Попов В.С., Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники (1972) (1095872), страница 18
Текст из файла (страница 18)
4-8. Между двумя полюсами вращается якорь с шестью пазами, в которых помещены «золированные провода обмотки якоря в два слоя. Для упрощения пазы якоря не показаны.' Из рис. 4-8 видно, что от коллекторной пластины 1 провод по переднему торцу якоря идет в верхний слой первого паза от зрителя за плоскость чертежа. Далее, .-но заднему торцу якоря, что показано пунктиром, он попадает в нижний слой четвертого паза и, выходя оттуда кп по переднему торцу якоря, присоединяется к коллекторной пластине 2. От второй коллекторной пластины провод попадает в верхний слой второго паза и т.
д. Проследив до конца ход провода обмотки, можно заметить, что она замкнута на себя и состоит из одинаковых частей — с е к ц и й, присоединенных к двум соседним коллекторным пластинам. В проводах секций, лежащих в пазах, при вращений якоря наводится э. д. с., поэтому они называются активными сторонами секц и и. В частях провода, расположенного на торцах якоря н называемых лобовым и, э. д. с.
не наводятся. Внд отдельной секции показан на рис. 4-9; активные стороны Рис. 4-В. Схема обмотки,. Ряс. 4-9. Секция обмотки якоря. якоря. верхнего слоя сплошной линией, а нижнего пунктирной. Секция может иметь один или несколько витков. Чтобы придать секциям необходимую форму, они изготовляются на специальном шаблоне, изолируются и укладываются в пазы сердечника якоря.
Так как к каждой коллекторной пластине припаиваются два провода — конец предыдущей секции и начало следующей за ней, то число коллекторных пластин К должно быть равно числу секций обмотки якоря. Для обмотки, показанной.на рис. 4-8, якорь имеет число пазов Л = б и такое же количество секций. Зная К, можно определить число активных проводов, составляющих обмотку якоря Ф = 2ю,К, где и, — число виктов в секции. Для рассмотрения обмоток удобна схема рис. 4-10. Это развертка цилиндрической поверхности якоря с его обмоткой, изображенной на рис.
4-8. На рис. 4-8 и 4-10 показано направление э. д. с., наведенных в активных проводах, 102 найденное по правилу правой руки. Величина э. д. с., наведенных в каждой секции, е =- Е„з)п од 1 (см. р 5-2), а сумма всех э. д. с. в замкнутой на себя обмотке равна нулю. Однако, обходя обмотку, например, от первой коллекторной пластины в направлении э. д.
с., можно заметить, что у четвертой коллекторной пластины э. д. с. меняет знак. Это,слудкит признаком узла двух параллельных ветвей, образуемых относительно внешней цепи. Двигаясь далее по обмотке встречно э. д. с,, можно обнаружить 1 д д в де д д г б г г б Рис. 4-11. Развернутав схема обмотки якоря. Рис. 4-10. Развернутая схема обмотки якоря, 103 второй узел у коллекторной пластины 1, где э. д. с. опять меняет направление.
Таким образом, обмотка состоит из двух параллельных ветвей (2а=2) с двумя узлами. Узел у четвертой коллекторной пластины является точкой высшего потенциала (+), а у первой низшего потенциала ( †). На этн коллекторные пластины и ставятся щетки, Величина напряжения между двумя щетками для момента времени, соответствующего положению якоря на рис. 4-8 и 4-10, равна: ид — — яд+ге+ее+ее+ее+ее=ее+ед+еа+ез+ее+ез. При повороте якоря на 60' полярность щеток и величина ид сохраняются прежними, так как шестой паз займет место первого, а первый второго и т.
д. При повороте якоря на угол, меньший 60', например на 30', положение обмотки будет таким, как представлено на рис. 4.11, где для упрощения смещены влево щетки, а не обмотка, Две секции в этом положении оказываются замкнутыми накоротко, а в каждой из двух параллельных ветвей включены толька по две секции, Напряжение машины в этот момент равно и, = е, + + е, + е, + е, = ес + е, + ер + е,. Таким образом, при вращении якоря напряжение на зажимах якоря постоянно по направлению, но изменяется по величине от и, до а,. Чем больше секций включено в каждую параллельную ветвь, тем меньше пульсации напряжения, н в современ.
ных машинах, где число секций велико, онн так малы„ что напряжение У считается неизменным. Плоскость, перпендикулярная к оси полюсов, проходящая через осыкоря, т. е. на равном расстоянии от полюсов, называется геометр и ч ее кой нейтралью (рис. 4-12). Замкнутые накоротко секции всегда движутся в зоне геометрической нейтралн, где индукция Вз равна нулю или очень мала. Поэтому наведенная в секциях э. д. с. равна нулю нлн незначительна. Изложенный принцип устройства обмотки якоря сохраняется и в современных машинах, хотя они могут иметь большое число полюсов, параллельных ветвей, секций и, значит, коллекторных пластин.
