pdf.php@id=6159.pdf

Длину средней магнитной линии в ярме можно вычислить по приближенной формуле (см. рис. 2-1)

где Ля — высота (толщина) ярма.

Выше предполагалось, что пазы в полюсных наконечниках от­ сутствуют. При наличии таких пазов рассчитывается также н. с. для зубцового слоя полюсных наконечников, а Нтв выражении (2-28) соответственно уменьшается.

§ 2-5. Полная намагничивающая сила и магнитная характеристика машины

Сложив вычисленные н. с. участков магнитной цепи, получим н. с. машины на один полюс:

или Фа = / («„), которые отличаются только масштабом по оси абс­

Начальная, прямолинейная, часть магнитной характеристики соответствует ненасыщенному состоянию магнитной цепи, когда н. с. ферромагнитных участков этой цепи весьма малы по сравнению с Р(,. Поэтому, если провести касательную 2 к начальной части кривой 1 рис. 2-11, то она представит собой зависимость Фв = / (Р6). Разность абсцисс кривой 1 и прямой 2 равна сумме н. с. ферромаг­ нитных участков магнитной цепи.

Степень насыщения магнитной цепи характеризуется к о э ф ­ ф и ц и е н т о м н а с ы щ е н и я

который можно определить также по магнитной характеристике машины (рис. 2-11):

При проектировании машины сечения участков магнитной цепи выбираются обычно таким образом, чтобы при номинальном режиме

Отметим, что иногда расчет магнитной цепи ведут на два полюса.

Глава третья

ЯКОРНЫЕ ОБМОТКИ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА

§ 3-1. Общие сведения о якорных обмотках машин постоянного тока

Устройство обмоток

Обмотка якоря является важнейшим элементом машины и должна удовлетворять следующим требованиям:

1) обмотка должна быть рассчитана на заданные величины на­ пряжения и тока нагрузки, соответствующие номинальной мощ­ ности;

2)обмотка должна иметь необходимую электрическую, меха­ ническую и термическую прочность, обеспечивающую достаточно продолжительный срок службы машины (до 15—20 лет);

3)конструкция обмотки должна обеспечить удовлетворитель­

ные условия токосъема с коллектора, без вредного искрения;

4)расход материала при заданных эксплуатационных пока­ зателях (к. п. д. и др.) должен быть минимальным;

5)технология изготовления обмотки должна быть по возмож­ ности простой.

Всовременных машинах постоянного тока якорная обмотка укла­ дывается в пазах на внешней поверхности якоря. Такие обмотки называются б а р а б а н н ы м и . Обмотки якорей подразделяются

на п е т л е в ы е и в о л н о в ы е . Существуют также обмотки, которые представляют собой сочетание этих двух обмоток.

Основным элементом каждой обмотки якоря является с е к ­ ц и я , которая состоит из одного или некоторого количества после­ довательно соединенных витков и присоединена своими концами

кколлекторным пластинам (рис. 3-1, 3-2),

Вобмотке обычно все секции имеют одинаковое количество витков. На схемах обмоток секции для простоты изображаются всегда одновитковыми.

Машины постоянного тока [Р а зд . I

Для удобного расположения выходящих из пазов лобовых ча­ стей (см. рис. 1-9) обмотки якоря выполняются двухслойными. При этом в каждом пазу секции располагаются в два слоя (рис. 3-3): одна сторона каждой секции — в верхнем слое одного паза, а дру­ гая — в нижнем слое другого паза. На схемах обмоток стороны секций, находящиеся в верхнем слое, будем изображать сплош-

/\

В простейшем случае в пазу находятся две секционные стороны: одна в верхнем и другая в нижнем слое. При этом число пазов якоря 1 = 5 = /С. Однако для уменьшения пульсаций выпрямлен­ ного тока и напряжения, а также во избежание возникновения чрез­ мерно большого напряжения между соседними коллекторными пла­ стинами число пластин должно быть достаточно большим. Обычно

С другой стороны, изготовление якорей с большим числом пазов нецелесообразно, так как при этом пазы будут узкими, значитель­ ная часть их площади будет занята изоляцией секций от корпуса, для проводников останется мало места и в итоге получится проиг­ рыш в мощности машины. Кроме того, большой расход изоляцион­ ных материалов и увеличение штамповочных работ вызовут удоро­ жание машины, а мелкие зубцы будут непрочными.

