Особенности устройства многофазных коллекторных машин переменного тока

В разное время был разработан целый ряд различных разновидностей трехфазных коллекторных машин переменного тока. Однако в основе действия каждой из них лежит действие коллектора как преобразователя частоты, благодаря чему частота тока во внешней цепи ротора, за коллектором, не зависит от скорости вращения ротора и всегда равна частоте тока статора. Это обстоятельство в свою очередь позволяет осуществлять электрическую связь цепей статора и ротора и путем видоизменения этой связи

придавать машине особые свойства в отношении регулирования скорости вращения и т. д.

Типичная конструкция трехфазной коллекторной машины включает в себя: 1) статор с трехфазной обмоткой, аналогичный статору асинхронной или синхронной машины; 2) ротор, аналогичный якорю машины постоянного тока, и с такой же обмоткой, соединенной с коллектором. На коллекторе на каждом двойном полюсном делении вместо двух щеточных пальцев, как у машины постоянного тока, устанавливаются три щеточных пальца, причем щетки щеточных пальцев каждой фазы соединяются с помощью перемычек параллельно, как и в машине постоянного тока. Кроме того, на статоре и роторе могут быть и некоторые дополнительные обмотки. Соединенная с коллектором замкнутая якорная обмотка при установке на коллекторе, как указано выше, трехфазного комплекта щеток, сдвинутых относительно друг друга на 120.° эл. (рис. 19-21), представляет собой трехфазную обмотку, соединенную в треугольник. Токи через щетки А, В, С равны разностям токов фаз i_a, i_b, i_L. При вращении якоря положение каждой фазы обмотки неизменно и секции обмотки переходят поочередно из одних фаз в другие. При установке шестифазного комплекта щеток, сдвинутых относительно друг друга на 60° эл., получается шестифазная обмотка, соединенная в многоугольник.

Поясним работу коллектора как преобразователя частоты.

На рис. 19-22 схематически изображена машина постоянного

тока. Когда ее щетки и полюсы неподвижны (п_щ = n<» = 0), а якорь

вращается со скоростью п, то в обмотке якоря индуктируются

э. д. с. (ток) частоты

f, = pn. (19-13)

в то время как во внешней цепи якоря и щеток частота /_щ = 0. Таким образом, в данном случае коллектор превращает ток с частотой /_я внутри якоря в ток с частотой /_щ = 0 во внешней цепи или наоборот.

Если теперь с помощью подходящего механизма привести щетки во вращение со скоростью я_щ, то полярность щеток будет меняться с частотой

/_щ = рл_щ (19-14)

и во внешней цепи получим ток частоты /_щ. Таким образом, теперь коллектор преобразовывает ток с частотой /_я внутри якоря в ток с частотой /_щ Ф О во внешней цепи или наоборот. Очевидно, что частота /_щ во внешней цепи не изменится, если вместо щеток вращать полюсы со скоростью Пф = п_щ. При этом изменятся лишь частота в самой обмотке якоря

и величина индуктируемой в ней э. д.с. Такое преобразование частот будет происходить и тогда, когда вместо машины постоянного тока с вращающимися полюсами будем иметь статор многофазной машины переменного тока, который питается током с частотой /; и создает магнитное поле со скоростью вращения

Подставив п_Ф = п_т из (19-16) в (19-14), получим [_щ — /₁₍ т. е. частоты тока статора и тока внешней цепи ротора равны, как это и указывалось в начале данного параграфа.

Таким образом, частота на щетках многофазной коллекторной машины определяется скоростью вращения магнитного потока относительно неподвижных щеток.

Отметим, что знак плюс в выражении (19-15) относится к случаю встречных направлений вращения ротора и поля, а знак минус — к случаю согласных направлений их вращения.

Особенности работы различных видов коллекторных машин переменного тока весьма индивидуальны и здесь не рассматриваются.

Дата добавления: 2015-07-18