Обмотки якоря - Студопедія
В даний час застосовують якорі тільки барабанного типу, в яких провідники обмотки укладають у два шари в пази, розташовані на зовнішній поверхні якоря (рис. 2.14, а). Для того щоб е.д.с, індуктовані в двох сторонах кожного витка, що складалися, сторони його слід розташовувати під полюсами протилежної полярності (рис. 2.14,б).У цьому випадку в кожному витку індуктується е.д. провіднику. Отже, як і в обмотках змінного струму, основний крок обмотки повинен дорівнювати полюсному поділу τ.
Обмотки барабанного якоря поділяють на дві основні групи:петлеві(паралельні) іхвильові(послідовні). У машинах великої потужності застосовують також паралельно-послідовну (жаб'ячу) обмотку, в якій поєднуються елементи петльової та хвильової обмоток. Основною частиною кожної обмотки є секція, що складається з одного або кількох послідовно включених витків; кінці секцій приєднують до двох колекторних пластин. Число секційSдорівнює числу колекторних пластинK.Всі секції обмотки зазвичай мають однакову кількість витків. На схемах обмоток секції для простоти завжди зображують одновитковими. При двошаровій обмотці сторони секції, розташовані у верхньому шарі, зображують суцільними лініями, а в нижньому шарі – штриховими (рис. 2.14, в).
Крок секціїyi(його називають такожосновнимабопершим частковим кроком обмотки)повинен дорівнювати полюсному поділу т. Приуi = τкрок називаютьдіаметральним;приуi τ– подовженим.
Мал. 2.14 – Розташування провідників обмотки на якорі барабанного типу (а, 6) та схема двошарової обмотки (в)
Проста петльоваобмотка. При простій петлевій обмотці секцію приєднують до сусідніх колекторних пластин (рис. 2.15,а).Для виконання обмотки необхідно знати її результуючий кроку(рис. 2.15,б),першийу1і другийу2часткові кроки, а також крок по колекторуук. Результуючим кроком обмотки називають відстань між початковими сторонами двох секцій, наступних один за одним по ходу обмотки;першим частковим кроком– відстань між двома сторонами кожної секції (крок секції);другим частковим кроком –відстань між кінцевою стороною однієї секції та початковою стороною наступної секції. Зазначені відстані зазвичай виражають у числі пройдених секцій.Кроком по колекторуназивають відстань у колекторних поділах між пластинами, до яких приєднані дві сторони кожної секції. ОскількиK = S,то результуючий крок обмоткиуі крок по колекторуукравни. При петлевій обмотціy = y1–y2іудо=у.Обмотку називаютьпростою,якщоу=удо=±1.У цій обмотці кожна наступна секція розташована поряд з попередньою, а якірна котушка має форму петлі, звідки і отримала свою назву розглянута обмотка. Зазвичай при виконанні обмотки приймаютьудо= +1(неперехрещена обмотка), так як у цьому випадку дещо знижується витрата обмотувального дроту. На рис. 2.16 показані якірні котушки машин постійного струму при петлевій та хвильовій обмотках.
Мал. 2.15 – Загальний вигляд петльової обмотки (а) та схема з'єднань її секцій (б)
Мал. 2.16 – Форми якірних котушок при петлевій (а) та хвильовій (б) обмотках (при одновиткових секціях):
1, 4 – пазові частини, 2, 5 – лобові частини, 3 – задня головка,
5 – кінці секцій,припаювані до колектора
У простій петльової обмотці секції, розташовані під кожною парою полюсів, утворюють дві паралельні гілки. Наприклад, на рис. 2.17 показано утворення паралельних гілок в обмотці якоря чотириполюсної машини. У кожну з паралельних гілок входитьSв =S/(2p) секцій, тому число паралельних гілок у всій обмотці
Умова 2а= 2рвиражає основну властивість простої петлевої обмотки:що більше число полюсів, то більше вписувалося паралельних гілок має обмотка.Отже, тим більше щіткових пальців повинно бути у машині. З цієї причини просту петлеву обмотку часто називаютьпаралельною.На рис. 2.18,аяк приклад зображена схема петльової обмотки чотириполюсної машини, а на рис. 2.18,б-еквівалентна схема її, що показує послідовність з'єднання окремих провідників і паралельні гілки, що утворюються. У цьому цифрами1, 2, 3тощо. позначені активні провідники, що лежать у верхньому шарі, а цифрами1',2', 3'і т.д. – обмотки, що лежать у нижньому шарі.
