I Однако в коммутируемых секциях к. М. П. Т , кроме реактивной э. Д с, возникает также трансформаторная э. Д. С. Етр, которая индуктируется основным магнитным потоком ф.

В многофазных машинах эта э. д. с. возникает в результате вращения ф относительно коммутируемых секций. Величина э. д. с. е_ар не зависит от нагрузки!

машины, эта э. д. с. существует также при неподвижной машине и сдвинута по фазе относительно э. д. с. е_г.

Наличие трансформаторной э. д. с. и трудности ее компенсации являются основной причиной затрудненных условий коммутации к. м. п. т., в частности многофазных коллекторных двигателей, работающих на принципе вращающегося магнитного поля и не имеющих добавочных полюсов.

Трехфазные коллекторные двигатели с параллельным возбуждением с питанием через статор. Наряду с трехфазными двигателями с параллельным возбуждением с двойным комплектом щеток строятся также трехфазные коллекторные двигатели с параллельным возбуждением (рис. 42-5) с первичной обмоткой /, расположенной на статоре. Вторичная обмотка 2 при этом помещена на роторе, выполняется по принципу якорных обмоток машин постоянного тока и соединена с коллектором. Для введения во вторичную цепь^ добавочной э. д. с. при этом используется соответствующее устройство 3) которое включается параллельно первичной цепи. В качестве такого устройства можно использовать трансформатор с регулируемым вторичным напряжением, сдвоенный индукционный регулятор или индукционный регулятор с соединением обмоток статора и ротора в общий треугольник (см. § 29-1), Возможны также другие решения. Например, фирма АЕГ (Федеративная Республика Германии) применяет обычный индукционный регулятор (см. рис. 29-2), который питается от добавочной обмотки на статоре. Так как у этого индукционного регулятора фаза э. д. <;. Е_л при изменении величины э. д. с. не остается постоянной, то одновременно с поворотом ротора индукционного регулятора осуществляется также поворот щеток на коллекторе.

В двигателях с питанием через статор также действует трансформаторная V. д с, и эти двигатели также не имеют добавочных полюсов. В ряде случаев для уменьшения вторичного тока и облегчения коммутации вторичная система выполняется

шестифазной и на коллекторе устанавливается шестифазная система щеток со сдвигом соседних щеточных пальцев на 60° эл.

Отсутствие контактных колец в первичной цепи позволяет строить двигатели с питанием через статор на высокое напряжение. Эти двигатели выпускаются на мощности до Р_в — 1500 кет, хотя обычно Р_а — 150 -з- 200 кем. Характеристики двигателей с питанием через статор и через ротор практически одинаковы.

Трехфазные коллекторные двигатели с последовательным возбуждением (рис. 42-6) имеют последовательное соединеиие обмотки статора и обмотки ротора, присоединенной к коллектору. В двигателях высокого напряжения применяется трансформатор, который включается между сетью и обмотками статора и ротора. В обмотке ротора индуктируется э. д. с. от вращающегося поля. Кроме того, в цепь ротора вводится добавочная э. д. с. или напряжение, так как обмотка ротора соединена последовательно с обмоткой статора и напряжение сети распределяется между этнми двумя обмотками.

Рассматриваемый двигатель развивает вращающий момент в случае, когда угол а между осью фазы обмотки статора и осью соответствующей эквивалентной фазы ротора (рис. 42^5) отличен от нуля и 180°, так как в'противном случае оси магнитных потоков, создаваемых обмотками статора и ротора, совпадают и каса-

Рис. 42-5. Принципиальная схема трехфазного коллекторного двигателе с параллельным возбуждением с питанием через статор

тельные механические усилия, действующие на ротор, равны нулю. Обычно щетки сдвигают против направления вращения поля. В этом случае ротор вращается по направлению поля, вследствие чего частота перемагничивания ротора и величина трансформаторной э. д. с. уменьшаются. Нормально а = 130 •*■ 160°.

