Касаткин А.С., Немцов М.В. Курс электротехники (2005) (1021859), страница 61
Текст из файла (страница 61)
Соединение этих цепей может бьыь параллельным, последовательным, смешан. ным, и, наконец, цепи эти могут быть независимы одна от другой. В маишнах с независимым лозбуждснием обмотка возбуждения, имеющая и витков, подключается к независимому источнику электь роэнергии (рис. 13.7), благодаря чему ток в ней не зависит от напряжения на вьводах якоря машины. Для этих машин характерна независимость главного потока от нагрузки машины, У машин с параллельным еозбэогдением цепь обмотки возбуждения соединяется параллельно с цепью якоря (рис. 13.8, а), В этом случае ток возбуящения 1 во много раз меньше тока якоря (0,05 — 0,01), в а напряжение У между выводами цепей якоря и возбуждения одно и то аю, Следовательно, сопротивление обмотки возбуждения (г = (Ч1,) должно быть относительно велико, Обмотка возбуждения машины параллельного возбуждения имеет большое число витков юп, из тонкого провода и, следовательно, значительное сопротивление, Дпя машин параллельного возбуждения, работающих в системе большой мощности, характерно постоянство главного магнитного потока н его небольци я зависимость от условий нагрузки машины.
У машин с последовательным возбуждением ток якоря 1 равен току обмотки возбуждения (рис. 13,8, б), поэтому она выполняется проводом большэго сечения. Значение тока 1 в обмотке последовая тельного возбуждения велико, так что для получения необходимой МДС (1пн'„„) обмотка может иметь малое число витков ю„„. Следовательно, сопротивление г обмотки последовательного возбуждев ния относительно мало. Дли этих машин характерны изменения в широких пределах главного магнитного потока при изменениях нагрузки машины вследствие изменений тока якоря, т. е. ч тока возбуждения.
В маям лак со смеиагнным возбуждением на каждом полюсном сердечнике расположены две обмотки (рис. 13.8, в) . Одна из этих обмоток с числом витков и подключена параллельно якорю, вторая обпар мотка с числом витков в, — последовательно. пос В зависимости от преобладания МДС, созданных последовательной или параллельной обмоткой возбужцения,машина по своим характеристикам может быть машиной последовательного возбуждения с небольшой параллельной обмоткой возбуждения или машиной параллельного возбуждения с небольцюи последовательной обмоткой возбуждения. В большинстве машин смешанного возбуждения применяется согла. оное соединение, т. е. МДС двух обмоток складываются. Встречное соединение, при котором МДС обмоток имеют противоположное направление, применяется в немногих специальных случаях.
зз,а анализ раиоты щяточного тоносъама Во вращающейся обмотке якоря машины постоянного тока инпуктнруется переменная ЭДС, и для ее выпрямления необходим коллектор. Процесс выпрямления ЭДС в машине постоянного тока удобно проследить на простейшем примере генератора постоянного тока (рис, 13,9, а), в котором нет ферромагнитного сердечника якоря, магнитное поле главных полюсов однородное с инлукцней Вп, а обмотка якоря представляет собой два одинаковых витка 1 и 2 площадью 5 каждьй, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях н подключенных к коллектору.
381 При вращении витков 1 и 2 с угловой скоростью иг по направлению движения часовой стрелки в гшх индуктируются ЭЛС, положительнью направления которых определяются правилом буравчика (см рис. 2.5, б), а значение по (2,15) сг ифг12!1 Е згп~ >1, е, = -г!Фг/г!г = Ею соя изг; где Ф, = -Фаа!п сот и Фг = фасоа игг — ноРмальные к плоскостлм витков 1 и 2 составляющие главного магнитного потока Фа = Ва5 Так как виток 1 подключен к пластинам 1 и 3, а виток 2 — к пластинам 2 и 4 коллектора, то при отключенной нагрузке, т. е. в режиме холостого хода, между этими пластинами будут напряжения и2 г = е2 Е Бгпозг, т и,з= е, = Е соасог; ги При вращении выводы генератора подключаются к виткам 1 и 2 через неподвижные щетки, расположенные в вертикальной плоскости, и коллектор так, что за один оборот коллектора его пластины 3, 4, 1, 2, 3 последовательно контактируют со щеткой а, а пластины 1, 2, 3, 4, 1 — со щеткой Ь. Следовательно, напряжение между щетками е и Ь, т.
