Глава 3 Конструкция и схемы обмоток электрических машин (967518), страница 19

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 19)

к изменению направления токов в параллельных ветвях обмотки. Это обстоятельство используют, например, в ряде тяго­вых двигателей постоянного тока, в которых размещение полного числа щеточных болтов, равного 2р, затруднено из-за недостатка места [8].

Рис. 3.57. Параллельные ветви в простой волновой обмотке: а) с 2р = 4, б) с 2р = 6

При 2а = 2 в обмотке отсутствуют эквипотенциальные точки и установка уравнительных соединений не требуется. Поэтому волно­вые обмотки более технологичны и дешевы по сравнению с петле­выми. Простые волновые обмотки применяют в большинстве ма­шин, номинальный ток которых не превышает 500...600 А, т. е. ток в каждой параллельной ветви волновой обмотки остается меньшим 250...300 А.

Простые волновые обмотки могут быть выполнены симметрич­ными только при условии, что у_к = (К ± 1)/ р равно целому числу. Это накладывает определенные ограничения на соотношение чисел К и р. В частности, машины общего назначения мощностью до 200...300 кВт выпускают в большинстве случаев в четырехполюсном исполнении, т. е. с р = 2. Следовательно, для обеспечения симметрии обмотки коллектор якоря должен содержать нечетное число плас­тин. Но так как К = Z u_п, то нечетными должны быть также число пазов якоря Z и число секций в катушке u_п. В ряде случаев эти усло­вия невыполнимы при заданных линейной нагрузке и уровнях маг­нитной индукции на участках магнитопровода. В таких якорях при (К ± 1)/ р, не равном целому числу, могут быть выполнены несим­метричные волновые обмотки: обмотка с мертвой секцией или ис­кусственно-замкнутая обмотка.

Обмотка с мертвой секцией применяется реже. Для ее выполне­ния коллектор машины берут с числом пластин, на одну меньшим, чем число секций в обмотке якоря, т. е. с нечетным числом пластин: К' = Z u_п - 1. Тогда у_к = (К' ± 1)/ р равно целому числу. По рассчитан­ному у_к находят частичные шаги у₁ и у₂ и строят волновую обмотку. Число секций в обмотке s = Z u_п, т. е. на одну больше, чем пластин коллектора. В пазы укладывают все секции, но одну из них не соеди­няют с коллектором. Образуется «мертвая секция». Выводные кон­цы этой секции подрезают и изолируют; лобовые части закрепляют бандажом вместе со всей обмоткой.

Рис. 3.58. Схема волновой обмотки с мертвой секцией, Z = 18, u_п = l, К = 17

На рис. 3.58 в качестве примера приведена схема простой волновой обмотки 2р = 4 с мертвой секцией, в которой для упрощения принято Z = 18, u_п = 1. Для построения схемы взято К' = 18 - 1 = 17; у_к = (17 - 1)/2 = 8; у₁ = 4. Мертвая секция, не соединенная с пласти­нами коллектора, выделена на схеме прерывистой жирной линией. Несимметрия схемы проявляется, например, в различных шагах у₂ : шаги по пазам 5 – 9, 6 – 10, 7–11 и т. д. не равны шагам 1 – 6, 2 – 7, 3 – 8 и т. д.

Обмотки с мертвой секцией встречаются в машинах, коллекторы которых имеют большое (К > 100) число коллекторных пластин, при этом возникающая несимметрия, практически незаметна.

Мертвую секцию можно было бы вообще не укладывать в пазы якоря, однако это нарушает последовательность укладки обмотки и требует заполнения оставшихся свободными частей пазов изоляционным материалом и дополнительных мер при балансировке якоря [6].

3.17. СЛОЖНЫЕ ОБМОТКИ ЯКОРЕЙ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА

В машинах с большими номинальными токами при петлевой об­мотке якоря токи в каждой из параллельных ветвей могут превосхо­дить допустимые, т. е. быть выше 250...300 А. Для увеличения числа параллельных ветвей обмотку якоря выполняют сложной петлевой. Па рис. 3.59 показан элемент схемы одного из типов сложной об­мотки — двухходовой петлевой. Она состоит как бы из двух само­стоятельных простых петлевых обмоток (на рис. 3.59 показаны ли­ниями разной толщины). Секции одной из них расположены в нечетных элементарных пазах якоря и соединены с нечетными плас­тинами коллектора. Секции другой расположены в четных элементарных пазах и соединены с четными пла­стинами коллектора. Шаг обмоток по коллектору у_к = 2. Ширина щеток должна быть такой, чтобы они одновременно за­мыкали секции обеих обмоток. В каждой из отдельных простых обмоток 2а = 2р. При установке щеток на коллектор обе обмотки соединяют параллельно и общее число параллельных ветвей обмотки уд­ваивается. В общем случае, если сложная обмотка состоит из т простых, шаг по коллектору каждой из них будет равен у_к = m, а общее число параллельных вет­вей после установки щеток 2а = 2рm, где m — число ходов, т. е. число простых об­моток, составляющих сложную.

Рис. 3.59. Элемент сложной двухходовой петлевой об­мотки

Если в сложной петлевой обмотке К/m — целое число, то состав­ляющие ее простые обмотки до установки щеток на коллектор элект­рически не соединены между собой. Каждая из них замыкается сама на себя после обхода по пазам якоря. Такие сложные обмотки назы­вают m-кратнозамкнутыми. При К/m, не равном целому числу, об­мотка замыкается только 1 раз после последовательных m обходов всех пазов якоря. Такие обмотки называют однократнозамкнутыми. В сложных петлевых обмотках точки с теоретически равным по­тенциалом располагаются не только в пределах каждого хода об­мотки (в пределах каждой из простых обмоток), но и на разных хо­дах. Так, например, на элементе схемы двухходовой петлевой обмотки (рис. 3.60, а) одинаковый потенциал должен быть у точки, обозначенной на схеме буквой а, принадлежащей одной из простых

Рис. 3.60. Уравнительные соединения второго рода в двухходовых петлевых

обмотках:

а — соединение точек теоретически равного потенциала на схеме обмотки;

б — расположение уравнительных соединений второго рода на якоре машины;

1— коллектор; 2 — уравнительные соединения 1-го рода; 3 — сердечник якоря;

4 — обмотка якоря; 5 — уравнительные соединения 2-го рода

Рис. 3.61. Уравнительные соединения в сложной двухходовой

петлевой обмотке ро­тора при К/р, равном нечетному числу

обмоток, и у вывода секции второй простой обмотки, расположен­ной в пазу 3, соединенном с пластиной 3. Это объясняется равенст­вом напряжений между пластинами: U_к23 = U_к34.

Соединения точек равного потенциала, расположенных на раз­ных ходах (разных простых обмотках, образующих сложную), называют уравнительными соединениями второго рода.

В двукратнозамкнутых двухходовых петлевых обмотках при К/р, равном целому числу, точки теоретически равного потенциала располагаются с разных сторон якоря. В таких машинах уравните­льные соединения второго рода необходимо пропускать под магнитопроводом якоря вдоль вала или через втулку (рис. 3.60, б).

При К/р, равном нечетному числу, в двухходовых двукратнозам­кнутых петлевых обмотках уравнительные соединения располага­ются только с одной стороны якоря (рис. 3.61). На приведенном ри­сунке две секции, соединенные уравнительными соединениями, выделены жирными линиями.

В машинах специальных исполнений находят применение также и сложные волновые обмотки с у_к = (К ± m)/ р. В них число паралле­льных ветвей увеличивается в m раз по сравнению с простыми об­мотками, т. е. 2а = 2m. В сложных волновых обмотках, как и в слож­ных петлевых, необходима установка уравнительных соединений второго рода.

В ряде машин средней мощности для снижения токов в паралле­льных ветвях и с целью

избежать необходимости установки уравни­тельных соединений применяют

комбинированную, так называе­мую лягушачью обмотку.

