pdf.php@id=6159.pdf

направлена вертикально вверх, и тогда в момент времени, изобра­ женный на рис. 3-11, а, э. д. с. проводников пазов 1 и 10 имеют максимальное положительное значение.

Звезда пазовых э. д. с. имеет 2 векторов, но отдельные векторы могут совпадать по фазе, и число лучей поэтому может быть меньше 1, так как при построении звезды и обходе векторов э. д. с. всех пазов совершается р полных оборотов. Если, например, 2/р = ц. ч., то и число лучей равно этой величине, и диаграмма состоит из р совпадающих или накладывающихся друг на друга звезд.

Э. д. с. проводников витка и проводников двух сторон секции сдвинуты на угол

®с = Уиа>

При ег = 0, т. е. при полном шаге, векторы этих э. д. с. сдвинуты на 180°.

При X = 18 и 2р = 4, что соответствует рис. 3-11, а, шаг секций по формуле (3-8) будет

1

2 *

т. е. можно взять у1г = 5 или уи — 4. Возьмем уи = 4 (рис. 3-11, а), тогда по формуле (3-11)

или

а с+ Хуга. — 4 ■40° = 160°

и векторы проводников секции, находящейся в пазах 1 и 1 + 4 =

=5, будут взаимно расположены так, как показано на рис. 3-11, в. На рис. 3-11, в, а также на всех последующих рисунках с одним

штрихом обозначены векторы сторон секций, лежащих в верхнем слое паза, а с двумя штрихами — векторы сторон в нижнем слое.

При построении звезды (рис. 3-11, б) для э. д. с. проводников всех пазов было принято одинаковое положительное направление (например, снизу вверх на рис. 3-10, а). Поэтому по контуру витка э..д. с. двух его составляющих проводников вычитаются, и для слу­ чая, показанного на рис. 3-11, в, э. д. с. витка Ев равна разности векторов 1' и 5". В другом масштабе вектор Еъна рис. 3-11, в пред­ ставляет собой также э. д. с. секции Ес.

Будем присваивать секции номер того паза, в котором она ле­ жит своей верхней стороной.

Очевидно, что векторы э. д. с. двух секций, лежащих своими

Если ширина полюсного наконечника не кратна зубцовому делению ^ (рис.'3-12, а и б), то магнитное сопротивление воздушного зазора между полюсом и якорем при повороте последнего меняется.

В результате возникают пульсации величин магнитного потока полюсов с частотой

/г= 2я

и как следствие пульсации э. д. с. с такой же частотой в обмотке. Во избежание этого выбирают 2/р равным нечетному числу. При этом сумма магнитных сопротивлений воздушных зазоров под двумя соседними полюсами при повороте якоря изменяться не будет и пульсации магнитного потока исчезнут.

Пульсации потока рассмотренного вида называются продоль­ ными. Кроме них, при движении якоря возникают также попереч-

ные пульсации потока, выражающиеся в том, что ось магнитного потока полюсов в зазоре колеблется с частотой /г около среднего положения (рис. 3-13, а и б). Вследствие этого потокосцепление обмотки и ее э. д. с. пульсируют с такой же частотой.

Эффективной мерой против влияния поперечных пульсаций потока является скос пазов относительно полюсного наконечника (рис. 3-14) или скос полюсного наконечника относительно оси ма­ шины при нескошенных пазах на якоре. Скос пазов производится на 0,5— 1,0 зубцового деления и применяется в машинах мощностью до 30—40 кет. При скосе пазов снижается также шум машины.

§ 3-3. Простая петлевая обмотка

Шаги обмотки. На рис. 3-15 представлены два возможных ва­ рианта последовательного соединения секций простой петлевой обмотки. Эту обмотку называют также параллельной. На рис. 3-15 показаны шаги у1у у2, у рассматриваемой обмотки, которые будем

стороны предыдущей секции к начальной стороне последующей совершается влево, то шаг у2 в петлевой обмотке будем считать от­

определяет расстояние между начальными сторонами данной и по­ следующей за ней секцией.