4-5. Элентродвроиущая сила обмотки якоря Как было ср(звано ранее, э. д. с. машины равна ' сумме э. д. с. последопйтельно соединенных проводов од- ной нарзллельнон ветви. Эти э. д. с. различны по величине, так как магнитная индукция в различных точках воздуш- ного зазора по окружности якоря не одинакова. Однако э.
д. с. машины можно найти через среднее значение э. д. с. провода, умноженное иа число проводов одной параллель- - ной ветви. Пусть магнитный поток одного полюса Ф (рис. 4-7), число полюсов машины 2р, осевая длина тела якоря 1, его диаметр' 0 н боковая поверхность Я. Тогда среднее зна- чение магнитной индукции на поверхности якоря.'. Ф 2р Ф 2р (4-5) а среднее значение э. д. с. каждого провода Вср — — В рЬ= — ' — =Ф 2р —, Ф 2р ж~а сс ср — ср — ,~~ щ где а — частота вращения якоря, об/мин. Если все.число проводов обмотки Ф, а число парал- лельных ветвей ее — 2а, то в каждой параллельной ветви будет последовательно включено У/2а проводов.
Тогда э. д. с. параллельной ветви, а значит, и э. д. с. машины нлн Е =сеФп, (4-7) где се=р/т/а 60 — постоянная машины.. Следовательно, величина э. д. с. машины пропорциональна, магнитному потаку и частоте вращения якоря. 4-$. Электромагнитный момент на валу машины Из 2 3-1 известно, что на каждый провод с током, находящийся в магнитном поле, действует электромагнитная. сила где В,р — среднее значение магнитной индукции; д и 1 — диаметр и длина якоря; Ф.2р — полный поток многополюсной машины; 1.=' 1,/2а — ток параллельной ветви, т.
е. ток одного провода. Момент каждого провода обмотки якоря М =Р— — — 1 =— ' 1. Фр . е .рФ 'Р "Р 2 пав 2 ' 2па Полный электромагнитный момент машины при /у проводов обмотки Мер/т 2 /уФ/в смФ1аю (4 8) где см = — У вЂ” постоянная величина. Р 2па Если машина работает генератором, то при наличии нагрузки (тока в обмотке якоря) момент будет тормозной (М;); при рабате ее двигателем момент будет вращающим ,(Мвр) Электромагнияный момент двигателя М прн любом режиме. уравновешивается статическим моментом сопротивления М, и динамическим моментом вращающихся мисс ' -М, = Иы/д/, где;1 — момент инерции, а производная дер/г(1 — приращение угловой скорости. !ОЬ Момент инерции 1 = т р', где гл — масса вращающегося тела, р — приведенный радиус инерции.
Уравнение движения имеет вид: М = — (М,+Ма). Прн увеличении скорости в = 2пп динамический момент Мз будет положительным, а при уменьшении — отрицательным. Если иметь в виду не моменты сопротивления, а составляющие вращающего момента М, то М=мс+Му (4-9) При М ~ М, на валу появляется положительный мо. мент Мз и скорость возрастает, в обратном случае она падает. При постоянной частоте вращения (а = сопз() электромагнитный вращающий момент М = см1„Ф уравновешен моментом сопротивления М„который состоит из суммы моментов: М, — момента холостого хода, обусловленного трением и потерями в стали двигателя, и полезного момента М„ обусловленного работой приводимого механизма Мс = Мо+Ма 4-1.
Механическая мощность машины постоянного 1ока Ранее было показано ($ 3-13 и 3-14), что в процессе преобразования механической энергии в электрическую или обратно механическая мощность равна мощности Е1. Покажем это для электрической машины. Пусть Р— окружная сила, приложенная к якорю касательно к его окружности, а о — линейная скорость на внешней поверхности якоря. Тогда полная механическая мощность Р„= Рп. Подставив в это выраженяе Р = 2М/Ы и в = ах(/2, получаем и 2 2М (4-11) 4 Вращающий момент машины М = (р/2па) й/Ф1, и, следовательнб, механическая мощность Ра= — /У~Э1Я щ =ЖЧ вЂ” у/а= Е/а (4 12) 4-8.
Реакция якоря машины постоянного тока При холостом ходе машины независимо от режима работы генератором или электродвигателем ток в якоре 1„или равен нулю, или очень мал. В этом случае магнитный поток ее Ф„создается только магнитодвижущей силой Р, и замыкается через якорь вдоль полюсов и станины. На рис. 4-12 этот поток показан направленным сверху вниз (от полюса Ж к полюсу 3). В проводах якоря нагруженной машины устанавливается ток !„который при генераторном режиме (рис. 4-12) Рнс, 4-12. Поперечная реакция якоря, Рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