Мал. 2.17 – Утворення паралельних гілок в обмотці якоря чотириполюсної машини
Е.Д.С.Е,індуктовані у всіх паралельних гілках петльової обмотки, теоретично повинні дорівнювати. Практично через технологічні допуски у величині повітряного зазору під різними полюсами, дефектів лиття в корпусі та інших причин магнітні потоки окремих полюсів дещо різняться між собою, а тому в паралельних гілках діють неоднакові е.р.с. Різниця між ними становить 3-5%, проте внаслідок невеликого опору обмотки якоря цього виявляється достатньо, щоб по паралельним гілкам навіть при холостому ході проходили досить значнізрівнювальні струми, які завантажують щітки та сприяють виникненню іскріння на колекторі. Щоб зрівняльні струми замикалися, крім щіток, у петлевих обмотках передбачають зрівняльні сполуки, які з'єднують точки обмотки, що мають теоретично рівні потенціали. Зазвичай для цієї мети з'єднують між собою колекторні пластини, до яких підключені і потенційні точки обмотки (див. штрихові лінії на рис. 2.18). Практично достатньо мати одне-два зрівняльних з'єднання на кожну групу секцій, що лежать в одному пазу якоря, тобто. постачати вирівнювачами 1/2 або 1/3 колекторних пластин. Зрівняльні з'єднання мають у своєму розпорядженні найчастіше під лобовими частинами обмотки поряд з колектором. У цьому випадку вони знаходяться поза магнітним полем головних полюсів і в них е.р.с. не індукується. Протікають по зрівняльних сполук струми, проходячи паралельним гілкам обмотки якоря, створюють м.д.с, які зменшують нерівність магнітних потоків окремих полюсів.
Проста хвильова обмотка. При простій хвильової обмотці секції, що лежать під різними полюсами, з'єднують послідовно (рис. 2.19,а).При цьому після одного обходу кола якоря, тобто. послідовного з'єднаннярсекцій, приходять до колекторної пластини, розташованої поряд з вихідною.
Мал. 2.18 – Петлева обмотка чотириполюсної машини (а) та її еквівалентна схема (б): S = K=24, y1 = 6; у2 = 5; у=ук=1
Результуючий крок обмотки (рис. 2.19,б) у = у1+ у2; часткові кроки(у1≈ у2) приблизно рівні полюсному поділу τ, а крок по колекторуук-подвійному полюсному поділу. Між кроком по колекторуудо кількості колекторних пластинKіснує залежність
Так якуповинен бутицілим числом, число колекторних пластинK,не може бути довільним. Переважно братиyдо= (K-1)/р(неперехрещена обмотка), так як при цьому дещо зменшується витрата обмотувального дроту . Якірна котушка в обмотці, що розглядається, має форму хвилі (див. рис. 2.16,б),тому обмотку і називаютьхвильової.У якорі барабанного типу напрям е.д.с. зберігається постійним у всіх сторонах секцій, розташованих у межах одного полюсного поділу, тобто. уS/(2p)сторонах секцій.
