (25.3), а вто­рой частичный шаг Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru .

Пример 25.4. Четырехполюсная машина постоянного тока имеет простую волновую обмотку якоря из 13 секций. Построить развернутую схему и схему параллельных ветвей этой обмотки.

Решение. Шаги обмотки: Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru пазов; Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru паза; Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru паза.

При первом обходе по якорю укладываем секции 1 и 7 (рис. 25.7, в). При втором обходе укладываем секции 13 и 6 и т. д., пока не будут уложены все 13 секций и обмотка не окажется замкнутой. Секции 3, 6 и 9 в рассматриваемый момент времени замкнуты на коротко через щетки одинаковой полярности и провода, соеди­няющие их.

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru

Рис. 25.7. Простая волновая обмотка: а — правоходовая, б — левоходовая; в — развернутая схема

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru

Рис. 25.8. Электрическая схема обмотки рис. 25.7, в

Затем определяем полярность щеток. Далее выполня­ем электрическую схему (схему параллельных ветвей), из которой видно (рис. 25.8), что обмотка состоит из двух параллельных вет­вей (2 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 2). Это является характерным для простых волновых об­моток, у которых число параллельных ветвей не зависит от числа полюсов и всегда равно двум.

Из рассмотренных схем видно, что секции, входящие в одну параллельную ветвь, равномерно распределены под всеми полю­сами машины. Следует также отметить, что в простой волновой обмотке можно было бы обойтись двумя щетками, например щет­ками Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru и Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru . Но в этом случае нарушилась бы симметрия обмотки, и число секций в параллельных ветвях стало бы неодинаковым: в одной ветви семь секций, а в другой — шесть. Поэтому в ма­шинах с простыми волновыми обмотками устанавливают пол­ный комплект щеток, столько же, сколько главных полюсов, тем более что это позволяет уменьшить значение тока, прихо­дящегося на каждую щетку, а следовательно, уменьшить раз­меры коллектора.

Сложная волновая обмотка (рис. 25.9). Несколько простых волновых обмоток (обычно две), уложенных на одном якоре, образуют сложную волновую обмотку.

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru

Рис. 25.9. Развернутая схема сложной волновой обмотки

Число параллельных ветвей в сложной волновой обмотке 2 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 2 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru (обычно 2 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 4), где т — чис­ло простых обмоток в сложной (обычно т = 2). Простые обмотки, входящие в сложную, соединяют параллельно посредством щеток. Шаг по коллектору, а следовательно, и результирующий шаг по якорю

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru . (25.7)

Первый частичный шаг по якорю определяют по (25.3).

Пример 25.5. Сложная волновая обмотка с Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 2 состоит из 18 секций.

Выполнить развернутую схему этой обмотки, если 2 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 4.

Решение. Шаги обмотки: Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru паза, Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru пазов; Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru паза.

Порядок выполнения схемы обмотки такой же, как и при сложной петлевой обмотке: сначала укладывают в пазы якоря одну простую обмотку, состоящую из нечетных секций, а затем другую, состоящую из четных секций (рис. 25.9) Число параллельных ветвей в обмотке 2 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 4.

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря

Условия симметрии обмотки якоря. Обмотку якоря назы­вают симметричной, если ее параллельные ветви обладают одина­ковыми электрическими свойствами: имеют одинаковые электри­ческие сопротивления и в них индуцируются одинаковые ЭДС. В несимметричной обмотке якоря ток якоря распределяется в парал­лельных ветвях неодинаково, что влечет за собой перегрузку од­них ветвей в недогрузку других. В результате растут электриче­ские потери в обмотке якоря, а полезная мощность машины уменьшается.

Обмотка якоря становится симметричной лишь при соблюде­нии определенных условий, называемых условиями симметрии.

Первое условие. Каждая пара параллельных ветвей об­мотки должна состоять из одинакового числа секций. Это условие выполняется, если на каждую пару параллельных ветвей прихо­дится одинаковое число секций, т. е. отношение числа секций S к числу пар параллельных ветвей а обмотки якоря равно целому числу (ц. ч.):

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru ц.ч. (25.8)

Нетрудно убедиться, что при несоблюдении этого условия электрическое сопротивление параллельных ветвей, а также их ЭДС становятся неодинаковыми. Это привело бы к неравномер­ному распределению токов в параллельных ветвях со всеми неже­лательными последствиями.

Второе условие. Секции каждой пары параллельных вет­вей должны занимать на якоре одинаковое число пазов:

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru ц.ч. (25.9)

Третье условие. Каждая пара параллельных ветвей об­мотки должна занимать одинаковое положение относительно сис­темы главных полюсов, что выполнимо при

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = ц. ч. (25.10)

Для сложной петлевой обмотки Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru . Подставляя это в (25.10), получим

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru ц. ч.

