Лекция №40

Якорные обмотки машин постоянного тока

в) Волновая обмотка.

На рис. 5-16 приведена схема-развертка простой волновой обмотки:

Рис. 5-16. Схема-развертка простой волновой обмотки Z_э = S = K = 19; 2р = 4; у = y_к = 9; y₁ = 5; y₂ = 4; а = 1.

Радиальная схема той же обмотки приведена на рис. 5-16а.

Рис. 5-16а. Радиальная схема простой волновой обмотки (кривые линии вне якоря условно показывают лобовые соединения на задней стороне машины, кривые внутри якоря — лобовые соединения на ее передней стороне (см рис. 5-16).

На рис. 5-17 представлены параллельные ветви обмотки, соответствующие положению якоря и коллектора относительно полюсов и щеток, показанному на рис. 5-16. Получаются две параллельные ветви. Для любой волновой обмотки можно взять только две щетки (заштрихованные на рис. 5-16 и 5-17). Однако в обычных случаях берут число щеток равным числу полюсов, так как в этом случае поверхность коллектора лучше используется и его размеры можно сократить. Выключаемые при этом секции (замкнутые щетками) практически не изменяют (при большом числе секций в параллельной ветви) ее э.д.с.

Рис. 5-17. Параллельные ветви простой волновой обмотки  (см. рис. 5-16) при двух щетках и при четырех щетках.

Электродвижущая сила

На рис. 5-20 представлена кривая поля машины при холостом ходе (или кривая распределения индукции В в воздушном зазоре вдоль окружности якоря). Допустим, что щетки стоят на геометрической нейтрали. Тогда можем считать, что при y₁ =  все проводники одной параллельной ветви обмотки находятся как бы под одним полюсом, так как в этом случае э.д.с. сторон витка складываются арифметически.

Электродвижущая сила, наводимая в проводнике, движущемся со скоростью v и имеющем активную длину l, равна:

e_x = B_xlv,          (5-10)

где В_х— индукция в той точке, где в данный момент находится проводник.

Для определения э.д.с. параллельной ветви Е_a (э.д.с. якоря) нужно просуммировать э.д.с. всех N/2a проводников, составляющих параллельную ветвь (N — общее число проводников обмотки якоря):

.          (5-11)

Сумму индукций в правой части формулы (5-11) с большой точностью можно заменить произведением средней индукции В_ср (рис. 5-20) и числа N/2a:

.          (5-12)

Подставляя в (5-11)  и найденное значение суммы индукций, а также учитывая, что

,          (5-13)

получим искомую формулу для э.д.с.:

,          (5-14)

где Ф — магнитный поток, В·с.

Рис. 5-20. Кривая поля и наведение э.д.с. в параллельной ветви обмотки якоря.

Магнитная цепь

На рис. 5-21 изображена магнитная цепь машины постоянного тока. Расчет ее заключается в определении н.с., необходимой для создания в воздушном зазоре машины магнитного потока, могущего навести в обмотке якоря заданную э.д.с.

Рис. 5-21. Магнитная цепь машины постоянного тока.

 Картина распределения магнитного поля в машине в пределах ее сектора АОВ (рис. 5-21) для всех подобных секторов одинакова. Поэтому для определения н.с., создающей магнитный поток, достаточно ограничиться расчетом магнитного поля в пределах одного сектора, т. е. в пределах одной пары полюсов. Обозначим искомую н.с. через F_цепи.

На рис. 5-22 представлена кривая Е₀ = f(F_цепи), здесь э.д.с. Е_а обозначена через Е₀, чтобы показать, что мы имеем э.д.с. при холостом ходе машины. Приведенная кривая называется характеристикой холостого хода. Она имеет важное значение при исследовании электрической машины.

Рис. 5-22. Характеристика холостого хода.