К о л л е к т о р н ы м д е л е н и е м называется ширина кол­ лекторной пластины плюс ширина одной изоляционной прокладки между пластинами. Шаг по коллектору ук определяет расстояние в коллекторных делениях между серединами коллекторных пла­

стин, к которым присоединены концы данной секции или, что то же самое, начала данной и последующей за ней секций. Очевидно,

(3-13)

Соотношения (3-9), (3-12) и (3-13) применимы для всех типов обмоток.

Отличительным свойством простой петлевой обмотки является то, что для нее

меди несколько больше, и поэтому выполнения таких петлевых об­ моток избегают. В электромагнитном отношении эти обмотки рав­ ноценны и различаются только тем, что при той же полярности по­ люсов и том же направлении вращения полярности щеток противо­ положны.

Схема и основные свойства обмотки. Рассмотрим симметричную простую петлевую обмотку с данными:

2р = 4; 2 = 2э = 5 = /(= 18; й =*=-§• - е= ^ - у = 4;

У* = У~У1 = 1 — 4 = — 3; у = ул —+ 1.

Будем присваивать секционным сторонам номера тех элементар­ ных пазов, в которых они лежат. Тогда по известным значениям шагов можно составить таблицу соединений секционных сторон обмотки (рис. 3-16), исходя из определенного элементарного паза и прибавляя к номеру этого паза значение первого частичного шага, значение второго шага, затем опять первого и т. д. Номера верхних сторон секций, изображенных сплошными линиями, про-

ставлены в таблице на рис. 3-16 сверху, а номера нижних сторон секций, изображенных штриховыми линиями, — снизу. От нижней секционной стороны 4” (справа на рис. 3-16) по ходу обмотки вер­ немся опять к верхней стороне Г, так как 4 + у2 — 4 — 3 = 1. Таким образом, обмотка является замкнутой.

По известным шагам или таблице соединений секционных сто­ рон можно начертить также схему обмотки (рис. 3-17).

На рис. 3-17 проставлены номера элементарных пазов. Усло­ вимся, как это сделано на рис. 3-17, присваивать коллекторной

№| / | 2 3 4 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |10 | 11 \ 12 13 | 14 \15 \№ 17

пластине номер той секции, с началом которой соединена эта пла­ стина.

Линия на поверхности якоря, проходящая в осевом направлении посередине между двумя соседними полюсами, называется л и н и е й

индукция В = 0.

При вращении якоря некоторая часть секций, выделенных на рис. 3-17 жирными линиями, оказывается неизбежно замкнутой накоротко через щетки. Чтобы индуктируемые в этих секциях э. д. с. были минимальны и в секциях не возникало чрезмерных токов, которые вызовут перегрузку щеточных контактов, такие короткозамкнутые секции должны находиться на линии геометри­ ческой нейтрали или в ближайшей от этой линии нейтральной зоне. Для этого щетки устанавливаются так, чтобы в середине периода короткого замыкания стороны секции располагались симметрично

относительно середины полюса. Тогда говорят, что щетки установ­ лены на нейтрали. При симметричной форме лобовых частей сек­ ций щетки расположены по осям полюсов (рис. 3-17).

Совершим обход цепи обмотки (рис. 3-17) слева направо, начи­ ная с секции 2. Проходя последовательно, начиная от щетки В\, секции 2, 3, 4 и 5, мы мысленно движемся по направлению индук­ тируемых э. д. с. и выходим к щетке А1. Следовательно, эти секции составляют одну параллельную ветвь, э. д. с. которой равна сумме э. д. с. этих секций. Проходя затем от щетки А1 к щетке В2 по кон­ туру секций 6, 7, 8, 9, мы обойдем вторую параллельную ветвь, двигаясь против направления индуктируемых э. д. с. Секция 10 замкнута накоротко. Секции 11, 12, 13 и 14, расположенные между щетками В2 и А2, составляют третью ветвь, а секции 15, 16, 17 и 18, расположенные между щетками А2 и В1, — четвертую ветвь. Обход этой последней ветви также совершается против направления э. д. С-, причем после нее мы приходим к пластине 1. Секция 1 также зам­ кнута накоротко. Через каждую щетку простой петлевой обмотки протекают токи двух параллельных ветвей.

Верхние стороны секций каждой параллельной ветви находятся под одним полюсом, а нижние — под другим. На рис. 3-16 короткозамкнутые секции обведены штриховыми прямоугольниками.

Таким образом, обмотка на рис. 3-17 имеет четйре параллельные ветви, а в общем случае простая петлевая обмотка содержит

параллельных ветвей, что является характерной особенностью этой обмотки. Очевидно, что условия симметрии (3-5), (3-6) и (3-7) для обмотки, изображенной на рис. 3-17, удовлетворяются.

Если машина работает в режиме генератора, стрелки на рис. 3-17 указывают также направление токов в обмотке. При этом полный ток якоря 1а тоже распределяется по четырем ветвям. В соответ­ ствии с изложенным цепь обмотки (рис. 3-17) можно изобразить упрощенно, как показано на рис. 3-18, где ветви обмотки и рас­ пределение тока выглядят более наглядно.

На основании рассмотрения рис. 3-17 можно установить также следующее. Если обмотка имеет полный шаг и щетки установлены на нейтрали, то э. д. с. ветви будет наибольшей. Кроме того, при этом направлении токов всех проводников, лежащих под одним полю­ сом, будут одинаковы, и поэтому развиваемый электромагнитный момент будет максимальным. Следовательно, такое устройство об­ мотки и такое расположение щеток являются наиболее выгодными. Небольшое отклонение шага уг от полного не оказывает заметного влияния на величину э. д. с. и вращающего момента, так как изме­

нение направлений э. д. с. и токов при этом происходит только в та­ ких проводниках параллельной ветви, которые располагаются вбли­ зи нейтрали, т. е. в зоне слабого магнитного поля.

Расположение параллельных ветвей в пространстве относительно неподвижных полюсов определяется положением щеток и также неизменно. При вращении якоря секции переходят попеременно из одной ветви в другую, причем во время такого перехода секция замыкается накоротко щеткой и в ней происходит изменение напра­ вления тока, например, от значения +»„ до значения —1а. Это яв­

Такая диаграмма вместе со звездой э. д. с. секций для обмотки, показанной на рис. 3-17, изображена на рис. 3-19. Поскольку век­ торы э. д. с. соседних секций при 2 = 18 и 2р = 4 сдвинуты на 40° (см. § 3-2), то после построения векторов девяти секций происхо­ дит поворот на 9*40° = 360° и многоугольник э. д. с. замыкается. После обхода остальных девяти секций получается второй много­ угольник, накладывающийся на первый.

Каждый многоугольник э. д. с. соответствует одной паре парал­ лельных ветвей. В общем случае при простой петлевой обмотке по­ лучается р многоугольников, которые при полной идентичности всех пар параллельных ветвей накладываются друг на друга, что свиде­ тельствует о симметрии обмотки.

Начала векторов 1 ,2 ,3 ... на рис. 3-19 представляют собой по­ тенциалы начал секций 1,2, 3 ..., а также потенциалы коллектор­ ных пластин 1, 2, 3... Совпадение концов и начал векторов обоих

одной половины многоугольника на вертикальную ось щеток будет равна э. д. с. ветви и обмотки в целом. Величина этой э. д. с. пуль­ сирует ’ между значениями, которые соответствуют длинам двух штрих-пунктирных линий на рис. 3-19. Можно показать, что уже при К12,р = 10 эти пульсации составляют менее 1%. В действитель­ ности эти пульсации еще меньше вследствие того, что вблизи гео­ метрической нейтрали индукция поля полюсов значительно меньше его основной гармоники.

Уравнительные соединения. В идеальных условиях, когда об­ мотка симметрична и потоки всех полюсов равны, э. д. с. всех вет­ вей также равны и ветви загружаются токами равномерно. Однако в действительности из-за производственных и иных отклонений (неодинаковая величина воздушного зазора под разными полюсами, неоднородность материалов сердечников и т. п.) потоки отдельных

Для достижения надлежащего эффекта при всех положениях вращающегося якоря обмотку нужно снабдить достаточным коли­

показан один из вариантов конструктивного выполнения урав­ нителей.

Протекающие по обмотке уравнительные токи являются пере­ менными, и по правилу Ленца они создают магнитное поле, кото­ рое стремится устранить неравенство потоков полюсов. Поэтому

У1 = 8, й = —8, у = у к = + 1

наличие уравнителей приводит также к значительному ослаблению уравнительных токов.

Простые петлевые обмотки с и„ > 1. Обмотка на рис. 3-17 имела