4. Обмотки якоря. 7стр. ++. Устройство обмоток якоря и их характеристики Обмотка якоря
 Скачать 2.38 Mb.
|
|
Устройство обмоток якоря и их характеристики Обмотка якоря - это замкнутая система проводников, определенным образом уложенных в пазы сердечника якоря и присоединенных к коллектору. Она состоит из отдельных секций, которые могут объединяться в катушки. Секция - это часть обмотки, расположенная между двумя коллекторными пластинами, следующими одна за другой по ходу обмотки. Все секции между собой соединены последовательно, и конец последней секции соединен с началом первой. Секции могут быть одновитковые и многовитковые.  Схемы одновитковой (а) и многовитковой (б) секций: 1 — активные проводники; 2 — лобовая часть; 3 — активная сторона 4 — коллекторные пластины  Полюсное деление – это часть поверхности якоря, приходящаяся на один полюс, м  D – диаметр якоря, м 2р – число главных полюсов в машине.  Секцию обмотки укладывают в пазы таким образом, чтобы одна из ее активных сторон находилась в верхнем слое, а другая — в нижнем. На схемах стороны секции, расположенные в верхнем слое, изображают сплошными линиями, а в нижнем слое — штриховыми. Верхняя активная сторона одной секции и нижняя активная сторона другой секции, уложенные в одном пазу образуют элементарный паз Zэ Концы секций присоединяют к коллекторным пластинам, при этом к каждой пластине присоединяют конец одной секции и начало следующей т.е. на каждую секцию приходиться одна коллекторная пластина. Для якорной обмотки можно записать:  где Zэ - элементарный паз, S – число секций в обмотке якоря, К – число коллекторных пластин. Обмотки якоря подразделяются на две основные группы: волновые (последовательные) и петлевые (параллельные) В электрических машинах применяются обмотки якоря следующих типов: простая волновая, простая петлевая, сложная волновая, сложная петлевая комбинированная. Простая волновая. Соседние секции располагаются под разными парами полюсов. За один обход по якорю укладывается столько секций, сколько пар полюсов имеет машина. Конец последней по обходу секции присоединяется к коллекторной пластине, находящейся рядом с исходной.  Рис. 25. Общий вид волновой обмотки (а) и схема соединения ее секций (б) Для выполнения обмотки необходимо знать ее результирующий шаг у (см. рис. 25, б), первый у1и второй у2 частичные шаги, а также шаг по коллектору ук. Указанные шаги обычно выражают в числе пройденных секций (шаг по коллектору выражается в этих же единицах, так как число коллекторных пластин равно числу секций). Число параллельных ветвей (2а) независимо от числа полюсов (2р) всегда равно двум.   Рис.8 Развернутая в плоскости схема простой волновой обмотки  Рис.9 Параллельные ветви простой волновой обмотки  Простая петлевая.  Форма якорных катушек при волновой (а) и петлевой (б) обмотках: /, 4 — пазовые части (верхняя и нижняя стороны); 2, 5 — задняя и передняя лобовые части; 3 — задняя головка; 6 — концы секций, припаиваемые к коллектору Начало и конец каждой секции присоединяются к соседним коллекторным пластинам. За один обход по якорю укладывается вся обмотка. Число параллельных ветвей равно числу полюсов.  Условие 2а = 2р выражает основное свойство простой петлевой обмотки: чем больше число полюсов, тем больше параллельных ветвей имеет обмотка, следовательно, тем больше щеточных пальцев должно быть в машине  Рис.10 Схема простой петлевой обмотки  Рис.11 Параллельные ветви простой петлевой обмотки  Применение петлевой и волновой обмоток. Каждая из обмоток — петлевая и волновая — имеет свои преимущества. 1. При одном и том же числе проводников в обмотке якоря и числе полюсов простая петлевая обмотка будет иметь в р раз больше параллельных ветвей, чем волновая. Следовательно, она может пропускать значительно больший ток /я , чем волновая обмотка. 2. Число же витков в каждой параллельной ветви при петлевой обмотке в р раз меньше, чем при волновой. Так как напряжение машины определяется числом последовательно включенных витков в каждой параллельной ветви, то в машине с петлевой обмоткой напряжение будет в р раз меньше, чем с волновой обмоткой. Из сказанного следует, что в машинах, рассчитанных для работы при высоких напряжениях, целесообразно применять волновую обмотку. Такая обмотка имеется у большей части вспомогательных машин электровозов и электропоездов, которые рассчитаны для работы при напряжении 1500—3000 В, и у некоторых тяговых двигателей электропоездов. В машинах, рассчитанных для работы при больших токах, целесообразно применять петлевую обмотку. Такую обмотку имеет тяговые двигатели электровозов и тепловозов, а также электровозные генераторы возбуждения, используемые при рекуперации. Сложные обмотки представляют несколько простых, уложенных на одном якоре и присоединенных к одному коллектору. Число параллельных ветвей пропорционально числу простых обмоток в сложной. Комбинированная обмотка представляет собой сочетание петлевой и волновой обмоток. Она имеет наилучшие характеристики, но из-за технологической сложности изготовления применяется редко. Для увеличения большего тока в машинах большой мощности применяется сложная (двузаходная) петлевая обмотка, имеющая увеличенный на оду шаг по коллектору. Секция начинается на 1-й коллекторной пластине, а заканчивается не на 2-й, а на 3-й коллекторной пластине. Такая обмотка имеет как бы два хода по коллектору один по четным коллекторным пластинам, а второй по нечетным пластинам. Так как щетка имеет ширину позволяющую перекрывать не одну а 3-4 коллекторные пластины количество параллельных ветвей удваивается. Такая обмотка обеспечивает прохождение тока в 2 раза большей величины, но при этом н  апряжение рабочее также в два раза должно быть снижено.Такая обмотка имеет уравнительные соединения второго рода. Средняя точка каждой секции соединена со средней коллекторной пластиной секции. На примере секция начинается на 5-й, заканчивается на 7-й. средняя 6-я пластина. Такими уравнительными соединениями связывают четный и нечетный ход обмотки якоря. Уравнительные соединения. В простой петлевой обмотке э.д.с, индуцированная в каждой параллельной ветви, создается магнитным потоком определенной пары полюсов. Э.д.с. Е, индуцированные во всех параллельных ветвях обмотки, теоретически должны быть равны. Однако практически из-за технологических допусков в значении воздушного зазора под различными полюсами, дефектов литья в остове и других причин магнитные потоки отдельных полюсов несколько различаются, вследствие чего в параллельных ветвях действуют неодинаковые э. д. с.. 
Если два параллельно соединенных источника имеют неодинаковые э.д.с. (рис.28), то по контуру, образованному двумя источниками, будет проходить некоторый дополнительный ток, обусловленный разностью э.д.с. Е1—Е2 источников. Этот ток носит название уравнительного. Уравнительный ток /ур циркулирует внутри источников, не совершает никакой полезной работы, а создает лишь потери электрической энергии в обоих источника. Он вызывает неравномерную нагрузку отдельных источников, перегружая источник с большей э. д. с. и разгружая источник с меньшей э. д. с. В машинах постоянного тока при неравенстве э. д. с. в отдельных параллельных ветвях возникающие уравнительные токи будут перегружать щетки и ухудшать работу машин. Чтобы уравнительные токи замыкались помимо щеток, в петлевых обмотках предусматривают уравнительные соединения, которые соединяют точки обмотки, имеющие теоретически равные потенциалы. Такими точками являются начала и концы проводников обмотки якоря, расположенные один от другого на расстоянии, равном двойному полюсному делению 2Т. Идеальным было бы соединить все такие точки обмотки. Однако большое число уравнительных соединений сильно удорожает обмотку, поэтому практически достаточно иметь одно-два уравнительных соединения на каждую группу секций, лежащих в одном пазу якоря. Сложные обмотки. При мощности машины более 1000 кВт применяют сложные многоходовые обмотки якоря, представляющие собой несколько простых петлевых или волновых обмоток, намотанных на общий якорь, смещенных относительно друг друга и присоединенных к одному коллектору. Применение многоходовых обмоток позволяет увеличивать число параллельных ветвей при неизменном числе полюсов, увеличение которых в ряде случаев невозможно. Однако эти обмотки требуют сложных уравнительных соединений. Одной из разновидностей сложных обмоток является параллельно-последовательная обмотка, применяемая в некоторых тяговых генераторах. Она представляет собой комбинацию простой 27 петлевой1 (рис.29, а) и многоходовой волновой 2 обмоток. Обе обмотки уложены в одни и те же пазы и имеют общие коллекторные пластины. Для равенства э. д. с. параллельных ветвей, образуемых петлевой и волновой обмотками, число параллельных ветвей этих обмоток должно быть одинаково.  Рис29. Схема параллельно-последовательной обмотки (а), расположение ее проводников в пазах (б) и форма якорной катушки (в) Параллельно-последовательную обмотку выполняют в четыре слоя (рис.29,б), так как в пазы якоря закладывают две двухслойные обмотки. Эта обмотка получила название «лягушачья» из-за формы свой якорной катушки (рис.29, в). Рассматриваемая обмотка не требует уравнительных соединений, что выгодно отличает ее от других обмоток. Возможность уменьшения напряжения, действующего между соседними коллекторными пластинами, вдвое по сравнению с простыми обмотками является важным преимуществом параллельно-последовательной обмотки. |