Мал. 2.19 – Загальний вид хвильової обмотки (а) та схема з'єднання її секцій (б)
Мал. 2.20 – Хвильова обмотка чотириполюсної машини та її еквівалентна схема:
У простій хвильовій обмотці при одному обході кола якоря з'єднують послідовно сторін секцій; тому кількість секцій у кожній паралельній гілціSв =pS/(2p)= S/2,а число паралельних гілок обмотки
Отже, кількість паралельних гілок при простій хвильовій обмотці не залежить від кількості полюсів і завжди дорівнює двом. З цієї причини таку обмотку часто називаютьпослідовною. як у кожну паралельну гілку входять секції, сторони яких розташовані під усіма полюсами. Внаслідок цього нерівність потоків окремих полюсів не викликає нерівності е.р.с. у паралельних гілках. На рис. 2.20,апоказана схема простої хвильової обмотки чотириполюсної машини, а на рис. 2.20,б- еквівалентна схема її, що показує послідовність з'єднань окремих секцій обмотки і паралельні гілки, що утворюються при цьому. При хвильовій обмотці в машині можна встановлювати лише дващіткові пальці. Однак це роблять лише у машинах малої потужності; у потужніших машинах зменшення щільності струму під щітками і поліпшення струмознімання зазвичай ставлять повний комплект (2р) щіткових пальців.
Області застосування різних обмоток. Двополюсні машини невеликої потужності виконують з простою петлевою обмоткою, так як при двох полюсах хвильова обмотка перетворюється на петлеву. У міру збільшення потужності зазвичай переходять до компактніших чотириполюсних машин, що мають меншу масу, ніж двополюсні машини. Чотириполюсні машини невеликої та середньої потужності часто мають хвильову обмотку, що не вимагає застосування зрівняльних з'єднань. При підвищеній напрузі на щітках (до 1000 і більше) таку обмотку застосовують у чотириполюсних машинах потужністю до 200 - 300 кВт. Якщо ж напруга на колекторі невелика (110 або 220 В), то вже при потужності в десятки кіловат застосовують чотириполюсні машини з петлевою обмоткою для зменшення струмуiaв паралельній гілці. Величина цього струму навіть у дуже потужних машинах не повинна перевищувати 250-300 А, тому що при виконанні обмотки з провідників дуже великого перерізу виникають значні технологічні труднощі при виготовленні якірних котушок та їх укладання. При простій петлевій обмотці струмia=Iа/(2a)= Iа/(2p),тому зі зростанням потужності та струму машини для збереження струму гілки в допустимих межах збільшують кількість полюсів.
Складні обмотки. При потужності понад 1000 кВт стає вигідним застосовувати складні багатоходові обмотки якоря. У найпростішому випадку багатоходові обмотки є простих петлевих або хвильових обмоток, накладених на загальний якір і зміщених відносно один одного. У складній петльовій обмотці числопаралельних гілок2а = 2рm,а в складній хвильовій -2а = 2m, деm-число ходів обмотки. Результуючий крок обмотки та крок по колектору відповідно дорівнюють:
Застосування багатоходових обмоток дозволяє збільшувати кількість паралельних гілок при незмінному числі полюсів, збільшення яких у ряді випадків неможливе. Однак ці обмотки потребують складних зрівняльних сполук.
У машинах великої потужності часто використовують паралельно-послідовну (жаб'ячу) обмотку, що є комбінацією простої петльової і багатоходової хвильової обмоток (рис. 2.21). Обидві обмотки укладені в ті самі пази і мають загальні колекторні пластини. Щоб зрівняти е.р.с. паралельних гілок, утворених петлевою та хвильовою обмотками, число паралельних гілок цих обмоток повинно бути однаковим; для цього число ходівm.хвильової обмотки має дорівнюватир.
Секції хвильової та петльової обмоток є один для одного зрівнювачами, тому жаб'ячу обмотку виконують без спеціальних зрівняльних з'єднань.
Мал. 2.21 – Схема з'єднання секцій жабиної обмотки (а), форма її якірної котушки (б) та розташування провідників у пазах (в):
1-петлева обмотка, 2 – хвильова обмотка
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: