Лекції по електромеханічним пристроям комп'ютеризованих систем - файл n6.doc

Лекції по електромеханічним пристроям комп'ютеризованих систем
скачать (471.1 kb.)
Доступные файлы (8):
n1.doc557kb.20.12.2008 03:08скачать
n2.doc206kb.11.04.2004 00:13скачать
n3.doc297kb.02.06.2004 11:01скачать
n4.doc267kb.11.04.2004 00:23скачать
n5.doc244kb.11.04.2004 01:21скачать
n6.doc283kb.11.04.2004 00:18скачать
n7.doc299kb.11.04.2004 01:19скачать
n8.doc254kb.11.04.2004 01:23скачать

n6.doc

Глава 2.9. Якорні обмотки та ЕРС машин постійного струму

2.9.1. Будова і основні елементи обмоток
На даний час використовуються такі типи обмоток:

1)проста петлева, крок по колектору ;

2)проста хвильова, крок по колектору ;

3)складна петлева, крок по колектору ;

4)складна хвильова, крок по колектору .

Прості обмотки створюють тільки одну замкнету на себе систему провідників, а складні обмотки вміщують кілька таких систем. Основним елементом обмотки якоря є секція.

Секцією зветься найменша частина обмотки якоря, яка у загальному випадку складається з кількох витків, виводи яких зєднуються з двома колекторними пластинами. На рис.2.9.1 показана секція простої петлевої обмотки, яка характеризується тим, що початок та кінець кожної секції зєднуються з двома рядом розміщеними колекторними пластинами.



Якщо розгорнути барабанний якір, то проста петлева обмотка має вигляд рис.2.9.2.

Секція якоря рис.2.9.1 має дві активні сторони: верхню 1 та нижню 2. Їх розміщення у пазу показане на рис.1. ЕРС, що наводяться в кожній з активних сторін секцій, повинні складатись. Тому сторони секцій розміщують під полюсами різної полярності на відстані , яка дорівнює або приблизно дорівнює полюсній ділянці (рис.3)

,

де D – диаметр якоря; 2р – кількість головних полюсів ЕМ.



Скорочення першого частинного кроку, або його збільшення призводять до зменшення магнітного потоку на величину заштрихованої площі (рис.2.9.3). При цьому змешується ЕРС секції і відповідно гірше використовується мідь машини, тобто збільшуються витати міді. Основним типом обмотки є обмотка зі скороченим кроком () і тільки у маленьких ЕМ зустрічаються обмотки з повним кроком ().

Щоб не робити великої кількості пазів, обмотки якоря виконують двохшаровими. При цьому верхня активна сторона секції розміщується у верхній частині паза, а нижня сторона – у нижній (рис.2.9.1, рис.2.9.4). Перехід від площини однієї сторони до площини іншої сторони виконується посередині лобової частини секції шляхом ії вигибання. Верхня сторона секції відображується безперервними лініями, а нижня сторона – пунктирними лініями.



Початок кожної секції зєднують з тою ж колекторною пластиною, до якої увімкнений кінець попередньої секції. Таким чином обмотка отримується безперервною, а загальна кількість секцій S завжди дорівнює кількості колекторних пластин К:

S=K.

Тому що в один реальний паз вкладають по дві сторони секції, то кількість реальних пазів

ZP=S=K.

Іноді кількість реальних пазівзменшують у порівнянні з кількостю колекторних пластин К (робиться це з технологічних міркувань та для підвищення міцності зубців). Тоді в одному реальному пазу можуть розміщуватись кілька так званих елементарних пазів (рис.2.9.5). Елементарний паз –це умовний паз з двома активними сторонами, розміщеними один над одним. Один реальний паз може вміщувати у собі два, три і т.д. елементарних пазів.

При виконанні обмотки елементарний паз розглядається як самостійний паз: у дійсності схема обмотки, кількість секцій та інш. розраховуються по елементарних пазах. Роль реального паза складається лише у тому, що він обєднує кілька елементарних пазів. Тому кількість елементарних пазів

ZЕ=S=K.