Катушка лягушачьей обмотки состоит из секций петлевой и вол­новой обмоток, соединенных с пластинами одного коллектора. Та­ким образом, в пазах якоря размещаются как бы две самостоятель­ные обмотки — волновая и петлевая, соединенные через коллектор параллельно. Числа параллельных ветвей в обеих обмотках должны быть одинаковыми, поэтому волновая обмотка выполняется слож­ной. Обычно за базу при построении лягушачьей обмотки принима­ют простую петлевую обмотку, а волновую обмотку выполняют сложной с числом ходов m_b = р. В этом случае число параллельных ветвей волновой обмотки становится равным числу параллельных ветвей простой петлевой, т. е. 2а_в = 2а_п = 2р. Общее число паралле­льных ветвей лягушачьей обмотки становится в 2 раза больше, чем в петлевой. Достоинством такой обмотки является отсутствие необ­ходимости установки уравнительных соединений. Это объясняется тем, что секции волновой обмотки выполняют роль уравнительных соединений первого рода для петлевой обмотки, а секции петлевой обмотки — роль уравнительных соединений второго рода для слож­ной волновой [6].

3.18. ОБМОТКИ ВОЗБУЖДЕНИЯ И КОМПЕНСАЦИОННЫЕ ОБМОТКИ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА

Конструкция обмоток возбуждения машин постоянного тока определяется мощностью машины, схемой ее возбуждения и назна­чением обмоток: обмотки главных полюсов машин параллельного и последовательного возбуждения и обмотки дополнительных полю­сов.

Обмотки параллельного возбуждения в большинстве машин на­матывают из круглого обмоточного провода. Как правило, они имеют много витков (рис. 3.62). В крупных машинах постоянного тока их наматывают из прямоугольного изолированного провода обычно в несколько рядов [9].

Для обмоток последовательного возбуждения и дополнительных полюсов круглый обмоточный провод используют лишь в машинах малой мощности с номинальным током, не превышающим 10...15 А. В машинах с большим номинальным током катушки наматывают из изолированного прямоугольного обмоточного провода, а в маши­нах большей мощности - из неизолированной шинной меди (рис. 3.63).

В машинах смешанного возбуждения или параллельного со ста­билизирующей обмоткой катушки параллельного и последователь­ного возбуждения устанавливают на главных полюсах друг над дру­гом или делят многовитковую катушку параллельного возбуждения на две части (см. рис. 3.62). Между ними часто располагают катуш­ку последовательного возбуждения (стабилизирующую).

Рис. 3.62. Главный полюс машины Рис. 3.63. Добавочный полюс

постоянного тока с обмотками возбуждения: машины постоянного тока с обмоткой:

1-станина; 2- обмотка параллельного 1- станина; 2- сердечник; 3- обмотка

возбуждения; 3- обмотка последовательного добавочного полюса

возбуждения (стабилизирующая); 4- сердечник

якоря

Компенсационные обмотки в машинах постоянного тока уста­навливают для компенсации действия реакции якоря по продольной оси. Обмотка обычно устанавливается только в машинах большой мощности и выполняется из прямоугольного провода. Катушки укладываются в пазы полюсных наконечников так, что одна сторо­на катушки располагается в пазах наконечника одного полюса, дру­гая — в пазах наконечника другого. Компенсационная обмотка, в большинстве машин однослойная, выполнена из концентрических катушек и соединена последовательно с обмоткой дополнительных полюсов и обмоткой якоря (рис. 3.64).

Рис. 3.64. Схема включения компенсационной обмотки машин постоянного тока:

1 – главный полюс; 2 – дополнительный полюс

В последние десятилетия появилась тенденция устанавливать компенсационную обмотку и в машинах средней мощности. Это по­зволяет уменьшить воздушный зазор машины, что приводит к воз­можности уменьшения ее габаритов из-за снижения требуемой МДС обмотки возбуждения [6].

3.19. ОБОЗНАЧЕНИЕ ВЫВОДОВ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА

ГОСТ 26772—85 устанавливает две различные системы обозна­чений выводов обмоток машин постоянного тока: для машин, раз­работанных после введения этого ГОСТ, и для ранее разработанных и модернизируемых машин. Для ранее разработанных и модернизи­руемых машин постоянного тока сохраняется система обозначений, установленная ГОСТ 183—74 (табл. 3.23), состоящая из букв русско­го алфавита и цифр.

Характеристики

Список файлов книги