Сложная петлевая обмотка

Общие положения. Сложную, или многоходовую, петлевую обмотку можно рассматривать как сочетание нескольких (пг = 2, 3...) простых петлевых обмоток. Такую обмотку называют также сложной параллельной. В рассматриваемой обмотке секции и коллекторные пластины m простых обмоток по окружности чередуются и для отвода тока из обмотки необходимо, чтобы ширина щеток была не меньше m коллекторных делений. Таким образом, m простых обмоток m-ходовой обмотки включаются с помощью щеток параллельно и количество параллельных ветвей сложной петлевой обмотки

2а = 2pm. (3-18)

Результирующий шаг по элементарным пазам и шаг по коллектору сложной петлевой обмотки

Шаги у_х и у_% = у — у_х определяются так же, как и для простой петлевой обмотки.

Сложная петлевая обмотка применяется в мощных машинах с большими токами якоря, и секции обмотки в этом случае являются одновитковыми.

Симметричная двухходовая двукратнозамкнутая петлевая обмотка. Рассмотрим особенности сложной петлевой обмотки на конкретном примере: m — 2, 2р = 4, Z = Z_b = S = К = 20, и_а = 1.

Рис. 3-24. Таблица соединений секционных сторон сложной петлевой обмотки, показанной на рис. 3-25

При этом 2а = 4 >2 = 8 и условия симметрии (3-5)—(3-7) соблюдаются. Заметим, что эти условия в сложной петлевой обмотке при т = 2 соблюдаются всегда, если К1р равно четному числу. Выберем шаги обмотки:

По известным значениям шагов построим таблицу соединений секционных сторон обмотки (рис. 3-24). При этом, начиная с пластины и секции /, обойдем все нечетные секции и вернемся к пластине 1, замкнув первый ход обмотки. Начав второй ход с пластины 2, обойдем все четные секции и снова вернемся к пластине 2, замкнув второй ход обмотки.

Таким образом, в рассматриваемом случае получаются две самостоятельные обмотки, которые соединяются параллельно с помощью щеток. Это обусловлено тем, что S = К является в данном случае четным числом. Такая обмотка называется двукратнозамкну-той. В общем случае кратность замыкания сложной петлевой обмотки t равна общему наибольшему делителю чисел т и К-

Схема рассматриваемой обмотки представлена на рис. 3-25.

На рис. 3-26 изображена звезда э. д. с. пазов или сторон секций, в которой векторы сдвинуты на угол

Построим в данном случае не векторную диаграмму э. д. с. секций, а диаграмму э. д. с. секционных сторон. Для этого будем складывать последовательно по ходу обмотки, согласно рйс. 3-24, э. д. с. секционных сторон. Так как по ходу обмотки э. д. с. нижних сторон секций вычитаются, они складываются с обратным знаком. В результате получим многоугольник э. д. с. (рис. 3-26), который состоит из четырех накладывающихся друг на друга многоу-

гольников, что. также указывает на наличие в обмотке восьми параллельных ветвей.

Уравнительные соединения. Для обеспечения равномерного распределения тока между ветвями каждого хода обмотки, показанной на рис. 3-25, следует выполнить рассмотренные в § 3-3 уравнители первого рода. Их шаг

является четным числом, и поэтому каждый уравнитель первого рода действительно будет соединять только пластины и секции одного хода обмотки (рис. 3-25).

Вместе с тем сложная петлевая обмотка нуждается также в так называемых уравнителях второго рода, которые

служат для выравнивания нагрузки между разными ходами сложной обмотки.

Каждая щетка (рис. 3-25) касается пластин разных ходов обмотки. Щеточный контакт не может быть вполне устойчивым, так как отдельные пластины несколько выступают по отношению к соседним и т. д. Поэтому условия контакта с пластинами разных ходов постоянно изменяются, что вызывает беспрерывное перераспределение тока нагрузки и пульсацию токов отдельных ходов об-

Рис. 3-26. Векторная диаграмма э. д. с. обмотки, изображенной на prfc. 3-25

мотки. Вместе с тем сильно колеблются также напряжения между соседними пластинами. Все это приводит к перегрузке отдельных участков щеток, их искрению и т. д.

Во избежание таких явлений необходимо соединить теоретически равнопотенциальные точки разных ходов обмотки уравнителями второго рода и таким образом осуществить их параллельное соединение внутри самой обмотки помимо или до щеточного контакта.

Как уже указывалось, две равнопотенциальные точки рассматриваемой обмотки удалены на одной стороне якоря на у_а = 10 пластин или элементарных пазов и принадлежат поэтому одному ходу обмотки. Вследствие этого в данном случае выполнение уравнителей второго рода на одной стороне якоря невозможно.

Из рассмотрения рис. 3-26 видно, что две равнопотенциальные точки разных ходов обмотки будут, например, соответствовать концу вектора /' (или началу вектора — 7") и началу вектора 2'. Это будут соответственно середина лобовой части секции / на стороне, противоположной коллектору, и коллекторная пластина 2. Эти две равнопотенциальные точки (рис. 3-25), а также другие аналогичные пары точек можно соединить уравнителями второго рода, проходящими между сердечником якоря и валом машины. В данном случае уравнители первого рода, принадлежащие разным ходам обмотки, выполняются на разных сторонах якоря, как показано на рис. 3-25, так как при этом р уравнителей второго рода можно заменить одним. Например, показанный на рис. 3-25 уравнитель второго рода для секций / и 2 служит также уравнителем второго рода для середины секции // и начала секции 12. В таком случае обычно выполняют только один уравнитель второго рода на (2.+■ -г- 3) р коллекторных пластин. Недостатком уравнителей, проходящих между сердечником якоря и валом, является их конструктивная сложность.

Иногда в машинах с тяжелыми условиями коммутации в двухходовых петлевых обмотках применяют также уравнители третьего рода. Их задача сводится к тому, чтобы при вращении коллектора щетка замыкала накоротко не сразу всю секцию, а сначала одну ее половину и затем другую.

Для этого необходимо середину одновитковой секции, расположенной на противоположной от коллектора стороне якоря, соединить с коллекторной пластиной, находящейся между началом и концом данной секции. В обмотке, показанной на рис. 3-25, такую роль выполняют уравнители второго роДа, т. е. они являются также одновременно уравнителями третьего рода. Как видно из рис. 3-25, при движении коллектора вправо щетка В1 сначала замкнет пластины /— 2 и тем самым левую половину секции 1, а затем пластины 2 — 3 и тем самым правую половину секции 1.

Уравнители третьего рода выполняют в таком количестве, чтобы коммутация всей обмотки происходила по полусекциям. Естественно, что уравнители третьего рода можно выполнять лишь в том случае, если соединяемые ими точки обмотки имеют равные потенциалы,

Несимметричные сложные петлевые обмотки. Рассмотрим двухходовую петлевую обмотку со следующими данными: m = 2, 2р = = 4, 2а = 8, Z = Z₃ = 5 = К = 18, у = у_к = +2, у_х = 4, у₂ = = —2. Так как К. — четное число, обмотка будет двукратнозамкну-той. Однако она не будет симметричной, так как условия (3-5) и (3-6) не выполняются. Заметим, что при m = 2 эти условия не выполняются, если К1р равно нечетному числу.

Последовательность соединений секций в этой обмотке представлена на рис. 3-27, а схема обмотки — на рис. 3-28.

Звезда э. д. с. секций и диаграмма э. д. с. рассматриваемой обмотки, построенные на основании рис. 3-27 и 3-28, изображены на рис. 3-29. При этом масштаб звезды э. д. с. в два раза меньше масштаба многоугольника э. д. с. То обстоятельство, что многоугольники э. д. с. на рис. 3-29 не совмещаются, также свидетельствует о несимметрии обмотки.

Равнопотенциальные точки этой обмотки имеют шаг

У^п==~р ⁼ Т ⁼ '

что следует также из рис. 3-29. Эти точки принадлежат разным ходам обмотки, и поэтому при соединении их получим уравнители второго рода, которые

в данном случае распо- _мш f"7"jj' _s< f <?' //' #' /5' /7/ лагаются на одной сто- обмотки ч^ч^ А А А А А А / роне якоря (рис. 3-28).

Но эти уравнители соединяют также парал-

2-й ход А Д Д А'А'А А А 7 лельные ветви, находя- обмотки / / V / f / / / / щиеся под разными па- 6 8 Ю J2_Li4_, к 18 2

рами ПОЛЮСОВ, И поэтому Рис. 3-27. Таблица соединений секционных сто-одновременно являются Р°н сложной петлевой обмотки, изображенной также уравнителями ^{на рис}' ³'²⁸

первого рода. То обстоятельство, что эти ветви принадлежат разным ходам обмотки, не имеет значения, так как при достаточном количестве уравнителей все ветви, расположенные под разными полюсами, окажутся взаимно соединенными друг с другом и щетки будут загружаться равномерно.

Простота выполнения уравнителей первого и второго рода является большим преимуществом рассматриваемой обмотки, и поэтому несимметричные двухходовые обмотки с К/р, равным нечетному числу, на практике часто предпочитают симметричным с К/р, равным четному числу.

Предположим, что в обмотке, показанной на рис. 3-28, желательно выполнить также уравнители третьего рода, один из которых можно было бы провести между точками а и б на рис. 3-28. На рис. 3-30, а построен вектор э. д. с. секции / этой обмотки, а на рис. 3-29 з. д. с. секции. 1 представлена штриховой линией также в виде разности э. д. с. проводников витка. При этом из рис. 3-29 видно, что точки а и б на рис. 3-28 не являются равно потенциальными и выполнить уравнители третьего рода невозможно. Если бы на схеме рис. 3-28 был взят удлиненный шаг г/i = 5, то потенциал точки а сместился бы в противоположную сторону (рис. 3-30, б).

Рис. 3-27. Таблица соединений секционных сторон сложной петлевой обмотки, изображенной на рис. 3-28

Однако и в этом случае точки а и б были бы неравнопотенциальными. Поэтому при необходимости выполнения уравнителей третьего рода применяют симметричные двухходовые обмотки типа показанной на рис. 3-25 с Kip, равным четному числу.

При нечетном К двухходовая петлевая обмотка будет однократ-нозамкнутой, но такая обмотка будет во всех случаях несимметричной, так как а = 2р является четным числом и условие (3-5) не выполняется. Трехходовые петлевые обмотки (ш = 3, а = Зр) будут тоже всегда несимметричными, так как не выполняется условие (3-7). Тем не менее в последнее время обмотки с m = 3 используются в мощных машинах.

Для несимметричных обмоток всегда требуется анализ возможности их применения. Эти вопросы, а также особенности выполнения многоходовых обмоток с м_п > 1 и ступенчатых обмоток рассматриваются в специальных руководствах [12, 30, 40, 41].

Дата добавления: 2015-07-18