е, напряжение генератора постоянного тока, будет изменяться в соответствии с временной последовательностью их контактирования с пггастннами коллектоРа. иаь изг ° ггаа иа2 иаь гг~ 3 иаь — ига и ь = изг (рис, !3,9, б, сплошная тонкая линия), где и„= — и,, = Е созогг: иа2 = ига = Е 21пщг. т ги Если изменить направление вращения витков и коллектора, то, вопервых, изменится знак нормальной составляющей главного магнитного потока к плоскости витка 1, т, е. ф, = фаз!псаг, а следователь- а а г е, ег !и! ! 4 а) Рис. 139 Рис. 13.10 382 но, и знак ЭДС, индуктируемой им в этом витке, е, = г(Ф,/с(г = -Е сов озг; во.вторьщ, за один оборот коллектора со щеткой а ю будут последовательно контактировать пластины 3, 2, 1, 4, 3, а со щет.
кой Ь вЂ” пластины 1, 4, 3, 2, ! В соответствии с временнбй поспедова. тельиостью контактироваиия коллектора со щетками будет изменяться и напряжение генератора постоянного тока: и = и,, и = из4, аЬ ' аЬ и, = и,, и = ичт, и, =. лэ, (рис. 13.9, б, штриховая линия), где и~э = е, = — Е соя от!; нз~ = — и~ з — — Г соя оэг; иг4 =ег =Е а!поз!; ю 'ю гл и4з — из4 — Е з!псом )П Примене~ше ферроьзаглитного якоря и полюсных наконечников позволяет получать равномерное распределение индукции В в воздушном зазоре 6 машины (рис. 13.!Р) и таким образом уменьшать пульсацию напряжения генератора. Если витки 1 и 2 генератора постоянного тока (рис.
13.9, а) располохогть в пазах якоря, вращающегося в магнитном поле главных погпосов с полюсными наконечниками, то на. пряженне генератора (рис. 13.9, я) меньше пульсирует, чем при вращении этих витков в однородном магнитном поле (рис. 13.9, б). Если число пар полюсов машины р больше 1, как на рис. 13.9 и 13 10, то соответственно должно быть увеличено и число щеток, чтобы соединять между собой параллельные ветви обмотки якоря. Для упрощения рисунков, поясняющих работу машины, будем в дальнейпвм пользоваться видом торцевого сечения ее якоря и главных полюсов со стороны, противоположной коллектору при вращении якоря генератора по направлению движения часовой стрелки. На рис.
13 11, а показано такое изображение четырехлолюсного (р = 2) генератора постоянного гока, в котором две одновитковые обмот. ки т' н 2 соединены между собои пара.щсльно. Индуктируемые н витках 1 и ' одинаковые переменные ЭДС (с, = = с,) изгненяются с угловой частотой "щ и вылрямлязотся при помощи коллектора (рнс. 13.! 1, б) В генераторе щетки и коллектор необходимы лля выпрямления переменной ЭДС витков обмотки якоря, В двигателе коллектор и щет- ня !3 !! заз ки обеспечивают непрерывность вращения якоря. Во всех проводах параллельных ветвей обмотки якоря ток один и тот же: У = 2 /2а, где н а — число пар параллельных ветвей. Если на все зти провода действует электромагнитная сила одного и того же направления, то двигатель развивает наибольший вращающий момент.
Когда же провод переходит из области одного полюса в область другого, то одновременно щетки и коллектор производят переключение в нем направления тока, так что сохраняется неизменным направление вращающего момента. 13,Б, ОБМОТКИ БАРАБАННОГО ЯКОРЯ Провода, уложенные в пазах якоря, должны быть соединены между собой наиболее целесообразным образом, чтобы образовать обмотку якоря машины. В современных машинах постоянного тока в большинстве случаев применяется барабанный якорь, Барабанный якорь представляет собой цилиндр (см, риг 13 3), собранный из изолированных друг от друга листов электротехнической стали, Каждый иэ витков обмотки барабанного якоря должен иметь ширину, близкую к ширине полюсного деления т, т. е.
длине дуги под полюсом, стягивающей цент. ральный угол 360*/2р, для того чтобы ЭДС, индуктируемые в двух сторонах витка, складывались Укороченный шаг намотки принимается для уменьшения лобовых частей, Вместо одного витка в пазы обычно закладывается многовитковая секция (рис. 13.!2, б). Возможны два основных способа соединения отдельных секций в обмотку Чтобы присоединить следующую секцию обмотки, можно вернуться под исходный полюс (рис. ! 3.12, а); таким образом, при поступательно-возвратном движении вдоль окружности якоря выполняется простая яеглевая обмотка, называемая также параллельной обмоткой. Па схемах обмотки показываются не отдельные витки, а только стороны секций. В(етки делят на петлевую обмотку на столько параллельных ветвей а, сколько полюсов р имеет машина, т.
е. при петлевой обмотке а = р, Простую петлевую обмотку имеют двухполюсные машинь1 малой мощности (до 1 кВт) и машины мощностью свы. ше 500 кВт. Другой способ образования обмотки машины постоянного тока— это соединение между собой секций (рис. 13.13, б), лежащих под следующими по окружности якоря полюсами, выполняемое при поступательном движении вдоль окружности якоря (рис. 13.13, я), Так выполняется простая волковая обмотка, называемая также последовательной Число параллельных ветвей при волновой обмотке равно двум (2а = 2) независимо от числа полюсов машины. Чтобы замкнуть волновую обмотку, т.
е. включить в нее все секции обмотки, нужно несколько раз обойти окружность якоря, а цетлевая обмотка эамыка- Зач Рис. 13.12 Рис 13 13 ется после одного обхода якоря. Простая волновая обмотка применя. ется для ьашин ханой и средней мощности (до 500 кВт) при напряжении 110 В и выше. Множественные обмотки получаются путем укладки на якоре т простых обмоток; число параллельных ветвей при этом увеличивается в т раз Такие обмотки применяются в машинах большой мощности. 13,6, ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ МОМЕНТ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА При движении провода обмотки якоря в магнитном поле под полю.
сом (рис. 13,14) провод пересекает линии магнитного поля с индук. цией В и в нем по закону электромагнитной индукции (2.15) индуктируется ЭДС ес = — с(Ф/с(г = В1К где 1 — активная длина провода; р — окружная скорость якоря. Это — мгновенное значение ЭДС, изменяющееся из-за изменении магнитной индукции вдоль полюсного деления. Чтобы определить среднее значение этой ЭДС, подставим в ее выражение среднее значение магнитной индукции В под полюсом в пределах полюсного ср деления: В =В (К. ~ср ср 385 Окружную скорость к можно выразить через частоту вращения якоря п, об/мин, ширину полюсного деления т и число полюсов 2/и р = хРп/60 аР = т 2р где Р диаметр сердечника якоря.
Следовательно, и = 2рпт/60; Е, = В /т 2рп/60. Ряс. ! 3.! 4 Учтем, что ! т = 5 — площадь полюсного деления (рис. 13.14), пол а Я В =ф — магнитный поток одного полюса. Поэтому пол ср Е, = 2рпф/60. Обмотка якоря состоит из /т' активных проводов, !Метки делят эту обьютку на 2а параллельных ветвей, Таким образом, в пределах каждой параллельной ветви последовательно соединяются У/2а активных проводов; ЭДС якоря — зто ЭДС одной параллельной ветви обмотки, а эта последняя равна сумме ЭДС, индуктнруемых в составляющих ее проводах. Следовательно, ЭДС якоря Е = Его Л'/(2а), или р и Е = — Уф — =с фп, Я ьо е (13.1) где с, — постоянный для данной машины коэффициент.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