Рис. 3-4. Соединение секций петлевой (а) и волновой (б)

обмоток

По этим причинам обычно в каждом слое паза располагают рядом несколько (ип = 2, 3, 4, 5) секционных сторон (на рис. 3-3 ип = 2). При этом

В данном случае говорят, что в каждом реальном пазу имеется ип э л е м е н т а р н ы х п а з о в , так что в каждом слое элемен­ тарного паза имеется одна секционная сторона. Очевидно, что общее число элементарных пазов якоря

2 э = ип2 = 5 = /С. (3-3)

ступенчатой обмотке условия токосъема с коллектора улучшаются (см. §6-6), однако эта обмотка сложнее и дороже и поэтому применяется реже, притом только в машинах большой мощности (Ри да 500 кет и выше).

В равносекционных обмотках ип секций, стороны которых лежат рядом в общих пазах, объединяются в катушку (рис. 3-6) и имеют

ции классов В, Р и Н заранее полностью изолированные катушки укладываются в полностью открытые пазы (рис. 3-8, б).

При 1>а 40 см и ьа 35 м/сек обмотки в пазах укрепляются с помощью проволочных бандажей. Во всех остальных случаях

машину можно рассматривать состоящей из а параллельно ра­ ботающих элементарных машин, каждая из которых имеет две параллельные ветви.

Для обеспечения наилучших условий работы машины необхо­ димо, чтобы э. д. с. Еа всех ветвей обмотки и их сопротивления были равны. В этом случае токи всех параллельных ветвей 1а также будут равны:

(3-4)

Для удовлетворения этих условий необходимо, во-первых, чтобы магнитная цепь была симметричной по устройству и потоки всех полюсов были равны, во-вторых, чтобы все пары параллель­ ных ветвей обмотки были эквивалентны, т. е. чтобы они распо­ лагались в магнитном поле идентичным образом. Обмотка, удо­ влетворяющая этим требованиям, называется симметричной.

При нарушении указанных требований разные ветви обмотки будут нагружаться различными по величине токами, что может вызвать нарушение работы щеточ­ ных контактов, а кроме того, воз­

растут также потери в обмотке. Чтобы обмотка была симметрич­

ной, на каждую пару параллель­ ных ветвей должно приходиться одинаковое целое число (ц. ч.) сек­ ций и коллекторных пластин:

Для симметричного расположения параллельных ветвей в маг­ нитном поле необходимо, чтобы

Соотношения (3-5), (3-6) и (3-7) представляют собой условия симметрии обмоток, и последние проектируются с их учетом. Однако в отдельных случаях допускаются определенные, не слишком боль­ шие отступления от этих требований, не вызывающие заметного ухудшения условий работы машины.

§ 3-2. Э. д. с. секций

Шаг секции. В дальнейшем будем представлять себе, что якорь разрезан по осевой плоскости и выпрямлен так, что пазы и обмотка якоря лежат в одной плоскости. Кроме того, будем предполагать, что такой развернутый якорь будет двигаться относительно непо­ движных полюсов справа налево (рис. 3-10, а), а полюсы находятся перед плоскостью чертежа. При этом э. д. с. в проводниках обмотки

будут направлены под северными полюсами вниз, а под южными вверх.

Индуктируемая в секции э. д. с. максимальна, если ширина секции (или первый частичный шаг обмотки ух) равна полюсному делению т, так как при этом максимальное потокосцепление секции определяется полным потоком полюса в воздушном зазоре (рис. 3-10).

переменные э. д. с. Как известно, синусоидальные э. д. с. могут быть изображены на векторных диаграммах в виде векторов. Для изу­ чения свойств якорных обмоток машин постоянного тока также

целесообразно пользоваться подобными векторными диаграммами. Однако при этом ввиду несинусоидальной формы э. д. с. проводни­ ков, витков и секций обмотки якоря необходимо рассматриватьтолько основные гармоники этих э. д. с., т. е. первую гармонику кривой вида рис. 1-4, а.

В кривой поля под полюсами Вц (рис. 3-10, 6) можно выделить первую, или основную, гармонику Вщ, период которой будет равен двойному полюсному делению 2т. Таким образом, в электромагнит­ ном отношении дуга окружности машины, соответствующая 2т, равна 360 градусам, которые называются электрическими (360° эл.).

Рис. 3-11. Схема (в), звезда э. д. с. пазов и секций (б) и векторная диаграмма э д. с. (в) обмотки с 2 = 2 , = 18, 2р = 4

Очевидно, что полная окружность якоря, или геометрический угол 360°, соответствует электрическому углу р -360° эл.

Различные пазы якоря располагаются относительно основной гармоники поля полюсов различным образом, и поэтому основные

Если вычертить векторы э. д. с. проводников всех пазов, то по­ лучим звезду пазовых э. д. с. На рис. 3-11,6 изображена такая звезда при 2р = 4 и 2 = 18, когда

Векторы рис. 3-11,6 вращаются с угловой скоростью

и = 2л/ = 2лрп

против часовой стрелки, и их проекции на неподвижную ось вре­ мени равны мгновенным значениям э. д. с. Обычно ось времени