в каком соотношении находятся токи якоря и возбуждения двигателя

§34. Схемы электродвигателей и их характеристики

Свойства электродвигателей постоянного тока определяются в основном способом включения обмотки возбуждения. В зависимости от этого различают электродвигатели:

с независимым возбуждением: обмотка возбуждения питается от постороннего источника постоянного тока (возбудителя или выпрямителя) ;

с параллельным возбуждением: обмотка возбуждения подключена параллельно обмотке якоря;

с последовательным возбуждением: обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря;

со смешанным возбуждением: он имеет две обмотки возбуждения, одна подключена параллельно обмотке якоря, а другая — последовательно с ней.

Все эти электродвигатели имеют одинаковое устройство и отличаются лишь выполнением обмотки возбуждения. Обмотки возбуждения указанных электродвигателей выполняют так же, как у соответствующих генераторов.

Электродвигатель с независимым возбуждением. В этом электродвигателе (рис. 125, а) обмотка якоря подключена к основному источнику постоянного тока (сети постоянного тока, генератору или выпрямителю) с напряжением U, а обмотка возбуждения — к вспомогательному источнику в напряжением U_B. В цепь обмотки возбуждения включен регулировочный реостат R_рв, а в цепь обмотки якоря — пусковой реостат R_П. Регулировочный реостат служит для регулирования частоты вращения якоря двигателя, а пусковой — для ограничения тока в обмотке якоря при пуске. Характерной особенностью электродвигателя является то, что его ток возбуждения I_в не зависит от тока I_я в обмотке якоря (тока нагрузки). Поэтому, пренебрегая размагничивающим действием реакции якоря, можно приближенно считать, что и поток двигателя Ф не зависит от нагрузки. При этом условии согласно формулам (63′) и (65) получим, что зависимости электромагнитного момента М и частоты вращения п от тока I_я будут линейными (рис. 126, а). Следовательно, линейной будет и механическая характеристика двигателя — зависимость п (М) (рис. 126,б).

Рис. 125. Принципиальные схемы электродвигателей с независимым (а) и параллельным (б) возбуждением

Рис. 126. Характеристики электродвигателей с независимым и параллельным возбуждением: а — скоростные и моментная; б — механические; в — рабочие

значениям R_п1, R_п2 и R_п3. Чем больше сопротивление R_п, тем больший угол наклона имеет реостатная характеристика, т. е. тем она мягче.

При нагрузке на валу, близкой к номинальной, электродвигатель в случае разрыва цепи возбуждения остановится, так как электромагнитный момент, который может развить двигатель при значительном уменьшении магнитного потока, уменьшается [см. формулу (63′)] и станет меньше нагрузочного момента на валу. В этом случае так же резко увеличивается ток I_я [так как в формуле (64) э. д. с. Е будет равна нулю], и машина должна быть отключена от источника питания.

Следует отметить, что частота вращения n₀ соответствует идеальному холостому ходу, когда двигатель не потребляет из сети электрической энергии и его электромагнитный момент равен нулю. В реальных условиях в режиме холостого хода двигатель потребляет из сети ток холостого хода I₀, необходимый для компенсации внутренних потерь мощности (см. § 25), и развивает некоторый момент М₀, требуемый для преодоления сил трения в машине. Поэтому в действительности частота вращения при холостом ходе меньше nо.

Зависимость частоты вращения n и электромагнитного момента М от мощности Р₂ (рис. 126, в) на валу двигателя, как следует из рассмотренных соотношений, является линейной. Зависимости тока обмотки якоря I_я и мощности Р₁ от Р₂ также практически линейны. Ток I_я и мощность Р₁ при Р₂ = 0 представляют собой ток холостого хода I₀ и мощность Р₀, потребляемую при холостом ходе. Кривая к. п. д. имеет характер, общий для всех электрических машин (см. § 37).

Электродвигатель с параллельным возбуждением. В этом электродвигателе (см. рис. 125, б) обмотки возбуждения и якоря питаются от одного и того же источника электрической энергии с напряжением U. В цепь обмотки возбуждения включен регулировочный реостат R_рв, а в цепь обмотки якоря — пусковой реостат R_п. В рассматриваемом электродвигателе имеет место, по существу, раздельное питание цепей обмоток якоря и возбуждения, вследствие чего ток возбуждения I_в не зависит от тока обмотки якоря I_в. Поэтому электродвигатель с параллельным возбуждением будет иметь такие же характеристики, как и двигатель с независимым возбуждением. Однако двигатель с параллельным возбуждением работает нормально только при питании от источника постоянного тока с неизменным напряжением.

При питании электродвигателя от источника с изменяющимся напряжением (генератор или управляемый выпрямитель) уменьшение питающего напряжения U вызывает соответствующее уменьшение тока возбуждения I_в и магнитного потока Ф, что приводит к увеличению тока обмотки якоря I_я [см. формулу (66) ]. Это ограничивает возможность регулирования частоты вращения якоря путем изменения питающего напряжения U. Поэтому электродвигатели, предназначенные для питания от генератора или управляемого выпрямителя, должны иметь независимое возбуждение.

Электродвигатель с последовательным возбуждением. Для ограничения тока при пуске в цепь обмотки якоря включен пусковой реостат R_п (рис. 127, а), а для регулирования частоты вращения

Рис. 127. Принципиальная схема электродвигателя с последовательным возбуждением (а) и зависимость его магнитного потока Ф от тока Iя в обмотке якоря (б)

Рис. 128. Характеристики электродвигателя с последовательным возбуждением: а — скоростные и моментная; б — механические; в — рабочие

параллельно обмотке возбуждения может быть включен регулировочный реостат R_рв. Характерной особенностью этого электродвигателя является то, что его ток возбуждения I_в равен или пропорционален (при включении реостата R_рв) току обмотки якоря I_я, поэтому магнитный поток Ф зависит от нагрузки двигателя (рис. 127,б).

Электромагнитный момент М при увеличении тока I_я будет резко возрастать, так как в этом случае увеличивается и магнитный поток Ф, т. е. момент М будет пропорционален току I_я. Поэтому при токе I_я, меньшем (0,8-0,9) I_ном, скоростная характеристика имеет форму гиперболы, а моментная — параболы.

При токах I_я > I_ном зависимости М и п от I_я линейны, так как в этом режиме магнитная цепь будет насыщена и магнитный поток Ф при изменении тока I_я меняться не будет.

Механическая характеристика, т. е. зависимость п от М (рис. 128,6), может быть построена на основании зависимостей n и М от I_я. Кроме естественной характеристики 1, можно путем включения в цепь обмотки якоря реостата с сопротивлением R_п получить семейство реостатных характеристик 2, 3 и 4. Эти характеристики соответствуют различным значениям R_п1, R_п2 и R_п3; при этом чем больше R_п, тем ниже располагается характеристика. Механическая характеристика рассматриваемого двигателя мягкая и имеет гиперболический характер. При малых нагрузках магнитный поток Ф сильно уменьшается, частота вращения n резко возрастает и может превысить максимально допустимое значение (двигатель идет вразнос). Поэтому такие двигатели нельзя применять для привода механизмов, работающих в режиме холостого хода и при небольшой нагрузке (различные станки, транспортеры и пр.). Обычно минимально допустимая нагрузка для двигателей большой и средней мощности составляет (0,2-0,25) I_ном. Чтобы предотвратить возможность работы двигателя без нагрузки, его соединяют с приводным механизмом жестко (зубчатой передачей или глухой муфтой); применение ременной передачи или фрикционной муфты недопустимо.

Несмотря на указанный недостаток, двигатели с последовательным возбуждением широко применяют, особенно там, где имеют место изменения нагрузочного момента в широких пределах и тяжелые условия пуска: во всех тяговых приводах (электровозы, тепловозы, электропоезда, электрокары, электропогрузчики и пр.), а также в приводах грузоподъемных механизмов (краны, лифты и пр.). Объясняется это тем, что при мягкой характеристике увеличение нагрузочного момента приводит к меньшему возрастаний тока и потребляемой мощности, чем у двигателей с независимым и параллельным возбуждением; поэтому двигатели с последовательным возбуждением лучше переносят перегрузки. Кроме того, эти двигатели имеют большой пусковой момент, чем двигатели с параллельным и независимым возбуждением, так как при увеличении тока обмотки якоря при пуске соответственно увеличивается и магнитный поток.

Если принять, например, что кратковременный пусковой ток может в 2 раза превышать номинальный рабочий ток машины, и пренебречь влиянием насыщения, реакцией якоря и падением напряжения в цепи его обмотки, то в двигателе с последовательным возбуждением пусковой момент будет в 4 раза больше номинального (в 2 раза увеличиваются и ток, и магнитный поток), а в двигателях с независимым и параллельным возбуждением — только в 2 раза больше. В действительности из-за насыщения магнитной цепи магнитный поток не увеличивается пропорционально току, но все же пусковой момент двигателя с последовательным возбуждением при прочих равных условиях будет значительно больше пускового момента такого же двигателя с независимым или параллельным возбуждением.

Электродвигатель со смешанным возбуждением. В этом электродвигателе (рис. 129, а) магнитный поток Ф создается в результате совместного действия двух обмоток возбуждения — параллельной (или независимой) и последовательной, по которым проходят токи возбуждения I_в1 и I_в2 = I_я. Поэтому

Ф_посл — магнитный поток последовательной обмотки, зависящий от тока I_я;

Ф_пар — магнитный поток параллельной обмотки, который не зависит от нагрузки (определяется током возбуждения I_в1).

Механическая характеристика электродвигателя со смешанным возбуждением (рис. 129,б) располагается между характеристиками двигателей с параллельным (прямая 1) и последовательным (кривая 2) возбуждением. В зависимости от соотношения магнитодвижущих сил параллельной и последовательной обмоток при номинальном режиме можно приблизить характеристики двигателя со смешанным возбуждением к характеристике 1 (кривая 3 при малой м. д. с. последовательной обмотки) или к характеристике 2
(кривая 4 при малой м. д. с. параллельной обмотки). Достоинством двигателя со смешанным возбуждением является то, что он, обладая мягкой механической характеристикой, может работать при холостом ходе, когда Ф_посл = 0. В этом режиме частота вращения его якоря определяется магнитным потоком Ф_пар и имеет ограниченное значение (двигатель не идет вразнос).

Рис. 129. Принципиальная схема электродвигателя со смешанным возбуждением (а) и его механические характеристики (б)

Источник

Машины постоянного тока

Для I в = 0,4 А : 1) I я =14 А. 2) U я = 131,6 В.

Для I в = 0,2 А : 3) I я = 12А. 4) U я = 102,8 В.

Электродвижущую силу генератора определяем по характеристике холостого хода рис.9.12:

а) при I В =0,4 А ЭДС Еa= 140 В;

б) при I В =0,2 А ЭДС Е б = 120 В.

Ток якоря определяем по закону Ома:

a) I я,а =E а /(r н +r я )=140/(9,44+0,6)=14 A;

б) I я,б =E б /(r н +r я )=120/(9,4+0,6) =12 А.

Напряжение генератора меньше ЭДС на падение напряжения в обмотке якоря:

U Дв =U ном – I П r П =U ном – U нмо r П /(r я +r П )=U ном – U ном 9r я /(r я +9r я )=U ном – 9U ном /10=U ном /10

Момент, развиваемый двигателем при пуске, равен

При пуске вхолостую двигатель пойдет в ход и разгонится до частоты вращения, примерно равной частоте вращения идеального холостого хода, так как по мере разбега двигателя вследствие уменьшения тока в пусковом реостате напряжение на обмотке якоря и, следовательно, на обмотке возбуждения будет увеличиваться и к концу разбега будет близко к номинальному.

1) r я =1,0 Ом. 2) r я =0,125 Ом. 3) r п =0,3775 Ом. 4) r п =0,44 Ом.

Потери в обмотке якоря при номинальной нагрузке равны

Сопротивление пускового реостата определяем по закону Ома

r П =U ном /I ном – r я =200/2,5∙200 — 0,0625 = 0,3775 Ом. Ответ: 3.

В каком соотношении находятся ЭДС обмотки якоря двигателя при его работе в точках /, 2, 3, 4 характеристик, изображенных на рис. 9.43? Характеристика, на которой расположена точка 2, является естественной. Указать правильный ответ.

Электродвижущая сила, возникающая в обмотке якоря двигателя,

E=k e Фn=U – I я (r я +r Д ).

Из взаимного расположения характеристик видно, что характеристика, на которой расположена точка 1, соответствует ослабленному магнитному потоку двигателя; характеристика, на которой расположена точка 3,— реостатная (в цепи якоря включен добавочный резистор); характеристика, на которой расположена точка 4, имеем место при пониженном напряжении на обмотке якоря двигателя; например в системе Г—Д:

Е 1 =U ном – I я r я Е 2 =U ном – I я r я =k e Фn 2 E 3 =U ном – I ном( r я + r Д )= k e Фn 3

Е 4 =U′ – I я r я =n′ 0 U ном /n 0 – Iяrя=k e Фn 1

Что произойдет при обрыве обмотки возбуждения двигателя постоянного тока с пара.ллельным возбуждением, если он работает: а) с номинальным моментом на валу

а) При номинальном моменте на валу:

1) сгорят предохранители, и двигатель остановится;

2) если предохранители не сгорят, двигатель остановится.

б) При работе вхолостую:

3) сгорят предохранители;

4) если предохранители не сгорят, двигатель остановится;

5) если предохранители не сгорят, частота вращения вигателя начнет увеличиваться и двигатель может пойти вразнос.

Если допустить, что частота вращения двигателя вследствие инерции якоря в течение времени после обрыва обмотки и исчезновения тока возбуждения практически не изменится, то справедливо следующее.

До обрыва ЭДС двигателя составляла:

а) при работе двигателя с номинальным моментом иа валу

Е ном =U ном – I я,ном r я =(0,85 — 0,95) U ном ;

Для случая б) ток увеличится в несколько большей степени, так как

Момент, развиваемый двигателем при обрыве в цепи обмотки возбуждения, равен

М=k М ФI я =k М (0,03 — 0,05)Ф ном (7—18) I я,ном =(0,21— 0,9)М ном

Во втором случае при отсутствии момента на валу частота вращения двигателя начнет увеличиваться и может достичь недопустимого значения – двигатель пойдет вразнос:

n 0 =U ном /k е Ф ном ; n′ 0 =U ном /k е (0,03 — 0,05)Ф ном ;

1) 1 Ом. 2) 0,75 Ом. 3) 0,6 Ом. 4) не достаточно условий.

Уравнение естественной характеристики имеет вид:

Уравнение искусственной характеристики

Тогда ∆ n е / ∆ n И = ( r я + r В )/ ( r я + r В +r Д )

Из отношения ∆n е к ∆n И на искусственной характеристике а, например для тока

Из отношения ∆n е к ∆n И на искусственной характеристике а, например для тока

Р ном = 9 кВт; n ном =900 об/мин; U ном =220 B; I ном =50 А; r я +r в =0,338+0,062=0,4 Ом. Естественная скоростная характеристика изображена на рис. 9.67. Указать неправильный ответ. 1) n а =860 об/мин. 2) Е а =160 В. 3) n б =420 об/мин. 4) Е б =100 В.

Решение 9-67. Электродвижущая сила якоря равна:

Е а =U ном – I я( r я + r В +r Д )]= 220 — 25 (0,4 + 2) = 160 В ;

Уравнение электромеханической, естественной характеристики имеет вид

n е =[U ном – I я( r я + r В )]/ k e Ф

n И =[U ном – I я( r я + r В +r Д )]/ k e Ф

Тогда из отношения уравнений для естественной и искусственной характеристик можно получить

n И = n е [U ном – I я( r я + r В +r Д )] / [U ном – I я( r я + r В )].

При I я = 0,5 I ном частота вращения на естественной характеристике (см. рис. 9.67) равна

n е = 1,25n ном = 1,25∙900 = 1125 об/мин ;

=1125∙ 160/(220 – 25 ∙0,4)=860 об/мин.

При токе I я = I ном имеем n е = n ном = 900 об/мин;

n б =n И = n е Е б / [U ном – I ном( r я + r В )]=900 ∙100/(220 – 50 ∙0,5)=450 об/мин.

1) 230 В. 2) 240 В. 3) 220 В. 4) 250 В.

Электродвижущая сила генератора при нагрузке 20 А равна

При холостом ходе генератора нагрузки на валу двигателя не будет, его частота вращения и, следовательно, частота вращения генератора будут равны примерно частоте вращения магнитного потока асинхронного двигателя n=n 0 =1000 об/мин; определим ЭДС генератора:

при нагрузке E= k e Фn ном = ke Ф ∙920 = 230 В;

при холостом ходе E 0 = k e Фn 0 = ke Ф∙1000 ;

из отношения Е 0 к Е следует:

Е 0 = E n 0 / n 0 = 230∙1000/920 = 250 В.

Валы двух одинаковых двигателей постоянного тока Д 1 и Д 2 с независимым возбуждением с помощью кулачковых муфт К 1 и К 2 соединены с валом производственного механизма ПМ (рис. 9.74). Якоря двигателей соединены последовательно и включены в сеть с напряжением, в 2 раза большим номинального напряжения двигателей. Двигатели нагружены номинальным моментом и вращаются с номинальной частотой вращения. Как изменятся частоты вращения двигателей, если у муфты К 2 срежется шпонка и вал двигателя Д 2 потеряет связь с механизмом? Указать правильный ответ.

1) Частота вращения обоих двигателей уменьшится.

2) Частота вращения обоих двигателей увеличится.

3) Оба двигателя остановятся.

В условиях нормальной работы токи якорей равны:

Моменты, развиваемые двигателями, также были равны:

Момент сопротивления распределялся поровну на каждый двигатель:

М С,Д1 =М С,Д2 = М=М С /2. Как только вал двигателя Д 2 потеряет механическую связь с механизмом, момент сил сопротивления на его валу исчезнет и его частота

вращения, как это вытекает из уравнения движения

Одновременно будет увеличиваться его ЭДС

I я =(2U ном – E Д2 )/2r я =0,

Таким образом, двигатель Д 2 будет вращаться с частотой, примерно в 2 раза большей частоты вращения идеального холостого хода. Ответ: 4.

Причинами использования в качестве двигателей электропровода двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением, а не с параллельным являются: а) возможность длительной их работы с номинальным моментом при длительном снижении напряжения в сети постоянного тока, б) независимость пускового момента от напряжения сети.

Два двигателя постоянного тока, один с последовательным, другой с параллельным возбуждением, имеют следующие паспортные данные:

Определить ток в цепи якоря, частоту вращения двигателей при моменте сил

Двигатель с последовательным возбуждением: 4) I я =160 А. 5) n=547 об/мин.

Решение 9-91. Сопротивление обмотки якоря

Двигатель с последовательным возбуждением. Сопротивление обмотки последовательного возбуждения

r В = 0,5 r я =0,5∙0,137 =0,0685 Ом

при номинальном напряжении

при пониженном напряжении

Значение частоты вращения при U= 0,6 U ном можно определить из соотношения ЭДС

Е ном =U ном – I я,ном (r я + r В ) = k e Фn 1 = 440 — 160 (0,137+0,0685) = 407 В;

Пусковой, момент при U= U ном

М п,ном =k М Ф ном I′ я,п

М′ п =k е Ф ном I я,п

так как ток возбуждения пропорционален напряжению сети. Магнитный поток, соответствующий этой МДС, определяется из кривой Ф=(Iw) (см. рис. 9.91):

Ток якоря при U= 0,6U ном определяется из выражения

М С = М ном =k е Ф′ I′ я = k е Ф ном I я,ном ;

I′ я = I я,ном Ф ном /Ф′=160/0,7=230 А.

Значение частоты вращения определяется из соотношения ЭДС:

Е ном =U ном – I я,ном r я = k е Ф ном n ном = 440 – 160∙0,137 = 418 В;

Е′ =0,6U ном – I′ я r я = k е Ф′ n′=0,6∙440 – 230∙ 0,137 ==232,5 В ;

n′= n ном E′ Ф ном /E ном Ф′=960 ∙232,5/(418 ∙0,7)=762 об/мин

Источник

Основные уравнения двигателя постоянного тока (ДПТ)

В этой статье описаны основные формулы, величины и их обозначения которые относятся ко всем двигателям постоянного тока.

В результате взаимодействия I_я тока якоря в проводнике L обмотки якоря с внешним магнитным полем возникает электромагнитная сила создающая электромагнитный момент М который приводит якорь во вращение с частотой n.

Противо ЭДС двигателя E_я

При вращении якоря пазовый проводник пресекает линии поля возбуждения с магнитной индукцией B и в соответствии с явлением электромагнитной индукции в проводнике наводится ЭДС E_я направленная навстречу I_я. Поэтому эта ЭДС называется противо ЭДС и она прямо пропорциональна Ф магнитному потоку и частоте вращения n.

C_e — постоянный коэффициент определяемой конструкцией двигателя.

Применив второй закон Кирхгофа получаем уравнение напряжения двигателя.

где ∑R — суммарное сопротивления обмотки якоря включающая сопротивление :

Ток якоря I_я

Выразим из формулы 2 ток якоря.

Частота вращения якоря

Из формул 1 и 2 выведем формулу для частоты вращения якоря.

Электромагнитная мощность двигателя

Электромагнитный момент

где: ω = 2*π*f — угловая скорость вращения якоря, C_м — постоянный коэффициент двигателя (включает в себя конструктивные особенности данного двигателя)

Момент на валу двигателя, т.е. полезный момент, где М₀ момент холостого хода;

Источник

Якорные обмотки и обмотки возбуждения

Дополнительно по теме

СХЕМЫ ЯКОРНЫХ ОБМОТОК МАШИН ПЕРЕМЕННОГО ТОКА И ОБМОТОК ВОЗБУЖДЕНИЯ СИНХРОННЫХ МАШИН

Якорные обмотки машин переменного тока

1. Общая характеристика якорных обмоток.

Катушки обмотки укладываются в пазы, выштампованные в сердечнике (магнитопроводе) якоря.

Витком обмотки называются два активных проводника, в которых индуктируется э. д. с, уложенных в два паза и последовательно соединенных друг с другом. Проводники, соединяющие активные проводники друг с другом, называют лобовыми частями обмотки.

Катушка представляет собой несколько последовательно соединенных витков, расположенных в одних и тех же пазах и имеющих общую изоляцию от стенок паза. Катушка может состоять из одного витка,

Прямолинейные части катушек, которые укладываются в пазы, называются пазовыми частями или катушечными сторонами.

Катушечной группой называют катушки одной фазы обмотки, расположенные в соседних пазах (и, как правило, последовательно соединенные друг с другом).

Катушки или катушечные группы соединяют в параллельную ветвь, под которой понимается цепь последовательно включенных катушек обмотки фазы, присоединяемых к ее внешним зажимам. Параллельная ветвь может состоять из нескольких или одной катушечной группы (или даже из одной катушки). Параллельные ветви образуются таким образом, чтобы как активные, так и индуктивные сопротивления всех ветвей были одинаковыми, а их э. д. с. в каждый момент времени совпадали по величине и направлению.

Часть окружности сердечника, приходящаяся на пазы, занятые катушечными сторонами одной катушечной группы, называется фазной зоной обмотки. Ширину фазной зоны выражают в электрических градусах основной гармонической по углу, соответствующему указанной части окружности.

Полюсным делением называют дугу окружности сердечника якоря, приходящуюся на один полюс основной гармонической поля.

Симметричная обмотка характеризуется тем, что э. д. с, наведенные во всех фазах обмотки, равны по величине, а э. д. с, наведенные в каждой паре соседних фаз, смещены во времени на один и тот же угол.

Обмотка переменного тока характеризуется:

а) числом пар полюсов p, на которое она выполнена;

в) числом пазов на полюс и фазу

г) шагом катушки (обмотки) у;

д) числом а параллельных ветвей фазы;

е) числом последовательно включенных витков w в параллельной ветви;

Рис. 16-10. Однослойная (а) и двухслойная (б) обмотки.

2. Классификация обмоток.

Обмотки могут быть классифицированы по ряду важных признаков, определяющих их электромагнитные, конструктивные и технологические свойства:

3. Форма пазов сердечников.

В сердечниках для укладки обмотки применяются полузакрытые, полуоткрытые и открытые пазы (рис. 16-18).

У полузакрытых пазов ширина шлица несколько больше диаметра изолированного провода, из которого намотана мягкая катушка обмотки. Полузакрытые пазы применяются в электрических машинах мощностью примерно до 100 кВт.

У полуоткрытых пазов ширина шлица несколько больше половины ширины паза. Такие пазы применяются для машин мощностью 100-400 кВт и напряжением до 550 В, имеющих жесткую обмотку, каждая катушка которой подразделяется на две конструктивно самостоятельные части.

Открытые пазы применяются обычно в высоковольтных машинах (3300 В и выше), обмотки которых состоят из жестких катушек, полностью изолированных до укладки в пазы.

Ширина шлица паза влияет на свойства машины и определяется как из расчетных соображений, так и в зависимости от конструкции катушки.

4. Принцип составления схемы обмютки.

Составление схемы обмотки или распределение пазов по фазам удобно производить с помощью звезды векторов пазовых э. д. с. обмотки. Пусть, например, нужно распределить пазы по фазам трехфазной обмотки (m=3), имеющей число полюсов 2p=8 и уложенной в сердечник с числом пазор Z = 48. Сдвиг по фазе э. д. с. проводников, расположенных в соседних пазах, равен:

В каждом секторе звезды рис. 16-11, а имеется q лучей, на которых располагаются векторы пазовых э. д. с. Двум полюсным делениям, или 360 эл. град, соответствуют 6q пазов, а значит, и 6q векторов звезды. Следовательно, в пределах одного полюсного деления каждой фазе соответствуют q пазов, расположенных в пределах угла 60 эл. град. Такие обмотки называют обмотками с 60-градусной фазной зоной. Помимо обмоток с 60-градусной фазной зоной встречаются трехфазные обмотки со 120-градусной фазной зоной, а также обмотки с неравновеликими фазными зонами. Однако наиболее употребительными являются обмотки с 60-градусной фазной зоной, имеющие максимальный коэффициент распределения для основной гармонической магнитного поля или н. с.

Рис. 16-11. Звезда векторов пазовых э. д. с. обмотки: Z=48, 2р=8.

Рис. 16-12. Схема однослойной концентрической трехплоскостной обмотки: Z=48, 2р=8, m=3, q=2.

5. Однослойные обмотки.

При последовательном включении всех катушечных групп фазы она имеет одну параллельную ветвь (а=1). Максимально возможное число параллельных ветвей равно числу катушечных групп фазы (амакс=р). При числе (и не являющемся простым числом) возможно последовательно-параллельное включение катушечных групп, при котором 1 1). Полное число катушечных групп трехфазной обмотки 6р. Число «чередований» всей обмотки 6р/d. (При b = 0 обмотка состоит только из «больших» групп по одной катушке в каждой).

Условия симметрии обмотки:

1. 2p/d равно целому числу;

2. d/m равно дробному числу (знаменатель дробности d не должен быть кратен числу фаз).

Максимальное число параллельных ветвей обмотки фазы амакс = 2р/d Любое возможное меньшее число параллельных ветвей а определяется из условия: 2p/ad равно целому числу.

Способ составления схемы дробной обмотки по звезде векторов катушечных э. д. с. при больших числах d оказывается громоздким. Предложены другие способы составления схемы обмотки. Один из простых способов заключается в следующем.

1. Определяются числа катушек в «малой» группе b и в «большей» группе b+1.

2. Записывается ряд из с чисел:

Каждое дробное число заменяется ближайшим большим целым числом и в результате получается ряд из с чисел:

Этот ряд чисел указывает номера «больших» групп в порядке следования катушечных групп всех фаз вдоль окружности сердечника для одного «чередования» обмотки.

4. Составляются схемы обмоток фаз. В одну фазу включается каждая третья катушечная группа. Соседние катушечные группы включаются встречно.

Пример. Z=57, 2р=8; m=3; (b=2; c=3; d=8).

Число катушечных групп в первоначальной обмотке

Число катушек в «малых» группах

Номера «больших» катушечных групп в одном чередовании определяются рядом чисел

после округления дробных чисел до ближайших больших целых чисел: 3; 6; 8.

Число «чередований» всей обмотки

Распределение катушечных групп вдоль окружности якоря (цифра указывает число катушек в катушечной группе; чертой разделены «чередования» ):

22322323 | 22322323 | 22322323.

9. Двухслойные волновые обмотки с дробным числом q.

Применяются в основном для статоров мощных синхронных гидрогенераторов в тех случаях, когда по некоторым соображениям, главным образом экономическим и технологическим, они более целесообразны, чем петлевые обмотки с дробным числом q. При знаменателе дробности d=2 они применяются также для роторов асинхронных двигателей с контактными кольцами, когда один штамп используется для изготовления листов сердечников двигателей с различными числами полюсов, при одном из которых число q оказывается дробным. Двухслойные волновые обмотки с дробным числом q выполняются стержневыми.

Условия симметрии и способы составления параллельных ветвей для волновой дробной обмотки такие же, как и для петлевой дробной обмотки (см. п. 8).

Схема обмотки может быть составлена при помощи звезды катушечных э. д. с. Первый частичный шаг у1 не может быть равен t. Его выбирают либо укороченным (у1 t).

В обмотках гидрогенераторов обычно отношение у1/t при у1

Источник