Кількість реальних пазів дорівнює ZP=ZE/n, де n – кількість елементарних пазів в одному реальному.
2.9.2. Проста петлева обмотка

Простою петлевою зветься така обмотка, у якій початок та кінець кожної секції зєднуються з рядом розміщеними колекторними пластинами, тобто крок по коллектору

ук = 1.

У цьому випадку кількість паралельних гілок обмотки якоря 2а=2р, де 2р – кількість полюсів ЕМ.

Свою назву проста петлева обмотка отримала тому, що ії секція нагадує петлю.




Першим частинним кроком у1 обмотки якоря (рис.2.9.6) зветься відстань в елементаних пазах між активними сторонами однієї секції, виражене через кількість пазів (колекторних пластин). При розрахуку кількості пазів першого частинного крока вважається, що кожна активна сторона секції займає половину паза. Полюсна ділянка . Раніше ми довели, що . Тому отримуємо формули (тут враховуємо, що )

ціле число; ціле число.

Другим частинним кроком у2 (рис.2.9.6) обмотки якоря зветься відстань в елементаних пазах між кінцевою стороною попередньої секції та початковою строною наступної секції.

Результуючим кроком у (рис.2.9.6) обмотки якоря зветься відстань в елементаних пазах між двома верхними або нижними активними сторонами двох рядом розміщених послідовно зєднаних секцій.

Результуючий крок простої петлевої обмотки

.

Тут зчитується зправа наліво і тому береться зі знаком «мінус».

Розглянемо приклад простої петлевої обмотки для таких даних:





.


Порядок виконання обмотки (рис.2.9.7):

1.Спочатку виконують елементарні пази 1-12 і на них будують першу секцію (вона показана жирними лініями), знаючі величину . По боках від усіх пазів ззліва та зправа проводимо пунктирні лінії А та Б, які відстають від відповідних крайніх пазів на половину відстані між пазами.

2.Унизу показуємо колектор (кількість колекторних пластин K=ZE=12). Пластини колектора розміщуємо так, щоб отримати симетрію нижньої лобової частини першої секції.

3.В результаті ми сформували лобові частини першої секції. Після цього будуємо верхні лобові частини усіх секцій. Тому що усі секції однакові, лобові частини формуються шляхом проведення ліній, паралельних відповідним лініям лобової частини показаної жирними лініями першої секції.

Аналогично виконуються нижні лобові частини обмотки якоря.

4. Позначаємо полюсні ділянки (їх кількість дорівнює кількості головних полюсів 2р=4). На середині кожної полюсної ділянки розміщуємо один головний полюс.

5.Кількість щіток простої петлевої обмотки дорівнює кількості ії полюсів. Щітки розміщують таким чином, щоб вони знаходились на геометричній нейтралі, що відслідковується по верхнім сторонам секцій, розміщеним між пазами. Якщо секція зроблена симетричною, то щітки розміщуються точно по осі головних полюсів, замикаючі накоротко колекторні пластини секцій, сторони якої розміщені симетрично відносно середини полюса, коли ЕРС в них приблизно дорівнює нулю.



Як видно зі схеми рис.2.9.8, кожна колекторна пластина (а отже – кожна щітка) зєднується з двома кінцями секцій. Кінець однієї секції показаний безперервною лінією, а кінець іншої секції – пунктирною лінією. Вважаємо, що по кожному кінцю секцій протікає однаковий струм (напрямок струмів для режима генератора показаний стрілками). Тоді струм кожної окремої щітки складається зі струмів двох паралельних гілок і дорівнює 2. Кількість щіток однакової полярності дорівнює , і тому кількість паралельних гілок ЕМ дорівнює кількості полюсів

.

Або ще кажуть, що кількість пар паралельних гілок ЕМ дорівнює кількості пар полюсів

.

Струм якоря знімається зі щіток і дорівнює

.

