Синхронные машины. Машины постоянного тока
Методическое пособие - Физика
Другие методички по предмету Физика
?няют точки обмотки, имеющие теоретически равные потенциалы. Обычно для этой цели соединяют между собой коллекторные пластины, к которым подключены равно потенциальные точки обмотки (см. штриховые линии на рис.2.18). Практически достаточно иметь одно-два уравнительных соединения на каждую группу секций, лежащих в одном пазу якоря, т.е. снабжать уравнителями 1/2 или 1/3 коллекторных пластин. Уравнительные соединения располагают чаще всего под лобовыми частями обмотки рядом с коллектором. В этом случае они находятся вне магнитного поля главных полюсов и в них э.д.с. не индуктируется. Протекающие по уравнительным соединениям токи, проходя по параллельным ветвям обмотки якоря, создают м.д.с, которые уменьшают неравенство магнитных потоков отдельных полюсов.
Простая волновая обмотка. При простой волновой обмотке секции, лежащие под разными полюсами, соединяют последовательно (рис.2.19, а). При этом после одного обхода окружности якоря, т.е. последовательного соединения р секций, приходят к коллекторной пластине, расположенной рядом с исходной.
Рис.2.18 Петлевая обмотка четырехполюсной машины (а) и ее эквивалентная схема (б): S = K=24, y1 = 6; у2 = 5; у=ук=1
Результирующий шаг обмотки (рис.2.19, б) у = у1 + у2; частичные шаги (у1 ? у2) приблизительно равны полюсному делению ?, а шаг по коллектору укдвойному полюсному делению. Между шагом по коллектору ук и количеством коллекторных пластин K существует зависимость
рук1=К,
откуда
ук = (К1)/р. (2.9)
Так как ук должен быть целым числом, то число коллекторных пластин K, не может быть произвольным. Предпочтительно брать yк = (K-1)/р (неперекрещенная обмотка), так как при этом несколько уменьшается расход обмоточного провода. Якорная катушка в рассматриваемой обмотке имеет форму волны (см. рис.2.16, б), поэтому обмотку и называют волновой. В якоре барабанного типа направление э.д.с. сохраняется неизменным во всех сторонах секций, расположенных в пределах одного полюсного деления, т.е. в S/(2p) сторонах секций.
Рис.2.19 Общий вид волновой обмотки (а) и схема соединения ее секций (б)
Рис.2.20 Волновая обмотка четырехполюсной машины и ее эквивалентная схема:
S=K= 19, у1 = 5; у2=4; у = ук = 9
В простой волновой обмотке при одном обходе окружности якоря соединяют последовательно 2р сторон секций; поэтому количество секций в каждой параллельной ветви Sв = pS/(2p) = S/2, а число параллельных ветвей обмотки
2a = S/SB = 2. (1010).
Следовательно, число параллельных ветвей при простой волновой обмотке не зависит от числа полюсов и всегда равно двум. По этой причине такую обмотку часто называют последовательной. Уравнительные соединения при простой волновой обмотке не требуются, так как в каждую параллельную ветвь входят секции, стороны которых расположены под всеми полюсами. В результате этого неравенство потоков отдельных полюсов не вызывает неравенства э.д.с. в параллельных ветвях. На рис.2.20, а показана схема простой волновой обмотки четырехполюсной машины, а на рис.2.20, б эквивалентная схема ее, показывающая последовательность соединений отдельных секций обмотки и образующиеся при этом параллельные ветви. При волновой обмотке в машине можно устанавливать только два щеточных пальца. Однако это делают лишь в машинах малой мощности; в более мощных машинах для уменьшения плотности тока под щетками и улучшения токосъема обычно ставят полный комплект (2р) щеточных пальцев.
Области применения различных обмоток. Двухполюсные машины небольшой мощности выполняют с простой петлевой обмоткой, так как при двух полюсах волновая обмотка превращается в петлевую. По мере увеличения мощности обычно переходят к более компактным четырехполюсным машинам, имеющим меньшую массу, чем двухполюсные машины. Четырехполюсные машины небольшой и средней мощности часто имеют волновую обмотку, не требующую применения уравнительных соединений. При повышенном напряжении на щетках (до 1000 В и более) такую обмотку применяют в четырехполюсных машинах мощностью до 200 300 кВт. Если же напряжение на коллекторе невелико (110 или 220 В), то уже при мощности в десятки киловатт применяют четырехполюсные машины с петлевой обмоткой для уменьшения тока ia в параллельной ветви. Величина этого тока даже в весьма мощных машинах не должна превышать 250300 А, так как при выполнении обмотки из проводников очень большого сечения возникают значительные технологические трудности при изготовлении якорных катушек и их укладке. При простой петлевой обмотке ток ia = Iа/(2a) = Iа/(2p), поэтому с ростом мощности и тока машины для сохранения тока ветви в допустимых пределах увеличивают число полюсов.
Сложные обмотки. При мощности более 1000 кВт становится выгодным применять сложные многоходовые обмотки якоря. В простейшем случае многоходовые обмотки представляют собой m простых петлевых или волновых обмоток, наложенных на общий якорь и смещенных относительно друг друга. В сложной петлевой обмотке число параллельных ветвей 2а = 2рm, а в сложной волновой 2а = 2m, где m-число ходов обмотки. Результирующий шаг обмотки и шаг по коллектору соответственно равны: