книги из ГПНТБ / Сафонов А.С. Специальная электротехника учеб. для воен.-мор. команд.-инженер. училищ

Очевидно, когда проводник 1 находится под север­ ным полюсом, щетка Л касается пластины б, а щетка В пластины а и во внешней цепи ток течет от щетки Л к щетке В, как указано стрелками. При прохождении же проводников через нейтральную линию э. д. с. равна

Рис. 17.3. Схема работы коллектора

северного полюса индуцируемые в них э. д. с. меняют свое направление на обратное. Но в момент изменения

в результате чего ток во внешней цепи течет в прежнем направлении. Другими словами, в витке индуцируется переменная э. д. с. и течет переменный ток, а во внешней цепи — пульсирующий ток, т. е. ток, переменный по ве­ личине и постоянный по направлению.

Для того чтобы во внешней цепи получить постоян­ ный по величине ток, на якоре на одинаковом расстоя­ нии друг от друга укладывают несколько проводников и соответственным образом увеличивают число коллектор­ ных пластин. Так, например, если на якоре уложить не два, а четыре проводника /—3 и 2—4, расположив их

350

стве проводников и соответственном числе коллекторных пластин э. д. с. генератора практически будет постоян-

ной. В этом рлучае во внешней цепи будет течь по­ стоянный ток, если ее сопротивление будет неиз­ менно.

При работе машины в режиме электродвигателя кол­

чтобы якорь электродвигателя вращался, необходимо

идти в разных направлениях. Естественно, что при пере­ ходе проводников из области одного полюса в область другого ток в них должен изменить направление. Только в этом случае будет обеспечиваться сохранение неизмен­ ного направления действия пары сил, а следовательно,

351

поддерживаться вращение якоря в одну сторону. Изме­ нение направления тока осуществляется автоматически

спомощью коллектора.

§17.3. УСТРОЙСТВО И ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ МАШИНЫ

Устройство машины постоянного тока схематически показано на рис. 17.5. Она состоит из двух основных ча­ стей: неподвижной, служащей для создания магнитного

Полюс

'добавоч­

ный

Яхорь

Станина/

Рис. 17.5. Устройство машины постоян­ ного тока

потока, и вращающейся, в которой индуцируется элек­ тродвижущая сила. Между этими частями машины имеется воздушный зазор, который в машинах неболь­ шой мощности составляет 1—3 мм, а в больших маши­ нах доходит до 10—12 мм. Рассмотрим кратко устрой­ ство частей машины.

Неподвижная часть машины состоит из станины, основных и добавочных полюсов. Основные полюса слу­ жат для создания основного магнитного потока. Каждый основной полюс состоит из сердечника и надетой на него катушки, по которой проходит ток возбуждения. Катуш­ ки основных полюсов, соединенные между собой тем или иным способом, составляют обмотку возбуждения ма­ шины. Сердечники полюсов заканчиваются полюсными наконечниками, назначение которых — улучшить распре­ деление магнитного потока. Добавочные полюса, уста­ новленные между главными полюсами, служат для улуч-

352

шения условий коммутации. Добавочный полюс, как и главный, состоит из сердечника и катушки, насаженной на сердечник. Катушки добавочных полюсов, соединен­ ные между собой, образуют обмотку, которая обычно включается последовательно с обмоткой якоря. Сердеч­ ники полюсов часто изготовляются из тонких изолиро­ ванных листов электротехнической стали — для ограни­ чения вихревых токов. Станина, как правило, изготов­ ляется из стали и служит для крепления отдельных ча­ стей, а также как магнитопровод машины.

Рис. 17.6. Якорь и его элементы:

/ — сердечник; 2 — обмотка; 3 — коллектор; а, б — секция обмотки; в — пазы

якоря

Машины постоянного тока бывают двухполюсными и многополюсными. Полюса вместе с ярмом станины и сердечником якоря составляют магнитную систему ма­ шины.

Якорь машины (рис. 17.6) состоит из сердечника 1, укрепленного на валу, обмотки 2 и коллектора 3. Сер­ дечник набирается из тонких листов электротехнической стали, а для улучшения охлаждения якоря в сердечнике, как правило, делаются вентиляционные каналы. На по­ верхности сердечника имеются пазы. Обмотка якоря из­ готовляется из медного изолированного провода в виде одиновитковых или многовитковых секций (рис. 17.6, б), которые закладываются в пазы сердечника и укрепляют­ ся в них с помощью деревянных клиньев и бандажей. Выступающие части обмотки якоря, называемые лобовы­ ми, также крепятся с помощью бандажей. Концы секций

353

припаиваются к коллекторным пластинам. Иногда сек­ ции обмотки с коллекторными пластинами соединяют с помощью хомутиков.

Коллектор состоит из ряда клиновидных медных пла­ стин, изолированных друг от друга миканитовыми про­ кладками. Коллектор закрепляется на валу машины и

скользящий контакт. Щетки представляют собой уголь­ ные или графитные бруски, размещенные в щеткодержа­ телях. Щеткодержатели с помощью хомутиков укрепля­ ются на пальцах траверсы или рамы, от которой щетко­ держатели изолированы. Перемещением траверсы дости­ гается изменение положения щеток на коллекторе. Чис­

Кроме основных элементов машины здесь изображены подшипниковые щиты. В этих щитах устанавливаются подшипники. В машинах малой и средней мощности обычно применяются шариковые и роликовые подшипни­

354

исполнения выпускаются единой серии П. Эти машины предназначаются для длительного, кратковременного и повторно-кратковременного режимов работы.

§ 17.4. ЯКОРНЫЕ ОБМОТКИ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Обмотка якоря машины состоит из секций, выполнен­ ных из медных проводников круглого или прямоугольно­ го сечения, изолированных хлопчатобумажной пряжей, эмалью или какой-либо другой изоляцией.

Секции укладываются в пазы в два слоя так, чтобы левые стороны лежали в верхней части одного паза, а правые — в нижней другого паза. В результате обмотка получается двухслойной. При большом числе секций и относительно малом числе пазов в одном слое по ши­ рине паза может находиться несколько секций. В этом случае для удобства укладки в пазы обычно две, три или четыре секции соединяются в катушку (рис. 17.6,6), имеющую общую пазовую изоляцию.

Несколько секций, находящихся в одном слое паза (рис. 17.6, в), образуют элементарные пазы. Стороны каждой секции укладываются в различные пазы, распо­ ложенные под полюсами разной полярности на расстоя­ нии, равном примерно полюсному делению х, которое определяется по уравнению:

Z— число реальных пазов.

Помимо полюсного деления обмотки якорей харак­ теризуются шагами. Расстояние между начальной и ко­

где є — Дробь, добавляемая или вычитаемая из т и пре­ вращающая у} в целое число; применяются только об-

355

мотки с г/і<т, т. е. с укороченным шагом, что дает эко­ номию медного провода.

Вторым частичным шагом по якорю у2 называется расстояние между конечной стороной одной секции и на­

смежных секций. Расстояние между коллекторными пла­ стинами, к которым присоединены концы секции, назы­ вается шагом по коллектору ук. Он выражается числом коллекторных делений.

Г

'Рис. 17.8. Построение простых обмоток:

а — петлевой; б — волновой

Обмотки якорей по способу соединения секций ИЗГО­ ТОВЛЯЮТСЯ в основном следующих типов: простая петле­ вая и простая волновая, сложная петлевая и сложная волновая. Простая петлевая обмотка обычно применяет­ ся для машин средней мощности нормального напряже­ ния и большой мощности повышенного напряжения, а простая волновая — для машин малой мощности нор­ мального напряжения и машин средней мощности повы­ шенного и высокого напряжения. Сложная петлевая об­ мотка применяется для машин малой мощности низкого напряжения и машин большой мощности нормального и низкого напряжения, а сложная волновая обмотка — для машин большой мощности повышенного напряжения.

В простых обмотках число элементарных пазов ZA

356

простых петлевой и волновой обмоток, для которых со­ ответственно справедливы соотношения:

у 2 = У і - у ; у = У к = ± 1 ; У2 = У - У і ! У = Ук = ~ - .

Общее число щеток и параллельных ветвей простой петлевой обмотки равно числу полюсов: 2а = 2р, где а — число пар параллельных ветвей обмотки якоря. У про-

стой волновой обмотки число щеток и параллельных вет­ вей независимо от числа полюсов машины равно 2 а = 2. На рис. 17.9 изображена развернутая схема простой пет­

Сложной петлевой обмоткой называется обмотка, со­ стоящая из двух (в общем случае т) простых петлевых обмоток, секции которых расположены поочередно. Для такой обмотки справедливы соотношения:

357

Сложная волновая обмотка получается путем уклад­ ки на якоре двух (в общем случае т) простых волновых обмоток. Для нее справедливы следующие соотношения:

В рассматриваемой схеме проводники образуют две па­

358

чены между щетками машины и э. д. с. их действуют со­ гласованно. Следовательно, э. д. с. машины в каждый момент времени равна сумме э. д. с. этих проводников.

Средняя величина э. д. с , индуцируемой в одном про­ воднике обмотки якоря, движущемся с линейной скоро­ стью и, равна:

Так как э. д. с. машины равна сумме э. д. с. провод­ ников одной параллельной ветви обмотки якоря, то, обо­ значая N общее число активных проводников якоря, а а — число пар параллельных ветвей, найдем

Поскольку линейная скорость вращения якоря v и магнитный поток машины Ф соответственно равны:

г , = Т й ) = Т " и ; Ф = Яс р т/,

то с учетом этих соотношений имеем

359