Уравнительные соединения

Для равномерной нагрузки отдельных ходов сложной волновой обмотки ее нужно снабдить уравнителями второго рода.

В рассмотренных выше случаях равнопотенциальный шаг

соответствует сдвигу по коллектору на два полюсных деления. Однако в сложных волновых обмотках Юр, согласно соотношению (3-26), может не равняться целому числу коллекторных делений. Поэтому в общем случае сложной волновой обмотки ближайшие равнопотенциальные коллекторные пластины могут отстоять друг

от друга на п = 1, 2, 3... пар по-люсных делений. При этом

где п — такое целое число, при котором у_а также является целым числом.

Умножив выражение (3-26) на п, можно заметить, что у_а [см. формулу (3-27)] может быть целым числом при таком наименьшем п, когда

Согласно формуле (3-27), при соблюдении условия (3-28) равно-потенциальный шаг сложной волновой обмотки

у_а = К/а. (3-29)

Расположение уравнителей второго рода на одной стороне машины возможно только при соблюдении условия (3*28). При и_п > > 1 требуется также соблюдение условия

Рис 3-39. Векторная диаграмма

э д с. обмотки, изображенной на

рис. 3-38

что следует также из диаграммы э. д. с. на рис. 3-39. На рис. 3-38 показан один уравнитель второго рода.

Применяются также обмотки ср = 3иа — 2, для которых условие (3-28) не соблюдается. В этом случае уравнители второю рода располагаются своими концами на разных сторонах якоря и проходят между валом и сердечником якоря,

§ 3-7. Комбинированная обмотка

Комбинированная, или лягушечья, обмотка впервые была предложена Латуром в 1910 г. и представляет собой сочетание петлевой и волновой обмоток, которые расположены в общих пазах, присоединяются к общему коллектору и работают параллельно.

Так как каждая из обмоток двухслойная, то в пазу располагаются четыре слоя обмотки. Каждая из обмоток рассчитывается на половину общего тока, и их э. д. с. должны быть равны. Таким образом, каждая обмотка рассчитывается на половину мощности машины.

Рассмотрим условия выполнения симметричной комбинированной обмотки при минимально возможном числе ветвей. Величины, относящиеся к петлевой и волновой обмоткам, будем при этом писать соответственно с индексом «го и «в».

Минимальное число ветвей имеет простая петлевая обмотка. Тогда т_ш = 1, а_а =*= р и, согласно соотношению (3-5),

/(/р = Ц. ч. При этом на основании формулы (3-26) должно быть

Следовательно, минимальное число ветвей волновой обмотки а_в = fn_B = p =

— «п-

Таким образом, петлевая и волновая обмотки должны иметь равные числа параллельных ветвей. Чтобы э. д. с. ветвей были равны, должны быть равны также числа витков ветвей обеих обмоток, а следовательно, и общее число проводников в Каждой обмотке. Из условия равенства токов следует, что сечения проводников обеих обмоток также должны быть одинаковы.

Поскольку при т_п > 2 петлевая обмотка уже не является симметричной, то возможны только два варианта симметричной комбинированной обмотки: \)т_п= 1, т_в = р; 2) т_а — 2, т_в = 2р.

Так как петлевая и волновая обмотки присоединяются к общим коллекторным пластинам, то необходимо иметь определенные соотношения между шагами обмоток, чтобы не возникали уравнительные токи. Существуют два варианта этих соотношений (рис. 3-40).

В схеме Латура, изображенной на рис. 3-40, а,

Уы+У1в=~К/Р-> Ук.п+Ук.в^К/Р-                                                                                                                                                                                                                                                                                               (3-30)

Для предотвращения возникновения уравнительных токов в схеме рис. 3-40, а э. д. с. в контуре абвгдежз, замкнутом через щетки и соединительную шину между ними, должна равняться нулю. Это условие соблюдается, так как проводники де и гв лежат в одном пазу и имеют разные по величине и направлению э. д. с, а проводники аб и зж также имеют равные по величине и направлению э. д. с, поскольку они сдвинуты в магнитном поле на два полюсных деления.

Схему Латура—Перре (рис. 3-40, б) можно получить из схемы Латура (рис. 3-40, а), если в последней шаги у_1п и у_1в являются полными:

и если проводники гв и зж перенести влево на одно зубцовое деление, т. е. укоротить шаги у_1п и y_ls на одно зубцовое деление. Очевидно, что при этом сумма 9j д. с. в контуре абвгдежз также будет равна нулю.

Для схемы рис. 3-40, б существуют следующие соотношения между шагами:

2/lB = 2/lm Ук. п + 5/к. в — К/р. (3-31)

Потенциальный шаг на коллекторе

Если выполнить на коллекторе уравнительные соединения с таким шагом, то они будут

Рис. 3-40. Два варианта выполнения комбинированной обмотки

Рис. 3-41. Форма катушки комбинированной обмотки

служить в качестве уравнителей первого рода для петлевой обмотки я одновременно уравнителями второго рода для петлевой (если она сложная) и волновой обмоток. Однако, как следует из рис. 3-40, а и б, коллекторные пластины, расположенные на расстоянии шага у_П, соединяются контуром абвгдежз секций петлевой и волновой обмоток, причем сумма э. д. с. этого контура при равенстве потоков полюсов равна нулю. Следовательно, сам этот контур играет роль уравнителя, и поэтому надобности в специальном уравнительном соединении нет.

Таким образом, комбинированная обмотка не нуждается в особых уравнителях, так как их роль выполняют элементы самой обмотки. Это является преимуществом обмоток такого типа в случаях, когда требуется наличие полного или большого числа уравнителей. Вместе с тем комбинированные обмотки сложны по конструктивному исполнению, охлаждение их лобовых частей хуже, а их естественные контуры для уравнительных токов имеют повышенную индуктивность, что ухудшает коммутацию (см. § 6-4). Поэтому применение этих обмоток ограничено.

Секции комбинированной обмотки часто объединяют в катушки, форма катушки показана на рис. 3-41. Вследствие такой формы катушек комбинированную обмотку часто называют лягушачьей.

Рассмотрим пример комбинированной обмотки с данными: 2р-= 4, а_п = а_в — = 2, Z = Z_B ~ S = К = 18. Петлевая обмотка является простой, а волновая обмотка — двухходовой двукратно-замкнутой.

Шаги петлевой обмотки:

Условия (3-30) выполняются.

Элементы схемы обмотки изображены на рис. 3-42, причем, как и обычно, петлевая и волновая обмотки показаны по разным сторонам от коллектора.

Входящие в рассматриваемую комбинированную обмотку простая петлевая и сложная волновая обмотки имеют те же данные, что и обмотки, рассмотренные в § 3-3 и 3-6 (см. рис. 3-16, 3-17 и 3-19; рис. 3-37, 3-38 и 3-39), и поэтому полная схема ее представляет собой сочетание схем рис. 3-17 и 3-38. Векторные диаграммы на рис. 3-19 и 3-39 одинаковы, что свидетельствует о правильном выборе данных комбинированной обмотки и о ее хороших рабочих свойствах.

При сравнении схем рис. 3-38 и 3-42 следует иметь в виду, что на рис. 3-38 нумерация пазов выполнена так, как показано в нижней части рис. 3-42 в скобках.

Рис. 3-42. Элементы схемы комбинированной обмотки с 2р = 4, а_п = а_в = 2,

2 = z, = s = a:= is

§ 3-8. Выбор типа обмотки

Исходя из рациональных в практическом отношении размеров пазов, проводников обмотки, коллекторных пластин и щеток, а также из условий коммутации, ток параллельной ветви ограничивают значениями i_a = 300 -s- 350 а, а в отдельных случаях i_a — 400 -г-450 а. С другой стороны, в машинах малой мощности для получения заданного значения £/_н из-за малых значений Ф требуется большое число витков в ветви обмотки, что ограничивает сечение проводников и i_a. Поэтому в таких машинах применяется обмотка с минимальным числом ветвей, т. е. простая волновая обмотка, а в машинах больших мощностей — другие типы обмоток.

Соответственно этому при U_a = 220 в простая волновая обмотка используется до Р_н — 80 -*■ 100 кет, сложная волновая обмотка — при Р_н = 150 -ч- 300 кет, а простая петлевая обмотка — при Р_н = = 100 -н 500 кет и выше. Сложные петлевые обмотки применяются в машинах низкого напряжения (£/_н < 50 в) на большие токи и в крупных машинах нормального и повышенного напряжения (U_H > 110 в). При других напряжениях указанные мощности изменяются пропорционально £/„.

Комбинированные обмотки находят некоторое применение в машинах предельной мощности и при тяжелых режимах работы (быстро меняющиеся нагрузки и т. д.)- На выбор типа обмотки влияет также число полюсов, скорость вращения и т. д.

Значение и_П = I используется только в машинах низкого напряжения при больших токах. При U_H = 220 в и Р_н > 30 -*■ 50 кет число витков в секции всегда равно единице.