Отсюда следует, что сложная петлевая обмотка будет симмет­ричной только при т = 2.

Уравнительные соединения. Даже при соблюдении всех ус­ловий симметрии обмоток ЭДС параллельных ветвей обмотки якоря в многополюсных машинах могут оказаться неодинаковы­ми. Причина этого — магнитная несимметрия, из-за нее магнит­ные потоки одноименных полюсов оказываются неодинаковыми. Происходит это из-за дефектов, возникающих при изготовлении машины: наличия раковин в отливке станины, некачественной сборки полюсов, неправильной центровки якоря, т. е. его перекоса, отчего воздушный зазор под полюсами становится неодинаковым.

Влияние магнитной несимметрии на работу машины зависит от типа обмотки якоря. В волновых обмотках секции каждой па­раллельной ветви равномерно распределены под всеми полюсами машины, поэтому магнитная несимметрия не влечет за собой не­равенства ЭДС в параллельных ветвях, так как она одинаково влияет на все параллельные ветви обмотки.

В петлевых обмотках якоря секции, образующие параллель­ную ветвь, расположены под смежной парой полюсов. Поэтому при 2 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru > 2магнитная несимметрия становится причиной неравен­ства ЭДС параллельных ветвей, что

ведет к появлению в обмотке якоря уравнительных токов.

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru

Рис. 25.10. Уравнительные токи в параллельных ветвях

простой петле­вой обмотки якоря при магнитной несимметрии

Например, при неправильной центровке якоря (рис. 25.10, а)ЭДС первой и четвертой параллельных ветвей становятся меньше ЭДС второй и третьей ветвей (зазор под нижним полюсом меньше, чем под верхним). При этом потенциалы щеток Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru и Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru оказывают­ся неодинаковыми и в параллельных ветвях обмотки появляются уравнительные токи Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru (рис. 25.10, б). Эти токи замыкаются через шину, соединяющую указанные щетки, и во внешнюю цепь маши­ны не выходят. Следует обратить внимание, что даже при незна­чительной разности потенциалов Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru между щетками Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru и Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru ток Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru может оказаться весьма значительным, так как электрическое со­противление параллельной ветви Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru невелико. Например, при Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 2 В и Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 0,01 Ом уравнительный ток Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 2/(2·0,01) = 100 А.

Если при этом нагрузочный ток в параллельной ветви Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 200 А, то токи в параллельных ветвях обмотки становятся неоди­наковыми: Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 200 -100 = 100 А; Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru =200 + 100 = 300 А.

Неравномерная нагрузка параллельных ветвей ведет к перегреву обмотки и увеличению электрических потерь в ней. Пере­численные явления нарушают нормальную работу машины, на­пример, перегружаются некоторые щетки (в рассматриваемом случае — щетка Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru ), что вызывает интенсивное искрение на коллекторе (см. § 27.3). Для уменьшения неравномерной нагрузки ще­ток в простых петлевых обмотках поступают следующим образом: точки обмотки якоря, потенциалы которых теоретически должны быть одинаковыми, электрически соединяют между собой. В этом случае возникающие в обмотке уравнительные токи замыкаются внутри обмотки без выхода на щетки.

Указанные соединения выполняют медными проводами и на­зывают уравнительными соединениями первого рода (уравните­лями). Практически доступными для соединения точками равного потенциала являются концы секций, присоединяемые к коллек­торным пластинам, или лобовые части обмотки со стороны, об­ратной коллектору.

Количество точек в обмотке, имеющих одинаковый потенци­ал, равно числу полюсов в машине. Расстояние между двумя со­седними точками равного потенциала называют потенциальным шагом Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru . При расположении уравнительных соединений со сто­роны коллектора потенциальный шаг выражается числом коллек­торных делений:

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru . (25.11)

Полное число уравнителей первого рода, которое можно уста­новить в машине, равно

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru . (25.12)

Однако такое количество уравнительных соединений приме­няют только в машинах большой мощности, например в двигате­лях прокатных станов. В целях экономии меди и упрощения кон­струкции машины обычно применяют неполное число урав­нителей. Например, в четырехполюсных двигателях делают 3—4 уравнительных соединения. Уравнительные соединения выполня­ют проводом, сечение которого составляет 25—50 % сечения про­вода обмотки якоря.

Пример 25.6. В машине с 2 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 4 и простой петлевой обмоткой якоря из 12 секций необходимо установить уравнители первого рода, снабдив ими каждую вторую пластину.

Решение. Потенциальный шаг Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 12/2 = 6. Полное число урав­нителей Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 12/2 = 6.

В соответствии с условием задачи показываем на схеме 0,5 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 3 уравните­ля, расположив их со стороны коллектора (рис. 25.11) и соединив с пластинами следующим образом: первый уравнитель соединяем с пластинами 1 и 7, второй —с 3 и 9, третий — с 5 и 11.

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru

Рис. 25.11. Уравнительные соединения первого рода:

а — развернутая схема обмотки, б — вид со стороны коллектора

В сложных петлевых и волновых обмотках простые обмотки, образующие сложную, соединены параллельно через щеточный контакт. Но обеспечить одинаковый контакт щеток со всеми про­стыми обмотками практически невозможно, поэтому ток между простыми обмотками распределяется неодинаково, что нарушает равномерное распределение потенциала по коллектору и можем вызвать на нем искрение. Для устранения этого нежелательного явления применяют уравнительные соединения (уравнители) вто­рого рода, спомощью которых простые обмотки, входящие в сложную, электрически соединяют между собой в точках равного потенциала. Таким образом, если уравнители первого рода устра­няют нежелательные последствия магнитной несимметрии, то уравнители второго рода устраняют неравномерность в рас­пределении потенциала по коллектору при сложных обмотках якоря.

На рис. 25.9 представлена схема сложной волновой обмотки с уравнителями второго рода, соединяющими точки равного потен­циала на лобовых частях обмотки со стороны, противоположной коллектору. Эти точки отстоят друг от друга на расстоянии потен­циального шага

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru .

Секцию 2 соединяют с секцией 11, секцию 3 — с секцией 12 и т. д. (на схеме показаны лишь два уравнителя). Полное число уравнителей определяется по (25.12), но из соображения экономии меди обычно делают неполное число уравнителей второго рода.

В сложных петлевых обмотках уравнители второго рода вы­полняют, как показано на рис. 25.12. Ввиду того что в этой обмот­ке каждую секцию одной из простых обмоток присоединяют к пластинам коллектора, расположенным через одну (например, к нечетным пластинам), то пластины, находящиеся между ними (на­пример, четные), делят напряжение каждой секции на две части. Для обеспечения равномерного распределения напряжения между пластинами необходимо, чтобы эти части были одинаковыми, т. е. чтобы напряжение между каждой парой рядом лежащих пластин (например 1 и 2) было равно половине напряжения секции. С этой целью в обмотке применяют уравнители второго рода, с помощью которых середину секции со стороны, противоположной коллектору, соединяет с промежуточной пластиной (например, середину секции, присоединенной к пластинам 1 и 3, соединяют с пласти­ной 2, как это показано на рис. 25.12). Такой уравнитель прихо­дится «протягивать» между валом и сердечником якоря через спе­циальное отверстие.

Таким образом, если в сложных волновых обмотках применяют лишь уравнители второго рода, то в сложных петлевых обмотках необхо­димы как уравнители первого, так и уравнители второго рода.

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru

Рис. 25.12. Уравнительные соединения второго

рода в сложной петлевой обмотке якоря

Комбинированная обмотка. Комбинированная (лягушачья) обмотка представляет собой сочетание петлевой и волновой обмоток, распо­ложенных в одних пазах и присоединенных к общему коллектору. Секция этой обмотки

показана на рис. 25.13, а. Так как каждая из составляющих обмоток двухслойная, то комбинированную обмотку укладывают в пазах якоря в четыре слоя, а к каждой пластине коллектора припаивают по четыре проводника.

Достоинство комбинированной обмотки — большое число параллельных ветвей при отсут­ствии уравнительных соединений. Однако неко­торая технологическая трудность в выполнении комбинированных обмоток ограничивает их применение машинами постоянного тока большой мощности, а также быстроходными машинами, в которых выполнение уравни­телей затруднено.

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru

Рис. 25.13. Комбинированная обмотка якоря

На рис. 25.13, б показана часть развернутой схемы комбинированной обмотки. Шаги секций комбинированной обмотки принимают одинаковыми Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru . Шаг по якорю комбинированной обмотки равен сумме шагов составляющих обмоток:

Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru ,

т. е. шаг комбинированной обмотки по якорю равен потенциаль­ному шагу [см. (25.11)]. Поэтому пластины коллектора, которые должны быть соединены уравнителями, в комбинированной об­мотке оказываются соединенными секциями.

Следует обратить внимание, что комбинированная обмотка выполнима лишь при условии равенства чисел параллельных вет­вей в волновой и петлевой составляющих обмотках. При этом ЭДС параллельных ветвей обмоток должны быть одинаковыми. В петлевой обмотке число параллельных ветвей 2 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 2 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru , в волновой обмотке 2 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru =2. Для получения одинакового числа параллельных ветвей в обмотках волновую обмотку выполняют сложной с чис­лом Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = р. Число параллельных ветвей в комбинированной об­мотке 2 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 2 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru + 2 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru = 4 Уравнительные соединения и комбинированная обмотка якоря - student2.ru .

Наши рекомендации