Одновитковая и двухвитковая секции волновой обмотки

 

Для удобного расположения выходящих из пазов лобовых частей обмотки якоря выполняются двухслойными. При этом в каждом пазу секции располагаются в два слоя (рис. 6.3): одна сторона каждой секции – в верхнем слое одного паза, а другая – в нижнем слое другого паза. На схемах стороны секций, находящихся в верхнем слое, будем изображать сплошными линиями, а стороны, расположенные в нижнем слое, – штриховыми линиями (рис. 6.4). Однослойные якорные обмотки по принципу устройства не отличаются от двухслойных и применяются только при P_н < 0, 5 кВт.

Рис. 6.3. Укладка обмотки в пазу:

1 – сторона секции верхнего слоя; 2 – сторона секции нижнего слоя

 

Рис. 6.4. Соединение секций петлевой (а) и волновой (б) обмоток

 

Секции обмотки соединяются друг с другом в последовательную цепь (рис. 6.4) таким образом, что начало (н) последующей секции присоединяется вместе с концом (к) предыдущей секции к общей коллекторной пластине. Обмотки – петлевая и волновая – названы по внешнему очертанию контуров, образуемых последовательно соединенными секциями.

Поскольку каждая секция имеет два конца и к каждой коллекторной пластине присоединены также два конца секций, то общее число пластин коллектора K равно числу секций обмотки S: K = S.

В простейшем случае в пазу находятся две секционные стороны: одна в верхнем и другая в нижнем слое. При этом число пазов якоря Z = S = K. Однако для уменьшения пульсаций выпрямленного тока и напряжения, а также во избежание возникновения чрезмерно большого напряжения между соседними коллекторными пластинами число пластин должно быть достаточно большим. Обычно при  В.

Соответственно: .

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

По этим причинам обычно в каждом слое паза располагают несколько (u_п = 2, 3, 4, 5) секционных сторон (на рисунке 3 u_п = 3). При этом:

.

В данном случае говорят, что в каждом реальном пазу имеется u_п элементарных пазов, так что в каждом слое элементарного паза имеется одна секционная сторона. Очевидно, что общее число элементарных пазов якоря:

.

Когда u_п > 1, либо все секции имеют равную ширину (рис. 6.5, а), либо же часть секций имеет меньшую, а часть – большую ширину (рис. 6.5, б). В первом случае обмотка называется равносекционной, а во втором – ступенчатой. При ступенчатой обмотке условия токосъема с коллектора улучшаются, однако эта обмотка сложнее и дороже и поэтому применяется реже, притом только в машинах большой мощности (P_н приблизительно равно 500 кВт и выше).

В равносекционных обмотках u_п секций, стороны которых лежат рядом в общих пазах, объединяются в катушку (рис. 6.6) и имеют общую изоляцию от стенок паза. Одновитковые секции при больших токах изготовляются из стержней, концы которых на противоположной от коллектора стороне якоря запаиваются с помощью хомутиков после укладки в пазы. Стержни u_п секций объединяются в полукатушку (рис. 6.7). Секции ступенчатой обмотки являются всегда стержневыми.

 

Рис. 6.5. Укладка секций равносекционной (а)

и ступенчатой (б) обмоток при u_п = 2

 

Рис. 6.6. Катушки петлевой (а) и волновой (б) обмоток

 

Рис. 6.7. Полукатушки петлевой (а) и волновой (б) обмоток

 

На рисунке 6.8 приведены примеры выполнения изоляции пазовой части обмотки. В машинах малой мощности, когда ток параллельной ветви не превышает 60 – 75 А, катушки изготовляются из круглых изолированных проводников. В этом случае пазы делают трапециевидными (рис. 6.8, а), чтобы получить зубцы с неизменным по высоте сечением и тем самым избежать сильного насыщения корня зубца. Проводники катушки при этом опускаются в паз по одному через узкую щель открытия паза. Такие пазы называются полузакрытыми, и изоляция таких обмоток чаще всего выполняется класса А и Е.

 

Рис. 6.8. Пазовая изоляция класса А:

а – полузакрытый паз; 1 – клин гетинаксовый; 2 – изолированные проводники; 3 – прокладка из стеклоткани 0, 18 мм; 4 – прокладка из электрокартона 0, 2 мм; 5 – стеклоткань эскапоновая 0, 18 мм; 6 – электрокартон 0, 2 мм; б – открытый паз; 1 – клин деревянный; 2 – прокладка из электрокартона; 3 –изолированный проводник; 4 – микалента или синтетическая лента 0, 13 мм; 5 – микафолий или синтетическая пленка 0, 15 мм; 6 – телефонная бумага; 7 – электрокартон 0, 2 мм; 8 – прокладка из электрокартона

 

В случае применения проводников прямоугольного сечения паз также выполняется прямоугольным (рис. 6.8, б). Такие обмотки изготовляются с различными классами изоляции. При изоляции классов А и Е проводники обмотки могут также опускаться в паз по одному, и тогда ширина открытия паза равна примерно половине ширины паза. Такие пазы называются полуоткрытыми. При изоляции классов B, F и H заранее полностью изолированные катушки укладываются в полностью открытые пазы (рис. 6.8, б).

При D_а ≤ 40 см и v_а ≤ 35 м/с обмотки в пазах укрепляются с помощью проволочных бандажей из стеклоленты, пропитанной лаком. Во всех остальных случаях применяются клинья из твердых пород дерева (бук и другие), гетинакса, текстолита, стеклотекстолита и других материалов.

Плотность тока в проводниках обмотки якоря при номинальной нагрузке находиться в пределах 4 – 10 А/мм². Меньшая цифра относится к крупным машинам, большая – к малым.

 

Условия симметрии обмоток

В современных якорных обмотках соединенные последовательно друг с другом секции образуют замкнутую на себя цепь. Такую обмотку можно изобразить схематически в виде замкнутой спирали (рис. 6.9), по поверхности которой скользят щетки. В изображенном на рис. 6.9 простейшем случае обмотка имеет одну пару (а = 1) параллельных ветвей. В общем случае а = 1, 2, 3…, и тогда машину можно рассматривать состоящей из а параллельно работающих элементарных машин, каждая из которых имеет две параллельные ветви.

 

Рис. 6.9. Цепь простейшей якорной обмотки

 

Для обеспечения наилучших условий работы машины необходимо, чтобы электродвижущая сила E_а всех ветвей обмотки и их сопротивления были равны. В этом случае токи всех параллельных ветвей i_а также будут равны:

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 параллельных ветвей обмотки были эквивалентны, то есть чтобы они располагались в магнитном поле идентичным образом. Обмотка, удовлетворяющая этим требованиям, называется симметричной.

При нарушении указанных требований разные ветви обмотки будут нагружаться различными по значению токами, что может вызвать нарушение работы щеточных контактов, а кроме того, возрастут также потери в обмотке.

Чтобы обмотка была симметричной, на каждую пару параллельных ветвей должно приходиться одинаковое целое число секций и коллекторных пластин:

 целое число.

Для симметричного расположения параллельных ветвей в магнитном поле необходимо, чтобы:

Z / a = целое число,

2p / a = целое число.

Три последних соотношения представляют собой условия симметрии обмоток, и последнее проектируется с их учетом. Однако в отдельных случаях допускаются определенные, не слишком большие отступления от этих требований, не вызывающие заметного ухудшения условий работы машины.

 

Контрольные вопросы

1. Какие требования, предъявляемые к якорным обмоткам машин постоянного тока, вам известны?

2. Какие обмотки называются барабанными? Опишите их.

3. Какие обмотки называются петлевыми? Опишите их.

4. Какие обмотки называются волновыми? Опишите их.

5. Что понимается под равносекционной обмоткой?

6. Что понимается под ступенчатой обмоткой?

7. Какие способы выполнения изоляции пазовой части обмоток вам известны?

8. Сформулируйте условия симметрии обмоток.

9. Перечислите требования, предъявляемые к симметричным обмоткам.

Библиографический список

1. Вольдек А. И. Электрические машины. Учебник для технических учебных заведений. – Ленинград: Энергия, 1978 – 832 с.

2. Копылов И.П. [и др.] Проектирование электрических машин: учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 2002. – 757 с.

3. Кацман М.М. Электрические машины. – М.: Высшая школа, Издательский центр «Академия», 2001. – 463 с.

4. Туровский Я. Электромагнитные расчеты элементов электрических машин. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 200 с.

5. Токарев В.Ф. Электрические машины. М.: Энергоатомиздат, 1989. – 672 с.

6. Брускин Д.Э. [и др.] Электрические машины. Ч.1. – М.: ВШ, 1979, – 288 с.

7. Брускин Д.Э. [и др.] Электрические машины. Ч.2. – М.: ВШ, 1976, – 304с.

8. Копылов И.П. Справочник по электрическим машинам: в 2 т. Т.1. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 456 с.

9. Копылов И.П. Справочник по электрическим машинам: в 2 т. Т.2. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 688 с.

10. Копылов И.П. [и др.] Проектирование электрических машин: Учеб. пособие для вузов. – М.: Энергия, 1980. – 496 с., ил.

11.  Данку А. [и др.] Электрические машины: Сборник задач и упражне­ний. Пер. с венг. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 360 с., ил.

12. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. Учебник для ву­зов. – М.: Энергия, 1980. – 928 с., ил.

 

 

Для заметок

 

Для заметок

 

 

 

Учебно-методическое издание

 

Меньшенин Сергей Евгеньевич

 

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

Методические указания

⇐ Предыдущая12345678910

Поделиться: