Содержание
Предыдущий § Следующий
4.7. Обмотки якорей машин постоянного тока
4.7.1. Особенности конструктивного выполнения обмоток якоря
Обмотки якорей машин постоянного тока двухслойные, в машинах мощностью до 30 — 40кВт выполняются из круглого провода, в машинах большей мощности или специального назначения — из прямоугольного обмоточного провода. Основным элементом обмотки является секция, которая состоит из одного или нескольких витков. Обмотку с одновитковыми секциями называют стержневой. Выводные концы каждой секции соединены с коллекторными пластинами. Так как каждая пластина коллектора соединяется с началом одной и концом второй секции, то число коллекторных пластин К равно числу секций S в обмотке якоря.
Несколько секций, пазовые стороны которых размещены в одном слое паза и имеют общую корпусную изоляцию, образуют катушку обмотки. Катушка имеет столько пар выводных концов, из скольких секций она состоит. Примеры заполнения пазов якоря проводниками (секционными сторонами) и изоляцией обмоток из круглого и прямоугольного/проводов приведены на рис. 4.25.
Обмотки якорей могут быть петлевыми или волновыми, простыми или сложными.
В)
Рис. 4.25. Примеры заполнения пазов якорей машин постоянного тока проводниками
обмотки и изоляцией:
а — полуовальный полузакрытый паз, обмотка из круглого провода; б — прямоугольный открытый паз, обмотка из прямоугольного провода (нп = 3, ws = 2); в — прямоугольный открытый паз, стержневая обмотка (ип = 3, ws= 1); / — корпусная изоляция; 2 — проводники обмотки; 3 — прокладка между слоями; 4 — прокладка под клин; 5 — пазовый клин, б — проволочный бандаж; 7 — прокладка под бандаж;
8 — прокладка на дно паза
Рис. 4.26. Обозначения шагов обмоток якоря:
а — петлевой; б — волновой
Они характеризуются двумя частичными шагами, шагом по коллектору и по пазам (рис. 4.26). Частичные шаги (первый yv второй уг и результирующий у) измеряются в так называемых элементарных пазах и не имеют эквивалента в линейных размерах. Под элементарным понимают условный паз, в котором расположено по одной секционной стороне в каждом слое. Отсюда число элементарных пазов якоря z3 = S = К = zun, где ип — число секций в катушке якоря. Шаг по коллектору ук измеряется числом коллекторных делений и определяет расстояние между началом и концом секции по окружности коллектора. Расстояние между сторонами катушки в пазовых делениях якоря определяет шаг обмотки по пазам уг.
Шаг по пазам и первый частичный шаг связаны соотношением уг = у\/иш. В большинстве обмоток у! /и„ — целое число. При этом обмотка равносекционная. Если yt /и„ не целое число, то обмотка ступенчатая. Ступенчатых обмоток по возможности избегают из-за технологических трудностей их выполнения.
4.7.2. Петлевые обмотки якоря
В простых петлевых обмотках у = ук = = ± 1 и У = У1—У2- Большее распространение получили обмотки с у, = + 1 (рис. 4.27),
так как при ук = — 1 лобовые части секций несколько удлиняются и возникает дополнительное перекрещивание в лобовых частях обмотки. Первый частичный шаг петлевой обмотки близок к полюсному делению: у1 = = z3/2p ± %,, где \ — дробь, при которой у1 — целое число. Величина £, характеризует укорочение (удлинение) шага yt по сравнению с полюсным делением. Обмотки с укороченными шагами более употребительны.
Петлевая обмотка требует установки щеток через каждое полюсное деление, т. е. на 2р щеточных болтах. При этом в обмотке образуется 2р параллельных ветвей. Таким образом, в простой петлевой обмотке число параллельных ветвей всегда равно числу полюсов, т. е. 2а = 2р. Несимметрия ЭДС и сопротивлений параллельных ветвей вызывает возможность возникновения уравнительных токов, перегружающих щеточные контакты и ухудшающих коммутацию. Поэтому в якорях с петлевой обмоткой машин с 2р>2 обязательно устанавливают уравнительные соединения первого рода.
На рис. 4.27 условно показаны только два уравнительных соединения. На якорях машин обычно устанавливают по нескольку соединений на каждую пару полюсов либо по одному соединению на каждый паз якоря. В машинах большой мощности с затрудненной коммутацией каждая секция обмотки якоря соединяется уравнительным соединением. Конструктивно уравнительные соединения располагаются под лобовыми частями обмотки якоря со стороны коллектора или со стороны, противоположной коллектору (рис. 4.28). Установка уравнительных соединений приводит к усложнению технологического процесса изготовления и удорожанию машины, поэтому петлевую обмотку применяют лишь в тех машинах, в которых не может быть выполнена простая волновая обмотка.
В машинах с большими номинальными токами якоря для увеличения числа параллельных ветвей выполняют сложную петлевую обмотку. Число параллельных ветвей в сложной петлевой обмотке 2а = 2pm, и шаг по коллектору ук — т, где т — число ходов обмотки.
В зависимости от отношения К/т сложная петлевая обмотка может быть однократно или m-кратко замкнута.
В сложных петлевых обмотках необходима установка уравнительных соединений не только первого, но и второго рода, соединяющих точки теоретически равного потенциала, принадлежащие разным простым обмоткам, объединенным в сложную.
