Анализ работы щеточного токосъема

⇐ ПредыдущаяСтр 40 из 81Следующая ⇒

Во вращающейся обмотке якоря машины постоянного тока индуктируется 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 индукциейB_Qlа обмотка якоря представляет собой два одинаковых витка 1 и 2 площадьюSкаждый, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях и подключенных к коллектору.

При вращении витков 1 и 2 с угловой скоростью ш по направлению движения часовой стрелки в них индуктируются ЭДС, поло
жительные направления которых определяются правилом буравчика (см. рис. 2.5, 5), а значение по (2.15)

е_г = — d^x/dt =E_mcos{jjt, ^ = —d$₂/dt =E_msmwt,

где Ф_х = и Ф₂ = Фуcosuj£ — нормальные к плоскостям вит

ков 1 и 2 составляющие главного магнитного потока Ф₀ =B₀S.

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

^ui3 — ^ei — E_mcos<jjt; u₂₄— e₂— E_msm<jjt.

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 с щеткой а, а пластины 1,2,4, У — с щеткой Ь. Следовательно, напряжение между щетками а и Ь, т. е. напряжение генератора постоянного тока, будет изменяться в соответствии с временной последовательностью их контактирования с пластинами коллектора:u_ab= щ_ьu_ab= и_АЪu_ab= u_ls, u_ab= u₂₄, = = fz₃₁(pHC. 13.9, б, сплошная тонкая линия), где щ_г = =-E_mcosut, щ₂ = = —E_msmujt.

I * IS I t I B₀ ^^

'2tv

♦ ♦ »N4 ♦ ♦

Щ2 1Щз щ* Uab

Рис. 13.9

^42 /^13 ^24 ^W31Uab

Если изменить направление вращения витков и коллектора, то, во-первых, изменится знак нормальной составляющей главного магнитного потока к плоскости витка /, т.е. Ф_х = Ф₀8ти;$, а следовательно, и знак ЭДС, индуктируемой им в этом витке, е_х = d9_x/dt = = -#_mcosu)£; во-вторых, за один оборот коллектора с щеткой а будут последовательно контактировать пластины j?, 2, У, 4,3, а с щеткой Ъ — пластины 1,4,2,1В соответствии с временной последовательностью контактирования коллектора с щетками будет изменяться и напряжение генератора постоянного тока: и_аЬ = щ_ьu_ab= u₂₄, Uab = Щз,u_ab=u₄₂, u_ab= = (рис. 13.9, б, штриховая линия), где ^13 =^е1 = -E_mcosut; Из! = -и₁₃ = £_mcosu>£; г/₂₄ = = 2?_msinurt; w₄₂= —м₂₄ — —E_msm<jjt.

Применение ферромагнитного якоря и\\ S\\, H^NH полюсных наконечников позволяет получать равномерное распределение индукции Вв воздушном зазоре 6 машины (рис. 13.10) и таким образом уменьшать пульсацию напряжения генератора. Если витки 1 и 2 генератора постоянного тока (см. рис. 13.9, а) расположить в пазах якоря, вращающегося в магнитном поле главных полюсов с полюсными наконечниками, то напряжение генератора (см. рис. 13.9, в)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 дальнейшем 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, апоказано такое изображение четырехполюсного(р= 2) генератора постоянного тока, в котором две одновитковые обмотки 1 и 2 соединены между собой параллельно.

\ I I

-В \| |

____ \j______ I

Индуктируемые в витках 1 и 2 одинаковые переменные ЭДС (^ei — ^е2) изменяются с угловой частотой 2и; и выпрямляются с помощью коллектора (рис. 13.11, б).

В генераторе щетки и коллектор необходимы для выпрямления переменной ЭДС витков обмотки якоря. В двигателе коллектор и щетки обеспечивают непрерывность вращения якоря. Во всех проводах параллельных ветвей обмотки якоря ток один и тот же:I = IJ 2 а, где а — число пар параллельных ветвей. Если на все эти провода действует электромагнитная сила одного и того же направления, то двигатель развивает наибольший вращающий момент. Когда же про-

вод 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.

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. рис. 13.3), собранный из изолированных друг от друга листов электротехнической стали. Каждый из витков обмотки барабанного якоря должен иметь ширину, близкую к ширине полюсного деления т, т. е. длине дуги под полюсом, стягивающей центральный 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 многовитко- вая секция (рис. 13.12, б). Возможны два основных способа соединения отдельных секций в обмотку.

Чтобы присоединить следующую секцию обмотки, можно вернуться под исходный полюс (рис. 13.12, а)\ таким образом, при поступательно-возвратном движении вдоль окружности якоря выполняется простая петлевая обмотка, называемая также параллельной обмоткой. На схемах обмотки показываются не отдельные витки, а только стороны секций. Щетки 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 машины малой мощности (до 1 кВт) и машины мощностью свыше 500 кВт.

й i

Ш il

шш

Рис. 13.12

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, а). Так выполняется простая волновая 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 петлевая обмотка замыкается после одного обхода якоря. Простая волновая обмотка применяется для машин малой 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.

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 417; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 35 36 37 38 394041 42 43 44 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!