Рис. 42-6. Принципиальная схема трехфазного коллекторного двигателя с последовательным возбуждением

Рис. 42-7. Кривые вращающего момента трехфазного двигателя с последовательным возбуждением

Вид механических характеристик рассматриваемого двигателя показан на рис. 42-7, где штриховая лийия разделяет области устойчивой (1) и неустойчивой (2) работы. В устойчивой области эти характеристики подобны характеристикам последовательного двигателя постоянного тока. Для регулирования скорости вращения двигатель снабжается механизмом поворота щеток. Пуск двигателя производится при а х. 160°.

§ 42-3. Каскады асинхронных двигателей с коллекторными машинами переменного тока

В § 28-3 были рассмотрены каскады фазных асинхронных двигателей с машинами постоянного тока для регулирования скорости вращения. Некоторое применение нашел ряд других разновидностей каскадов. В частности, если на рис. 28-14 выпрямитель и машину постоянного тока заменить одноякорным преобразователем обычного типа (см. § 41-1) с независимым возбуждением, то получится каскад с одноякорным преобразователем. В настоящее время каскады с одноякорными преобразователями потеряли свое значение.

Для pejулирования скорости вращения фазных асинхронных двигателей были разработаны также каскады с коллекторными машинами переменного тока. Наибольшее распространение получил каскад с компенсированной коллекторной машиной, рассматриваемый ниже. Отметим, что каскады с коллекторными машинами переменного тока отличаются от трехфазных коллекторных машин параллельного возбуждения в сущности тем, что в каскадах источник добавочной э. д. с. частоты скольжения, вводимой во вторичную цепь асинхронной машины, выполняется в виде отдельной коллекторной машины. Это дает возможность увеличить мощность установки.

Рассмотрим сначала некоторые коллекторные машины, применяемые в каскадах.

Явнополюсная трехфазная компенсированная коллекторная машина, предложенная А. Шербиусом в 1906 г. (рис. 42-8), имеет на статоре на протяжении каждого двойного полюсного деления три явновыраженных главных полюса 1, на которых расположены обмотки возбуждения 4 различных фаз. Поэтому потоки отдельных полюсов сдвинуты в пространстве на 120° и пульсируют во времени со сдвигом по фазе также на 120°. Вследствие этого приближенно можно считать, что обмотки возбуждения создают синусоидально распределенное вращающееся

Рис. 42-8. Магнитная система (а) и принципиальная схема (б) трехфазной компенсированной коллекторной машины Шербиуса

поле. Нафоторе 3 имеется «бмотка типа якорных обмоток постоянного тока, присоединенная к коллектору, на котором размещена трехфазная система щеток. В полюсных наконечниках размещена компенсационная обмотка 5 для компенсации н. с. ротора.-Обмотка ротора с последовательно соединенными компенсационными обмотками составляет трехфазную главную, или рабочую, цепь машины. Между главными полюсами статора расположены добавочные полюсы 2 для улучшения коммутации. Каждый добавочный полюс имеет две обмотки. Одна из них включается последовательно в соответствующую фазу главной цепи и предназначена для компенсации реактивной э. д. с. коммутируемых секций, а вторая включается последовательно в соответствующую фазу обмотки возбуждения и предназначена для компенсации трансформаторной э. д. с. (обмотки добавочных полюсов на рис. 42-8, б не показаны). Чтобы стороны коммутируемых секций располагались под добавочными полюсами, шаг обмотки ротора укорочен на */з^т-Благодаря такому устройству машина имеет относительно хорошую коммутацию.

Так как н. с. обмоток ротора и компенсационной равны и направлены встречно, то эти обмотки создают только потоки рассеяния. Вращающийся поток возбуждения при п = 0 индуктирует в обмотках ротора и компенсационной э. д. с, равные по величине и противоположные по знаку. Поэтому при п = 0 э. д-t.

в рабочей цепи £₂ = 0. Однако при вращающемся роторе (п > 0) скорость вращения поля возбуждения относительно ротора изменяется и э. д. с. обмотки ротора уменьшается (при вращении по полю). Поэтому на зажимах главной цепи будет действовать э. д. с, пропорциональная потоку возбуждения и скорости вращения. Частота ее при всех условиях равна частоте тока возбуждения /_х = /₂. Таким образом, рассматриваемая машина по своим свойствам аналогична машине постоянного тока с независимым или параллельным возбуждением в зависимости от схемы включения обмотки возбуждения. Она может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя.

М. П. Костенко и Н С Япольский предложили также неявнополюсную трехфазную компенсированную машину с распределенной обмоткой возбуждения. По принципу действия эта машила аналогична машине Шербиуса, но лишена добавочных полюсов.

Коллекторный преобразователь частоты в простейшем случае состоит только из ротора, на котором имеется обмотка, соединенная с коллектором и контактными

кольцами, как и в одноякорном преобразователе (см § 41-1). Пазы ротора закрытые, утоплены в сердечнике ротора (рис. 42-9), и магнитный поток, создаваемый обмоткой ротора, замыкается сверху пазов. Можно также применять ротор нормальной ксинструк-ции с полузакрытыми, полуоткрытыми или открытыми пазами, но в этом случае для создания замкнутого магнитопровода необходимо наличие статора в виде необмотанного сердечника. Ротор преобразователя частоты включается со стороны колец в трехфазную сеть с определенной частотой /_t и приводится во вращение вспомогательным двигателем. Потребляемый из сети намагничивающий ток создает вращающееся магнитное поле, и со стороны щеток коллектора получается ток частоты скольжения /₂ = sf_t. Машина не создает вращающего момента, приводной двигатель покрывает только потери, и преобразуемая энергия потребляется из первич-

Рис. 42-9. Устройство коллекторного преобразователя частоты

ной цепи. Фазу вторичного напряжения можно регулировать поворотом щеток на коллекторе.

Каскад асинхронного двигателя с компенсированной коллекторной машиной (рис. 42-10) является наиболее распространенным коллекторным каскадом. В этом каскаде вторичная обмотка главного асинхронного двигателя АД через контактные кольца соединена с главной цепью компенсированной коллекторной машины КМ. В электрическом Каскаде КМ расположена на одном валу со вспомогательной асинхронной или синхронной машиной ВМ. Главный двигатель АД приводит во вращение рабочую машину РМ, например прокатный стан.

Обмотка возбуждения ОВ коллекторной машины КМ питается током частоты скольжения f₂ ^{= s}/i ^от колец АД через регулируемый автотрансформатор AT. Последовательно с ОВ включен также преобразователь частоты ПЧ небольшой мощности, который питается от сети через трансформатор. Если числа полюсов АД и ПЧ одинаковы, то ротор ПЧ соединяется непосредственно с ротором АД, а в противном случае их соединение производится с помощью редуктора с передаточным числом, равным отношению чисел полюсов этих машин. Благодаря этому частота на щетках ПЧ всегда равна частоте скольжения АД, вследствие чего и возможно питание ОВ от указанных двух источников — от колец АД и ПЧ.

Реостат Р служит для пуска АД до достижения некоторой скорости л < n_lt после чего с помощью переключателя П вторичная цепь АД переключается на КМ, цепь возбуждения которой отрегулирована на максимальное напряжение возбуждения. При этом добавочная э. д. с. Е_л, развиваемая КМ, также максимальна и направлена навстречу э. д. с. скольжения E_2S = sE₂ вторичной обмотки АД. Скорость вращения п асинхронного двигателя в этом случае минимальна, и мощность скольжения P_s — sP_BM этого двигателя передается через КМ и ВМ в сеть, причем КМ работает двигателем. Если теперь с помощью AT уменьшить напряжение возбуждения КМ, то Е_д будет уменьшаться, а п расти.

Преобразователь частоты ПЧ служит для перевода агрегата через синхронную скорость Пу, так как при я = «, вторичная э. д. с. асинхронного двигателя E_2S = = 0, вследствие чего при отсутствии ПЧ коллекторная машина КМ лишается возбуждения и поэтому не может развивать э. д. с. Е_я, необходимую для перевода АД через синхронную скорость. Таким образом, при n = «_t ток вторичной цепи АД и ее вращающий момент создаются вследствие возбуждения КМ от ПЧ. Для увеличения скорости вращения АД и его перехода на вышесинхронную скорость вращения постепенно уменьшают вторичное напряжение AT до нуля, меняют местами начала и концы обмотки возбуждения КМ и вновь начинают увеличивать вторичное напряжение AT. Максимальная вышесинхронная скорость достигается при максимальном возбуждении КМ. При вышесинхронной скорости вращения КМ работает в режиме генератора, а ВМ — в режиме двигателя.

Каскады рассматриваемого вида обычно строятся с регули-

Рис. 42-10. Электрический каскад асинхронной и компенсированной коллекторной машины для двухзонного регулирования скорости

рсванием скорости в пределах ± (25—30)% от синхронной. Если регулирование производится только внизот синхронной скорости, то преобразователь частоты ПЧ становится излишним.* Если соединить коллекторную машину КМ с валом асинхронного двигателя АД, то получится электромеханический каскад и вспомогательная машина ВМ станет излишней.

Каскады с. к. м. п. т. имеют наибольшее распространение в некоторых европейских странах. В связи с развитием ионных и полупроводниковых преобразо. вателей, а также возрастающими требованиями в отношении диапазона регулирования скорости увеличиваются перспективы применения вентильных каскадов (см. § 28-3) и уменьшаются перспективы использования каскадов с к. м. п. т.

Ранее применялись также коллекторные каскады для компенсации коэффи* циента мощности крупных асинхронных двигателей. Для этой цели к контактным кольцам асинхронного двигателя можно присоединить преобразователь частоты или компенсированную коллекторную машину, рассмотренные выше, и отрегулировать соответствующим образом фазу добавочной э. д. с. Е_д. Можно также использовать некоторые другие виды коллекторных машин. К настоящему времени такие каскады полностью потеряли свое значение, так как более выгодными являются синхронные двигатели и асинхронные двигатели совместно с конденсаторными батареями.

Глава сорок третья ОДНОФАЗНЫЕ КОЛЛЕКТОРНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

§ 43-1. Однофазные двигатели с последовательным возбуждением

Принцип действия и свойства двигателя.

Однофазные двигатели с последовательным возбуждением имеют такое же устройство и схему соединения обмоток (рис. 43-1), как и двигатели с последовательным возбуждением постоянного тока, однако во избежание больших потерь на вихревые токи сердечник статора однофазного двигателя с последовательным возбуждением собирается из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга.

В рассматриваемом двигателе поток полюсов Ф » ток якоря i являются переменными, совпадают по фазе (рис. 43-2) и меняют свой знак одновременно. Поэтому знак вращающего момента М не меняется и момент действует в неизменном направлении, но пульсирует с двойной частотой тока. Так как ротор двигателя обладает значительной механической инерцией, то скорость его вращения практически

Рис. 43-1. Схема однофазного коллекторного двигателя с последовательным возбуждением

Рис. 43г2. Кривые тока, потока и момента

однофазного коллекторного двигателя

с последовательным возбуждением

постоянна и можно сказать, что двигатель реагирует только на среднюю величину вращающего момента М_ср.

Ввиду потерь в стали и наличия короткозамкнутых (коммутируемых) витков обмотки якоря поток Ф и ток I двигателя с последовательным возбуждением в действительности сдвинуты по фазе на, весьма небольшой угол а и на протяжении этого угла момент М имеет другой Знак. Это приводит к небольшому уменьшению М_ср, что не имеет существенного значения. В случае параллельного включения якоря и обмотки возбуждения их токи в общем случае будут сдвинуты на значительный угол а, что вызовет значительное уменьшение М_ср. Поэтому однофазные двигатели с параллельным возбуждением почти не нашли практического применения.

Обмотка якоря однофазного двигателя с последовательным возбуждением обладает определенным индуктивным сопротивлением х_а, обусловленным потоком якоря и потоками рассеяния обмотки якоря. Обмотка возбуждения также обладает определенным индуктивным сопротивлением ж_в. Индуктивное сопротивление двигателя х = х_а + х_в и активное сопротивление г— г_а + r_s обусловливают падения напряжения jxl и Н,

Уравнение напряжения двигателя с последовательным возбуждением постоянного тока имеет вид

£/ = £+/7,

а для двигателя с последовательным возбуждением переменного тока соответственно

O=E + rt + }xl,                                     (43-1)

где Ё — э. д. с. якоря, которая индуктируется в результате вращения якоря в магнитном поле полюсов и совпадает по фазе с потоком Ф.

В соответствии с равенством (43-1) векторная диаграмма двигателя изображена на рис. 43-3. Очевидно, что наличие индуктивного сопротивления х вызывает сдвиг фаз ф между напряжением О и током двигателя /. ОбьЛно cos ф «0,70 -*■ 0,95, причем cos ф тем больше, чем больше скорость вращения двигателя.

Механические п = f (M) и скоростные п — f (I) характеристики двигателей с последовательным возбуждением переменного и постоянного тока (см. § 10-5) имеют одинаковый характер, т. е. с увеличением нагрузки скорость вращения этих двигателей сильно уменьшается.

Коммутация. В коммутируемых секциях обмотки якоря однофазного двигателя индуктируется реактивная э. д. с. е_р и трансформаторная э. д. с. в_тр. Реактивная э. д.с. обусловлена изменением тока в коммутируемых секциях, пропорциональна скорости вращения п и току якоря I и совпадает по фазе с этим током.

Трансформаторная э. д. с. индуктируется вследствие изменения потока полюсов с изменением частоты тока сети, пропорциональна этой частоте и потоку полюсов Ф или току Ли сдвинута по фазе относительно потока на 90°. Э. д. с. е_тр, как и в многофазных коллекторных машинах переменного тока, существенно ухудшает условля коммутации однофазных двигателей с последовательным возбуждением по сравнению с двигателями достоянного тока.

Маломощные (Р_а s£ 0,5 кет) двигатели с последовательным возбуждением строятся без добавочных полюсов, и для улучшения их коммутации можно сдвигать щетки с геометрической нейтрали против* йращения якоря. Мощные двигатели с последовательным возбуждением изготовляются с добавочными полюсами и компенсационной обмоткой на статоре. Все обмотки двигателя включаются последовательно (рис. 43-4). Компенсационная обмотка, как и в двигателях постоянного тока, предназначена для компенсации потока реакции якоря. Применение этой обмотки уменьшает индуктивное сопротивление двигателя, повышает его коэффициент мощности и улучшает условия коммутации.

Э. д. с. е_р и е_тр сдвинуты по фазе на 90°, и э. д. с. е_тр не зависит от скорости вращения. Эти обстоятельства затрудняют компенсацию, э. д. с. е_тр с помощью добавочных полюсов. Шунтирование обмотки добавочных полюсов активным сопротивлением R (рис. 43-4) позволяет достичь полной компенсации е_тр при определенной скорости вращения. В этом случае (рис. 43-4 и 43-5)

Рис. 43-3. Векторная диаграмма однофазного коллекторного двигателя с последовательным воабужде-нием

и так как индуктивное сопротивление обмотки добавочных полюсов значительно больше ее активного сопротивления, то /_д и t_R сдвинуты по фазе почти на 90° и ток добавочных полюсов /_д отстает от тока двигателя /. Ток /_д в свою очередь можно разложить на две составляющие /_D и /_тр (рис 43-5), причем /_р совпадает по фазе с током /, а /т_Р отстает от него на 90°. Потоки добавочных полюсов, создаваемые токами /_р и /_тр, будут индуктировать в коммутируемых секциях э. д. с, направленные соответственно против э. д. с. е_р и е_тр. Поэтому при надлежащем выборе числа витков обмотки добавочных полюсов и величины сопротивления R можно достичь полной компенсации э. д с. е_р и е_тр и хороших условий коммутации при определенной скорости вращения п. Но поскольку 9. д. с. е_тр пропорциональна

Рис. 43-4. Схема однофазного коллекторного двигателя с последовательным возбуждением с компенсационной обмоткой и добавочными полюсами

В — обмотка возбуждения; К — компенсационная обмотка; Д — обмотна добавочных полюсов; R — активное сопротивление

Рис. 43-5. Векторная диаграмма обмотки добавочных полюсов, шунтированной активным сопротивлением

f, а э. д. с, индуктируемая током /_тр в коммутируемой секции, пропорциональна п, то при других значениях л компенсация е_тр нарушается и условия коммутации ухудшаются.

Принимаются также другие меры для улучшения коммутации однофазных двигателей с последовательным возбуждением, но в целом качество коммутации этих двигателей значительно хуже, чем у машин постоянного тока.

Применение однофазных двигателей с последовательным возбуждением. Маломощные однофазные двигатели с последовательным возбуждением (Р_н =g s£ 0,5 кет) находят широкое применение в иромышленных и бытовых устройствах, когда требуются большие скорости вращения (я = 3000 -4- 30000 об/мин) или регулирование скорости вращения (шлифовальные станки, ручной металлообрабатывающий инструмент, телеграфные аппараты, пылесосы, полотеры, швейные машины и др.). При необходимости регулирование скорости этих двигателей производится так же, как и у двигателей с последовательным возбуждением постоянного тока (регулирование величины питающего напряжения, например, с помощью автотрансформатора, шунтирование обмотки возбуждения или якоря). Вид магнитной системы таких двигателей показан на рис. 43-6, а. Эти двигатели обычно пускаются в ход путем непосредственного включения на полное Спряжение сети.

Маломощные двигатели с последовательным возбуждением часто изготовляются для питания как от сети переменного, гак и от сети постоянного тока, и в этом случае их называют универсальными двигателями с последовательным возбуждением. При питании постоянным током индуктивное падение напряжения в двигателе отсутствует, и поэтому при одинаковых питающих напряжениях

Рис. 43-6. Магнитные системы маломощных (а) и мощных (б) двигателей с последовательным возбуждением

I — дополнительный полюс; 2 — главный полюс; 3 — пазы компенсационной обмотки; 4 — вентиляционные каналы

и нагрузках на валу скорость вращения при постоянном токе будет значительно больше, чем при переменном. Поэтому для получения приблизительно одинаковых механических характеристик при питании от сети постоянного и переменного тока обмотка возбуждения универсального двигателя изготовляется с отводами и при переменном то,ке часть обмотки возбуждения отключается (рис. 43-7). На рис. 43-7 показано также включение конденсаторов для уменьшения радиопомех. В этом случае обмотка возбуждения разбивается на две части, которые присоединяются с разных сторон якоря. Конденсаторы включаются между выводными зажимами и корпусом, который заземляется.

Мощные однофазные двигатели (до Р_я = = 300 -S- 1000 кет) находят применение главным образом в качестве тяговых двигателей электровозов переменного тока (рис. 43-6, б). Такие электровозы используются на электрифицированных железных дорогах ряда зарубежных стран. При этом контактная сеть имеет высокое напряжение (15000—25000 в) и на электровозе устанавливается понижающий трансформатор с регулируемым вторичным напряжением для регулирования скорости вращения тяговых двигателей. Для уменьшения

трансформаторной э. д. с. и улучшения условий коммутации тяговых двигателей такие железные дороги, как правило, электрифицированы на переменном токе пониженной частоты (f — 16 гц, иногда / = 25 гц).

Трудные условия коммутации двигателей с последовательным возбуждением переменного тока обусловили во многих странах, в частности в СССР, широкое развитие электрификации железных дорог на постоянном гоке с напряжением в контактной сети 1500—3000 в. Однако при относительно малом напряжении

Рис. 43-7. Принципиальная схема универсального коллекторного двигателя

контактной сети получается большое сечение проводников контактных сетей и малое расстояние между питающими подстанциями, что вызывает значшельное удорожание электрификации железных дорог. Поэтому в последние годы на вновь электрифицируемых железных дорогах контактная сеть обычно питается переменным током нормальной промышленной частоты высокого напряжения (25—30 кв), а на электровозах устанавливаются трансформаторы, ртутные или полупроводниковые выпрямители и тяговые двигатели постоянного тока Эти двигатели питаются в действительности пульсирующим током, так как при выпрямлении однофазного тока постоянный ток содержит значительную переменную составляющую двойной частоты. Эта составляющая тока также затрудняет коммутацию тяговых двигав телей, однако применение различных мер (шунтирование обмотки возбуждения активным сопротивлением или емкостью, шихтованные сердечники добавочных полюсов, полностью или частично шихтованное ярмо статора) позволяет получить вполне удовлетворительную коммутацию (шунтирование обмотки возбуждения разгружает обмотку от переменной составляющей тока и сводит величину трансформаторной э. д. с. практически до нуля) [31].

§ 43-2. Репульсионные двигатели

Репульсионными называются однофазные коллекторные двигатели, в которых обмотка ротора (якоря) не имеет электрической связи со статором и питающей сетью. Щетки этих двигателей замкнуты накорбтко, и передача электрической энергии ротору происходит только трансформаторным путем через магнитное поле. Регулирование скорости вращения этих двигателей осуществляется путем поворота щеток, а их пуск производится путем прямого включения на полное напряжение сети. Простота пуска и регулирования скорости обусловил^ определенное распространение репульсионных двигателей небольшой мощности (до Р_н = 20 -г-30 Квт).

На рис» 43-8, а представлена схема репульсионного двигателя с двумя о'Змоткзми на статоре (двигатель Аткинсона). Поток Ф_в обмотки В индуктирует в обмотке якоря только э. д. с. вращения, пропорциональную по величине скорости враще-

Рис. 43-8. Репульсионные двигатели с двумя (а) и одной (б) обмоткой на статоре и одним комплектом щеток

ния, а поток Ф_к обмотки К — только э. д. с. трансформации, величина которой не зависит от скорости вращения.

Передача электрической энергии ротору производится через обмотку К- Очевидно, что обмотки В и К (рис. 43-8, а) можно объединить в одну общую обмотку (рис. 43-8, б) и тем самым упростить устройство статора. Образование вращающего момента, действующего на ротор двигателя, можно иетолкрвать как результат отталкивания полюсов поля якоря Ф_я от Полюсов поля Статора Ф_с. Это и дало основание называть эти двигатели репульсионными.

На рис. 43-9 изображены схемы репульсионного двигателя с одной обмоткой на статоре и одним комплектом щеток (двигатель Томсона) при разных положениях щеток. На рис. 43-9, а угол а между осью обмотки статора и осью щеток якоря равен нулю. В этом положении при л = 0 в якоре индуктируется макси-

мальный ток /₂, но момент М = 0. Это положение щеток называется положением короткого замыкания. При а = 90° (рис. 43-9, б) ток

Рис. 43-9. Репульсионный двигатель с одним комплектом щеток в различных положениях

в обмотке якоря при п = 0 не индуктируется, и это положение щеток называется положением холостого хода.

При а Ф 0 и а Ф 90° двигатель развивает момент (М Ф 0) и направление вращения двигателя совпадает с направлением поворота щеток из по-

ложелия а—О (рис. 43-9, в и г). Зависимости пускового момента и пускового тока двигателя от угла а изображены на рис.-43-10. При а = const механические характеристики п = ( (М) репульсионного двигателя являются мягкими, т. е.

Рис. 43-10. Пусковые характеристики

репульсионного двигателя

Рис. 43-1J. Репульсионные двигатели с двумя комплектами щеток

репульсионные двигатели по своим рабочим свойствам аналогичны двигателям с последовательным возбуждением постоянного и переменного тока.

Имеются также репульсионные двигатели с двойным комплектом щеток (двигательДери,рис.43-И).Удвигателя,изображенного, на рис. 43-11,а, взаимное

расположение щеток неизменно и все щетки поворачиваются одновременно, а у двигателя, показанного на рис. 43-11, б, щетки А1 — А2 неподвижны, а щетки В1 — В2 являются поворотными. В обоих случаях часть обмотки якоря не обтекается током, что улучшает форму кривой н. с. обмотки якоря и условия коммутации. В случае на рис. 43-11, б, кроме того, при повороте щеток В1—В2 на угол 2а ось магнитного поля якоря поворачивается только на угол а, что позволяет произвести более тонкое регулирование скорости вращения.

Так как у репульсионных двигателей положение щеток не фиксировано, то применение добавочных полюсов невозможно. Статоры этих двигателей выполняются с неявновыраженными полюсами Улучшение условий коммутации возможно в основном только с помощью щеток с повышенным переходным сопротивлением и путем уменьшения числа витков секций обмотки якоря.