Рис. 4.27. Схема простой петлевой обмотки якоря, z= 14, К =42, иа = 3
Рис. 4.28. Примеры конструктивного выполнения уравнительных соединений первого рода:
а — вилочные со стороны коллектора; б — вилочные со стороны, противоположной коллектору; в —
кольцевые; г — эвольвентные; / — пластины коллектора; 2 — бандаж уравнительных соединений; 3 —
уравнительные соединения; 4 — лобовые части обмотки якоря; 5 — обмоткодержатель
ii |i li |i h |i I! |i |i ii |i |i |i |i i li Ii Ii Ii Ii Ii Ii Ii Ii Ii Ii Ii Ii Ii Ii Ii Ii
/ 2 3 H 5 6 7 S 9 10 tl 12 IS 14 IS 16 17 18 19 20
19\20\1 \2\3\q\S\6\7 \в\9\10\11\12\13\Щ15\16\17\16
Рис. 4.29. Схема двухходовой петлевой обмотки якоря при Kip, равном четному числу (к = 20, 2р = 4), с уравнительными соединениями
В двухкратнозамкнутых двухходовых (т = 2) петлевых обмотках при К/р, равном четному числу, точки теоретически равного потенциала располагаются с разных сторон якоря. На упрощенной схеме такой обмотки (рис. 4.29) уравнительные соединения второго рода показаны слева от схемы. В таких машинах уравнительные соединения второго рода необходимо пропускать под магнито-провод якоря вдоль вала или через втулку (рис. 4.30).
При К/р, равном нечетному числу, в двухходовых двукратнозамкнутых пет-
12 J
Рис. 4.30. Расположение уравнительных соединений второго рода на якоре: 1 — коллектор; 2 — уравнительные соединения первого рода; 3 — обмотка якоря; 4 — магнитопро-вод якоря; 5 — уравнительные соединения второго рода
левых обмотках уравнительные соединения первого рода одновременно выполняют роль и уравнительных соединений второго рода, так как они соединяют секции разных простых обмоток (рис. 4.31). На приведенном рисунке две секции, соединенные уравнительными соединениями, выделены утолщенными линиями. То же самое относится к двухходовым однократнозамкнутым петлевым обмоткам, так как в них всегда К/р равно целому числу.
4.7.3. Волновые обмотки якоря
В машинах с номинальным током якоря не более 500—600 А большее распространение получили волновые обмотки (рис. 4.32). В простых волновых обмотках у = у^+уг и 2а = 2 независимо от числа полюсов машины. Достоинствами простых волновых обмоток являются отсутствие уравнительных соединений и возможность эксплуатации машины при неполном числе щеточных болтов. Последняя особенность обмотки используется например, в ряде тяговых двигателей в связи с ограниченным пространством для размещения полного комплекта (2р) щеточных болтов.
18 | 1 | 2 | 3 | 4 \S | 6- | 7 | 8 \ 9 | ?g| 11 | /^ 173 \14 \i5\16\n
Рис. 4.31. Схема двухходовой петлевой обмотки якоря при К/р, равном нечетному числу,
с уравнительными соединениями
Рис. 4.32. Схема простой волновой обмотки якоря, z = 17, К= 51, и„ = 3
Рис. 4.33. Схемы волновых несимметричных обмоток якорей:
а-обмотка с «мертвой» секцией, г = 18, К=П, 2/> = 4; б - искусственно замкнутая обмотка, z=18,
*=18, 2р = 4
Шаг по коллектору простой волновой обмотки (рис. 4.32) равен ук = (К + 1) /р (при знаке «+» обмотка получается с перекрещивающимися лобовыми частями, поэтому знак «—» в формуле стоит как основной). Если ук не равен целому числу, то обмотка не может быть выполнена симметричной. В отдельных машинах, например в широко распространенных машинах с 2р = 4, при четном z или четном цп иногда выполняют несимметричную волновую обмотку с «мертвой» секцией (рис. 4.33, а). Коллектор такой
машины содержит на одну пластину меньше, чем число элементарных пазов или число всех секций в обмотке. При К > 100 несимметрия в таких машинах практически не сказывается.
При ук, не равном целому числу, возможно также применение искусственно замкнутой волновой обмотки (рис. 4.33, б), в которой число секций на единицу больше чисел z3 и К. Секция этой обмотки, для которой «нет места» в пазах якоря, вырождается в соединительный проводник, замыкающий ко-
Рис. 4.34. Схема и последовательность укладки двуххордовой обмотки якоря, г = 9, 2р = 2,
К=9: а —схема обмотки; б - последовательность укладки витков в пазы якоря
нец последней секции с началом первой секции обмотки.
В машинах специальных назначений находят применение сложные волновые обмотки с т > 1. Для них уу. = (К + т)/2р. Число параллельных ветвей сложной волновой обмотки 2а ~ 2т. В них так же как и в сложных петлевых обмотках, необходима установка уравнительных соединений второго рода.
В ряде машин средней мощности для снижения тока в параллельных ветвях и во избежание необходимости установки уравнительных соединений применяют комбинированную, так называемую лягушачью обмотку, катушки которой состоят из секций волновой и петлевой обмоток и с каждой пластиной коллектора соединены секции как петлевой, так и волновой обмотки.
Таким образом, в пазах якоря размещаются как бы две самостоятельные обмотки — волновая и петлевая. Число параллельных ветвей этих обмоток должно быть одинаковым, поэтому волновая обмотка должна быть сложной. Число параллельных ветвей лягушачьей обмотки в 2 раза больше, чем петлевой для данной машины.
Уравнительные соединения в комбинированных обмотках не требуются, так как секции волновой обмотки играют роль уравнительных соединений для петлевой обмотки, а секции петлевой — уравнительных соединений сложной волновой. Благодаря этому лягушачья обмотка нашла распространение несмотря на технологическую сложность изготовления ее катушек.
Укладка обычных двухслойных обмоток якорей не может быть механизирована из-за необходимости подъема шага на заключительной стадии этой операции. Поэтому в якорях, предназначенных для механизированной укладки, применяют несколько измененные схемы, например двуххордовую обмотку (рис. 4.34).
 |
|
|
|