Файл: Пиотровский Л.М. Электрические машины учебник.pdf

нын добавочный расход обмоточных материалов. Поэтому в машинах с относительно легкими условиями работы выполняют одну группу уравнителей на один или даже на два паза, т. е. всего делают Z2/a или Z2/2a групп. В машинах с тяжелыми условиями работы, напри­ мер в прокатных двигателях, генераторах с большой окружной скоростью и т. д., всегда делают полное число групп уравнителей.

Рассматривая схему обмотки на рис. 3-20, можно видеть, что урав­ нительный ток в верхних секциях направлен встречно основному току, а в нижних секциях согласно с ним. Но при повороте якоря на 180° верхняя и нижняя секции поменяются местами и, следовательно,

направление уравнительного тока в каждой секции изменится на обратное. Это справедливо по отношению к любой другой секции. Таким образом, уравнительный ток, текущий по секциям обмотки якоря, является переменным током. Более подробный анализ дей­ ствия уравнительных токов показывает, что, протекая по обмотке якоря, они создают магнитные поля, которые усиливают поток глав­ ных полюсов там, где он ослаблен вследствие, например, большего зазора, и ослабляют его там, где он усилен. Другими словами, урав­ нительные токи стремятся сгладить существующую в машине маг­ нитную несимметрию. В этом и заключается главная роль уравни­ тельных соединений первого рода в машинах с одноходовой петлевой обмоткой. Конструктивное выполнение уравнительных соединений показано на рис. 3-22, а, б.

Б. Уравнительные соединения второго рода. Одноходовые вол­ новые обмотки имеют только одну пару ветвей а = 1 (§ 3-5) и, сле­ довательно, только одну точку данного потенциала. Поэтому в ма­ шинах с одноходовой волновой обмоткой уравнительные соединения не требуются. В многоходовых волновых обмотках отдельные об­ мотки состоят из секций, расположенных по всей окружности якоря, т. е. как под полюсами с усиленным потоком, так и с ослабленным

54

потоком, поэтому в волновой обмотке, по сравнению с петлевой об­ моткой, магнитная несимметрия практически не сказывается.

На рис. 3-19 изображена схема двукратнозамкнутой волновой обмотки, состоящей из двух одноходовых волновых обмоток. Первая из них присоединена к нечетным, вторая — к четным коллекторным пластинам. Параллельная работа этих обмоток возможна только после того как наложены на коллектор щетки соответствующей ши­ рины. Если бы удалось добиться таких условий работы, чтобы сопро­ тивления контакта щеток с пластинами, принадлежащими обеим обмоткам, были все время совершенно одинаковы, то ток делился бы между обмотками поровну.

В действительности сопротивления контакта щеток для отдельных обмоток обычно неодинаковы и изменяются в зависимости от целого

ряда причин. Очевидно, что если сопротивление контакта щеток для одной из одноходовых обмоток станет почему-либо больше, то ток этой обмотки уменьшится. Другими словами, равномерное рас­ пределение тока между обеими обмотками нарушается, вследствие чего нарушается равномерное распределение потенциала по коллек­ тору, что, в свою очередь, может повести к нарушению безыскровой работы машины. Чтобы избежать этого, соединяют уравнителями такие точки обеих обмоток, которые теоретически должны иметь одинаковые потенциалы, но практически не имеют их в силу указан­ ной выше причины. Потенциальный шаг обмотки определяется фор­ мулой (3-20). В данном случае /£ = S = 1 8 h ö = 2; следовательно,

Таким образом, коллекторную пластину 6' необходимо соединить уравнителем с пластиной 15', пластину 7' — с пластиной 16' и т. д. Чтобы не загромождать рис. 3-19, на нем показаны только два урав­ нительных соединения. Этим обеспечивается равномерная работа обеих обмоток, поскольку пластины 6'—15’, 7'—16' и т. д. имеют принудительно-равные потенциалы. Следовательно, уравнительные соединения второго рода стремятся выравнять несимметричное рас­ пределение напряжения по коллектору.

В машинах с многоходовыми петлевыми обмотками применяются уравнительные соединения обоих родов: уравнительные соединения

55

первого рода выполняются в каждой петлевой обмотке, а уравни­ тельные соединения второго рода обеспечивают параллельную работу обеих обмоток.