Завдання 2.9.1. Накреслити у графічному режимі ЕОМ просту петлеву обмотку якоря ЕМ постійного струму при кількості полюсів та кількості елементарних пазів ZE = 14+N/2=ціле число.
2.9.3.Проста хвильова обмотка
Секція хвильової обмотки по формі нагадує хвилю; звідси і назва обмотки – хвильова. Вона характеризується тим, що при ії виконанні ми обходимо якір і відповідно колектор по колу, роблячі кроків по колектору. Величина кожного кроку по колектору (рис.2.9.9)

.

При цьому ми укладаємо під однойменними головними полюсами однаково розміщені послідовно зєднані секції. Таким чином за один обхід якоря укладаємо секцій. Після одного обхода якоря (і відповідно – колектора) ми повинні прийти до колекторної пластини, яка розміщена зправа або зліва від початкової (рис. 2.9.9). Тому секції наступного обхода зміщуються відносно секцій попереднього обходу на одиницю.


Для будь-якої обмотки первий частинний крок не змінюється і дорівнює приблизно полюсній ділянці , або у елементарних пазах

.

Крок по колектору розраховується з виражень

або бо .

Результуючий крок обмотки якоря дорявнює кроку по колектору

.

Відповіцдно другий частинний крок може бути розрахований по формулі

.

Розглянемо приклад першої хвильової обмотки при наступних даних:

; ; ;

; ;

; ;


Порядок виконання обмотки (рис.2.9.10):

1.Спочатку виконують елементарні пази 1-9. Унизу показуємо колектор (кількість колекторних пластин K=ZE=9). На пазах та на колекторі по величинах та креслять третю секцію (вона показана жирними лініями і повинна бути симметричною ). По боках від усіх пазів зліва та зправа проводимо пунктирні лінії, які відстають від відповідних крайніх пазів на половину відстані між пазами.

2.Потім чисто механічно проводимо паралельні лінії що відображують верхні лобові частини усіх секцій. Аналогично виконуються нижні лобові частини обмотки якоря.

3. Позначаємо полюсні ділянки (їх кількість дорівнює кількості головних полюсів 2р=4). На середині кожної полюсної ділянки розміщуємо один головний полюс.

4.Кількість щіток простої хвильової обмотки дорівнює кількості ії полюсів. Щітки розміщують таким чином, щоб вони знаходились на геометричній нейтралі, що відслідковується по верхнім сторонам секцій, розміщеним між пазами. Якщо секція зроблена симетричною, то щітки розміщуються точно по осі головних полюсів.

При виконанні простої хвильової обмотки усі секції, що знаходяться під полюсами однакової полярності, ми зєднуємо послідовно і цим обєднуємо першу гілку обмотки. Відповідно усі секції, що знаходяться під полюсами іншої полярності, також зєднуються послідовно і створюють другу гілку.

Таким чином, в простій хвильовій обмотці, незалежно від кількості полюсів, ми завжди маємо лише дві гілки

.

Відповідно кількості гілок ми могли б обмежитись накладенням на колектор тільки двох щіток, наприклад, П2 та Н1, бо усі щітки даної полярності зєднані короткозамкненими секціями між собою.Ці дві секції приймуть весь струм і тому їх площа повинна зрости удвічі. Тому звичайно використовують повний комплект щіток.

Завдання 2.9.2. Накреслити у графічному режимі ЕОМ просту хвильову обмотку якоря ЕМ постійного струму при кількості полюсів , кількості елементарних пазів ZE = 14+N/2=ціле число, кроці по колектору yK =(Z-1)/p=ціле число.

2.9.4.Складні обмотки
Складні або багатоходові обмотки можна розглядати як сукупність кількох (m=2, 3, …) простих обмоток.

Складною петлевою обмоткою зветься така, крок якої по колектору при , а кількість паралельних гілок (рис.2.9.11, рис.2.9.12). Такі ЕМ використовуються в схемах з низькою напругою та збільшеним струмом, наприклад, для живлення гальванічних ван.

Звичайно . Усі інші співвідношення залишаються без зміеи:

; ; ;

ціле число; ціле число;

.


Складною хвильовою обмоткою зветься така, в якій після одного обходу по колектору ми приходимо до колекторної пластини, що знаходиться на відстані від початкової пластини, рівній 2, 3, …,m колекторних пластин. В цьому випадку ми отримуємо m самостійниї простих хвильових обмоток, які у сукупності складають складну хвильову обмотку з кроком по колектору



та кількістю паралельних гілок .
2.9.5.Умови симетрії обмоток
ЕРС та внутрішні опори кожної паралельної гілки ЕМ повинні бути однаковими, інакше ідні гілки будуть нерівномірно завантажені струмом. Симетрія гілок досягається при виконанні умов:

1)кожна пара паралельних гілок повинна вміщувати однакову кількість секцій ціле число;

2)паралельні гілки повинні розміщуватись в однаковій кількості пазів ціле число;

3)паралельні гілки повинні розміщуватись симетрично в магнітном полі головних полюсів = ціле число.

2.9.6.Урівнювальні зєднання
Досвід показує, що навіть при повному виконанні умов симметрії, ЕРС ії окремих паралельних гілок неоднакова. Це пояснюється неоднаковістю повітряного проміжка, асиметрією розміщення щіток на колекторі, ексцентрісітетом якоря відносно осі обертання, роковинами (порожнечами) в литих станінах та інш.

Із-за нерівності ЕРС окремих паралельних гілок, в середині обмотки починає протікати вирівнювальний струм, який додатково навантажує обмотку та щітки. Це явище неможливо цілком подавити, але частково – можна.

Урівнювачі зєднують точки теоретично однакового потенціала і призначаються для розвантаження щіток від урівнювальних струмів. Урівнювальні струми замикаються в середині якорної обмотки без виходу на щітки. Урівнювачі розділяють на такі види:

1.Урінювачі 1-го роду зєднують точки однакового потенціалу в лобових частинах обмотки, або відповідні частини колектора. Такі точки можна знайти, якщо 2р>2. Урінювачі 1-го роду можна використовувати на простих петлевих оботках та складних петлевих та хвильових обмотках. Прості хвильові обмотки не мають точок рівного потенціалу, і у них урінювачі 1-го роду не використовують.

Досвід показує, що в ЕМ не потрібно виконувати повну кількість урівнювачів: достатньо мати хоча б один, а в великих ЕМ з тяжкими умовами роботи – два урівнювача на один реальний паз. Площа січення урінювальних проводів складає приблизно 25% від січення провода обмотки якоря.

2.Урінювачі 2-го роду зєднують точки однакового потенціалу в лобових частинах обмотки, або відповідні частини колектора складних обмоток з кількістю пар паралальних гілок . Такі складні обмотки являють собою кілька простих обмоток. Їх задача – вирівнювати несиметричність напруги по колектору. Складні петлеві обмотки повинні мати обидва види урівнювачів: 1-го роду та 2-го роду.

3.Урінювачі 3-го роду зєднують точки однакового потенціалу лобових частин обмотки та відповідні пластини колектора з однаковим потенціалом. При цьому щітка закорочує не всю секцію, а лише ії половину, що значно поліпшує комутацію. Урінювач 3-го роду показаний для однієї секції хвильової обмотки на рис.4.11 штрих-пунктирною лінією.
2.9.7.Позначення виводів обмоток машин постійного струму

Згідно стандартів у машинах постійного струму початок та кінець кожної обмотки позначають великою літерою з цифрами: для початку –1, для кінця – 2 (табл.2.9.1).

Таблиця 2.9.1. Найменування виводів обмоток.

Найменування виводів обмоток

Позначення виводів

Початок

Кінець

Обмотка якора

Я1

Я2

Паралельна обмотка збудження

Ш1

Ш2

Послідовна обмотка збудження

С1

С2

Обмотка додаткових полюсів

Д1

Д2

Компенсаційна обмотка

К1

К2

Незалежна обмотка збудження

Н1

Н2

Обмлтка особливого призначення

Щ1

О2


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации