Обмотки якорей машин постоянного тока

Обмотки якорей машин постоянного тока делятся на простые и сложные. Обмотки, как правило, двухслойные, симметричные. Простые обмотки выполняются петлевыми и волновыми. Сложные состоят из двух-трех простых петлевых или волновых обмоток. Сложная обмотка, объединяющая простую петлевую и волновую обмотки, называется лягушечьей. В многообразных конструкциях машин постоянного тока встречаются и другие разновидности обмоток, но классификация, приведенная выше, охватывает основные виды обмоток машин постоянного тока. Следует иметь в виду, что основные соотношения в математических моделях процессов преобразования энергии практически не зависят от типа обмотки якоря.

На рис. 5.14, а —в представлены секции петлевой, волновой и лягушечьей обмоток.

Секции обмотки образуют катушки, которые укладываются в пазы (см. рис. 1.50). Катушка имеет общую пазовую изоляцию и состоит из одной или нескольких секций. Секция состоит из одного или нескольких витков, виток — из двух или нескольких проводников.

Секции образуют обмотку, которая может состоять из двух или нескольких параллельных ветвей. Каждая ветвь

Секции обмоток машин постоянного тока имеет последовательно соединенные витки и проводники

Рис. 5.14. Секции обмоток машин постоянного тока имеет последовательно соединенные витки и проводники. Последовательно соединенные витки определяют напряжение, а параллельные ветви — ток машины. Общий объем меди при определенной плотности тока характеризует мощность машины постоянного тока.

Число элементарных пазов якоря совпадает с числом секций обмотки якоря и равно числу коллекторных пластин К.

Рассмотрим построение простой петлевой обмотки, для которой шаг у = 1, а шаг по коллектору г/к = 1- Первый частичный шаг у выбирается близким к полюсному делению: у < Второй частичный шаг у2 равен ух - у = у2-

В реальном пазу может располагаться одна или несколько секций. Если в пазу лежит одна секция, число пазов 2 равно числу элементарных пазов 2Э.

Схема простой петлевой обмотки для 2 = г, = 14, 2р = = , 2Э 14 2 . „

= г/к = 1» г/i = 2Г ±е = j + 4 = 4,г/2 = г/1 - г/ = 4 — 1 = 3, представлена на рис. 5.15.

В простой петлевой обмотке число параллельных ветвей 2а = 2р, в рассматриваемом случае равно 4. Число щеток равно числу полюсов.

В двухслойной обмотке одна сторона секции лежит на дне паза, а другая — в верхней части паза. Это хорошо видно па схеме рис. 5.16, которая иллюстрирует расположение секций в пазах якоря.

При наличии параллельных ветвей из-за несиммстрии воздушного зазора могут возникать уравнительные токи.

Простая петлевая обмотка (z = k= 14, 2р = 4, г/, = 4, у = 3)

Рис. 5.15. Простая петлевая обмотка (z3 = k= 14, 2р = 4, г/, = 4, у2 = 3)

Схема расположения секций в пазах для обмотки рис. 5.15

Рис. 5.16. Схема расположения секций в пазах для обмотки рис. 5.15

Эти токи, замыкаясь через щетки одной полярности, могут ухудшить коммутацию машины. Чтобы уравнительные токи не замыкались через щетки, применяют уравнительные соединения, которые соединяют равнопотенциальные точки обмотки (см. рис. 5.15). Технологически удобно уравнительные соединения выполнять, соединяя проводниками коллекторные пластины.

Для удобства на схеме обмотки показано соединение однопотенциальных точек со стороны лобовых частей обмотки, противоположных коллектору. Такие уравнительные соединения называются уравнительными соединениями первого рода. Следует отмстить, что уравнительные токи — токи переменные, так как они замыкаются в обмотке, минуя коллектор. Уравнительные токи создают вращающееся магнитное поле, неподвижное относительно обмотки возбуждения. Поле уравнительных токов уменьшает токи несимметрии, тем самым снижая влияние несимметрии на характеристики машины. Объем меди уравнительных соединений обычно составляет 20^-30% объема якорной обмотки.

На схеме обмотки видно, что секции, которые замыкаются щеткой, коммутируются, т.е. переходят из одной параллельной ветви в другую (от одного полюса к другому). Хотя щетки находятся под серединой полюса, коммутация секций происходит между полюсами в зоне коммутации.

При волновой обмотке обход якоря заканчивается на коллекторной пластине, находящейся слева или справа от пластины, с которой начиналось построение обмотки. Если при обходе происходит смещение па одну пластину влево (на пластину с меньшим номером), обмотка называется не- перекрещивающейся. В противном случае получается перекрещенная обмотка.

Шаг по коллектору простой волновой обмотки с числом коллекторных пластин К определяется как

Волновая обмотка (z = k = 17, 2р = 4, г/ = 4, у = 4)

Рис. 5.17. Волновая обмотка (z3 = k = 17, 2р = 4, г/( = 4, у2 = 4)

Знак «-» относится к неперекрещенной обмотке, а «+» — к перекрещенной.