В 1910 г. Латур предложил тип смешанной (лягушечьей) обмотки, представляющей собой сочетание в одной конструкции обмотки якоря двух обмоток — петлевой и волновой (рис. 3-23).

Каждая обмотка служит для проведения половины общего тока и в то же время выполняет роль уравнительных соединений но отно­ шению к другой обмотке. Таким образом, отпадает необходимость в специальных уравнительных соединениях. Количество витков и параллельных ветвей обеих обмоток должны быть одинаковы. Смешанная обмотка выполняется в четыре слоя, так как в назы якоря закладываются две двуслойные обмотки (рис. 3-24).

3-10. Э. д. с. обмотки якоря

Всимметричной обмотке э. д. с. параллельных ветвей одинаковы

иявляются общей э. д. с. об.мотки якоря.

Определение величины э. д. с. параллельной ветви производится на основании закона электромагнитной индукции (§ В-4). Провод­ ники обмотки расположены в пазах сердечника якоря и для всех проводников каждой стороны катушки можно считать, что индукция в зазоре одинакова и соответствует положению оси паза. Для упро­ щения расчета действительное распределение индукции под полюсом на протяжении полюсного деления и по длине якоря заменяется более простой картиной, на которой индукция Вь принимается постоянной на протяжении расчетной полюсной дуги Ъ' и расчетной длины Ѵг якоря (см. § 2-2 и рис. 2-4). При перемещении проводников под полюс­ ной дугой Ъ' со скоростью ѵ2 э. д. с. в каждом проводнике

Еар — 12 В& ѵ2,

а при перемещении между полюсами э. д. с. равна нулю.

Если обмотка имеет N проводников и выполнена с полным ша­ гом, а щетки установлены на коллекторных пластинах, соединен­ ных с узловыми точками обмотки (рис. 3-25, а), то э. д. с. всех N /2а

остальных проводниках э. д. с. равна нулю. Таким образом, э. д. с. параллельной ветви

После подстановки значения v2 в уравнение для э. д. с.

56

Согласно уравнению (2-11), произведение І^Ъ'В^ = Фз, поэтому

Из этой формулы следует, что э. д. с. Е2 определяется величиной магнитного потока Фа и не зависит от распределения индукции на полюсном делении и по длине якоря.

57

Если обмотка выполнена с укороченным (или удлиненным) шагом уІ7 то некоторые секции полностью находятся в магнитном поле одного полюса (рис. 3-25, б) и э. д. с. проводников при обходе по этим секциям вычитаются, что приводит к уменьшению э. д. с. па­ раллельной ветви. При небольшом укорочении шага это уменьшение незначительно и для вычисления э. д. с. обмотки с укороченным ша­ гом можно пользоваться формулой (3-21).

Э. д. с. параллельных ветвей зависит от положения их относи­ тельно главных полюсов, которое определяется установкой щеток на коллекторе. Если щетки установлены на коллекторных пластинах, соединенных с узловыми точками (при переходе через которые из­ меняется направление э. д. с. в секции), то э. д. с. параллельной ветви получается наибольшей и определяется формулой (3-21). При сдвиге щеток с этого положения (рис. 3-25, в) в параллельную ветвь войдут секции с э. д. с. противоположного направления и общая э. д. с. параллельной ветви будет меньше вычисленной по формуле

(3-21).

3-11. Сопоставление обмоток различных типов

При выборе обмотки якоря следует учитывать как особенности обмотки, так и возможности ее выполнения. Ток в параллельной ветви обмотки не должен превосходить 300 а (в крупных машинах 400 а). Верхний предел числа коллекторных пластин, а следователь­ но, и количество секций, определяется минимальной толщиной кол­ лекторной пластины порядка 3 мм. Нижний предел — напряжением между коллекторными пластинами, которое должно быть меньше 35 в.

Для двухполюсных машин в электрическом отношении нет раз­ ницы между волновой и петлевой обмоткой, однако выполнение вол­ новой обмотки в этом случае получается более сложным.

В многополюсных машинах одноходовая волновая обмотка не тре­ бует применения уравнительных соединений. Кроме того, при вол­ новой обмотке уменьшается количество проводников обмотки якоря, улучшается использование площади паза вследствие увеличения размеров проводника, улучшается коммутация вследствие уменьше­ ния количества витков в секции.

Выбор обмотки следует начинать с одноходовой волновой об­ мотки, которая применяется для машин малой и средней мощности

58