Для волновой обмотки, показанной на рис. 5.17, 2р = 4, z — z3 — k — 17,

Схема простой неперекрещенной волновой обмотки приведена на рис. 5.17.

На рис 5.18 показана схема расположения секций в верхней и нижней частях пазов якоря.

Число параллельных ветвей в простой волновой обмотке 2а = 2 и не зависит от числа полюсов. Достоинством волновых обмоток является то, что они не требуют уравнительных соединений — сами секции обмотки являются уравнителями, так как стороны секций, соединенных последовательно, находятся на эквипотенциальных образующих цилиндра якоря (см. рис. 5.17).

Расположение секций в пазах простой неперекрещенной волновой обмотки

Рис. 5.18. Расположение секций в пазах простой неперекрещенной волновой обмотки

Расположение секций в пазах сложной петлевой обмотки (z.j - 20, 2р = 4, т = 2)

Рис. 5.19. Расположение секций в пазах сложной петлевой обмотки (z.j - 20, = 4, т = 2)

Сложные петлевые обмотки состоят из двух (редко из трех) простых петлевых обмоток. Шаг сложной обмотки у = = ук = 2 (при двух обмотках). Шаги у и у2 определяются так же, как и для простой обмотки. В пропущенные пазы укладывается вторая обмотка сложной петлевой обмотки (рис. 5.19) для 2р = 4, z = za = 20, т = 2 (две простые петлевые обмотки). Для сложной петлевой обмотки у = ук = 2, 2Э 20

У = ^ + 8 = J + 1 = 6, у2 = 6 - 2 - 4.

Одна простая обмотка лежит в нечетных пазах и подсоединяется к нечетным коллекторным пластинам. Вторая укладывается в четные пазы и подсоединяется к четным коллекторным пластинам. Две простые петлевые обмотки соединяются параллельно щеткам. Такие обмотки называют иногда двукратно-замкнутыми.

Число параллельных ветвей в сложной обмотке 2а = 2т. Таким образом, число параллельных ветвей в сложной обмотке удваивается (т = 2) или утраивается (т = 3). Это дает возможность снизить ток в параллельной ветви в 2 или 3 раза.

Однопотенциальные точки одной простой обмотки соединяются уравнительными соединениями с другой петлевой обмоткой. Такие соединения называются уравнительными соединениями второго рода. Таким образом, в сложных петлевых обмотках применяется два вида уравнительных соединений.

Сложные волновые обмотки обычно состоят из двух простых волновых обмоток, которые укладываются в пазы на одном якоре и присоединяются к одному коллектору. Сложные волновые обмотки из трех простых волновых обмоток практически не применяются.

Число параллельных ветвей в сложных волновых обмотках 2а = 2т, где т — число простых волновых обмоток.

В сложных волновых обмотках применяются уравнительные соединения второго рода.

На рис. 5.20 показана схема соединений секционных сторон сложной волновой обмотки, имеющей = 4, = 4, г =

18-2 18 1

= 2,, = k = 18, т = 2, ук = у = = 8, у{ = — + - = 5, у2 =

= 8-5 = 3.

Лягушечья обмотка, секция которой показана на рис. 5.14, в, представляет собой объединение простой петлевой и простой волновой обмоток.

При проектировании якорей машин постоянного тока необходимо соблюдать условия, обеспечивающие получение симметричных обмоток:

  • 14 N
  • 1) = целое число;
  • 1) = целое число;

а

  • 04 к
  • о) — = целое число; а

/4 2Р

4) — = целое число. а

При несоблюдении этих условий один элементарный паз может оказаться незаполненным секцией обмотки. В пазу будет свободное место, а коллекторные пластины будут все заняты. В этом случае, ч тобы сохранить балансировку якоря, свободное место в пазах заполняется секцией, которая не присоединяется к коллектору и не участвует в создании ЭДС. Такие обмотки называются обмотками с мертвой секцией. Они могут получиться при использовании якоря для новой обмотки во время ремонта машины. При проектиро-

Расположение секций в пазах сложной волновой обмотки (г = 18, 2р = 4, т = 2) вании новых машин применение обмоток с мертвой секцией исключается

Рис. 5.20. Расположение секций в пазах сложной волновой обмотки э = 18, = 4, т = 2) вании новых машин применение обмоток с мертвой секцией исключается.

При выборе типа обмотки исходят из того, что ток в параллельной ветви не должен превышать 250—350 Л. Это определяется рациональным выполнением пазов, коллекторных пластин, а главное, при больших токах не удается обеспечить удовлетворительные условия коммутации.

Простая петлевая обмотка применяется в низковольтных машинах при больших токах в якоре. Простые волновые обмотки допускают сравнительно низкие токи, так как в них 2а = 2, но они не требуют уравнительных соединений, что является их достоинством.

Сложные обмотки применяются в машинах большой мощности, когда необходимо иметь большое число параллельных ветвей, а также в машинах с тяжелыми условиями коммутации.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >