MPT_UP4_end_ZEI

41

Рис. 1.4, лист 2. Продольный вид машин постоянного тока

42

Рис. 1.5. Коллектор машин постоянного тока

В машинах мощностью 100 кВт и выше в полюсных наконечниках могут быть выполнены пазы, в которые укладывается компенсационная обмотка 11 (КО, термин 21, с. 10). Эта обмотка соединяется с обмоткой якоря последовательно и встречно. Компенсационная обмотка предназначена для уменьшения влияния мдс обмотки якоря на магнитное поле обмотки возбуждения.

Якорь машины соединяют со статором подшипниковые щиты 12, в которых находятся подшипники, закрепленные крышками 13. К одному из подшипниковых щитов крепится траверса 14, на которой расположены щеточные пальцы 15 со щеткодержателями 16. На щеточном пальце укрепляются щеткодержатели со щетками только одной полярности. Все щеточные пальцы одной полярности соединяют между собой сборными шинами. Шины подсоединяются к выводам машины.

Рис. 1.6. Щеткодержатель с вставленной щеткой

На рис. 1.6 показан щеткодержатель с вставленной щеткой. На рис. 1.7 приведена щеточная траверса машины постоянного тока, которая крепится на подшипниковом щите. Траверса имеет щеточные пальцы 3, количество которых равно числу полюсов машины. Пальцы представляют собой цилиндрические или призматические стержни. Второе исполнение (оно показано на рис. 1.7) проще в производстве и лучше фиксирует положение щеток. Призматические пальцы выполняют из гетинакса или текстолита (см. позицию 3) либо из полосы стали, опрессованной в месте крепления к траверсе (позиция 4). В траверсе предусмотрена прорезь, стягиваемая стяжным винтом 1. Его назначение – осу-

43

ществить затяг траверсы на ее опорной поверхности. Материалом для траверс обычно служит серый чугун. Траверса при отпущенном винте 1 должна свободно проворачиваться по окружности с целью установки щеток на геометрическую нейтраль при сборке и наладке машины. Для фиксации траверсы служит стопорный винт 2.

Рис. 1.7. Щеточная траверса малых машин постоянного тока

Коллектор (рис. 1.5) набирают из медных пластин 1, изолированных друг от друга миканитовыми прокладками 2. Для изоляции пластин от корпуса 3 на нажимные фланцы 4 надевают прессованные миканитовые манжеты 5. Нажимные фланцы стягивают кольцевой гайкой 6. Секции обмотки якоря припаивают к петушкам 7 (см. на рис. 1.4, лист 2 позиции 3 и 4). Коллектор подвергают термообработке таким образом, что он образует монолитную конструкцию, исключающую биения и вибрации.

По внешней поверхности коллектора скользят щетки, расположенные в щеткодержателях (рис. 1.6), которые за счет пружины обеспечивают определенное нажатие щетки на коллектор и надежный контакт щетки с коллектором при всех режимах работы машины.

Щетки для электрических машин прессуют из угольных и графитных порошков. Электрические свойства щеток и их размеры стандартизованы [16].

44

3.4. Устройство обмотки якоря

Используются следующие основные типы обмотки якоря: простая петлевая, простая волновая, сложная петлевая, сложная волновая [1].

Простые обмотки образуют только одну замкнутую на себя систему проводников, тогда как сложные обмотки могут образовать несколько таких систем. Далее будет рассмотрена только простая петлевая обмотка.

3.4.1. Шаги обмотки

Различают следующие конструктивные элементы обмотки якоря:

1) виток – совокупность двух проводников, располагаемых на расстоянии, приблизительно равном одному полюсному делению τ; 2) секция – один или несколько витков подсоединенных к двум коллекторным пластинам; 3) активная часть секции – еечасть, лежащаявпазу; 4) лобоваячастьсекции– еечастьвнепаза.

У петлевой обмотки форма витка напоминает петлю, чем и обусловлено название обмотки – ”петлевая”. Простой петлевой обмоткой называется такая об-

мотка, у которой начало и конец секции присоединяются к рядом расположен-

ным коллекторным пластинам. Обмотка выполняется двухслойной, то есть в одном пазу располагаются активные стороны двух разных секций. Очевидно, что справедливо равенство

гдеS – числосекцийобмоткиякоря, K – числоколлекторныхпластинвколлекторе, Z – числозубцов(пазов) сердечникаякоря(элементарныепазынерассматриваются).

На рис. 1.8а показаны две секции простой петлевой обмотки и обозначены четыре шага этой обмотки:

1) первый шаг обмотки y1 – расстояние между двумя активными сторонами одной и той же секции. Шаг y1 измеряется числом пазов и приблизительно равен полюсному делению

где ε – дробное число, дополняющее отношение Z/2p до целого значения;

2)второй шаг обмотки y2 – расстояние между второй активной стороной первой секции и первой активной стороной второй секции, следующей за первой;

3)результирующий шаг обмотки y – расстояние между первыми активными сторонами двух секций, следующих друг за другом

45

Рис. 1.8. Развернутая схема простой петлевой обмотки: а– шаги обмотки; б– уложена вся обмотка

46

4) шаг обмотки по коллектору в соответствии с определением простой петлевой обмотки

(петлевые обмотки с шагом yк= –1 не рассматриваются).

Для правильного выполнения обмотки необходимо, чтобы ход обмотки по якорю и по коллектору соответствовали, то есть должно выполняться равенство

3.4.2. Радиальная схема обмотки

Рассмотрим радиальную схему простой петлевой обмотки якоря со следующими данными (они приняты исходя из методических соображений):

1)S = K = Z = 6,

2)число полюсов обмотки 2p = 2,

3) шаги обмотки yк= y = 1, y1 = (Z/2p) ± ε = 6/2 ± 0 = 3,

y2= y – y1 = 1 – 3 = –2.

Приизображениисхемыобмоткиусловимсяобозначатьоднойитойжецифрой: а) коллекторную пластину и секцию, левая сторона которой подсоединяется к данной коллекторнойпластине; б) паз, вверхнюючастькоторогоукладываетсялеваясторонасекции.

Нарис. 1.9а, б, впоказанарадиальнаясхемапростойпетлевойобмотки, причемнарис. 1.9а показанатолькоперваясекцияобмотки; нарис. 1.9бпоказаны первая, втораяитретьясекцииобмотки(эти трисекции, при положении якоря, зафиксированномнарис. 1.9, составляют первую параллельную ветвь обмотки); на рис. 1.9в показана вся обмотка (линиями красного цвета изображена первая параллельная ветвь обмотки, а синего – вторая параллельнаяветвь).

Горизонтальнаялиния1'–1', котораяделитпространствомеждуполюсаминадверавные части, называется геометрической нейтралью по якорю. Очевидно, что на линии геометрической нейтрали по якорю поле возбуждения равно нулю. При принятом направлении вращения якоря (по часовой стрелке), в проводниках, уложенных в пазы расположенные

выше геометрической нейтрали 1'–1', индуцируется эдс полем возбуждения одного направления(знак“ ”), а впроводниках, уложенныхвпазырасположенныенижеэтойгеометрической нейтрали, индуцируется эдс полем возбуждения другого направления

(знак”•”).

Наряду с геометрической нейтралью 1'–1' по якорю различают геометрическую нейтраль

1"–1" по коллектору. Геометрическая нейтраль по коллектору совпадает с осью главных полюсовисмещенапоотношениюкгеометрическойнейтралипоякорюна90º ( рис. 1.9в).

47

48

Рис. 1.9. Радиальная схема простой петлевой обмотки: а– уложена 1-я секция; б– уложены 1, 2 и 3-я секции; в– уложена вся обмотка

Последовательность укладки секций обмотки в пазы следующая:

1)Левая сторона первой секции укладывается в верхнюю часть первого паза, а начало секции подсоединяется к первой коллекторной пластине (рис. 1.9а);

2)В соответствии с шагом y1 = 3 правая сторона первой секции укладывается в нижнюю часть четвертого паза, а конец ее подсоединяется ко второй коллекторной

пластине, таккакyк= 1. Наэтомпроцессукладкипервойсекциизакончен;

3) Далее начинается процесс укладки второй секции (рис. 1.9б). В соответствии с шагом y = 1 левая сторона второй секции укладывается в верхнюю часть второго паза, а начало ее подсоединяется ко второй коллекторной пластине. В соответствии с шагом y1 = 3 правая сторона второй секции укладывается в нижнюю часть пятого паза, а конец ее подсоединяется к третьей коллекторной пластине, так как yк= 1. На этом процесс укладки второй секции закончен. Аналогично укладывается третья секция. При положении якоря, зафиксированном на рис. 1.9 1, 2 и 3-я секции входят в первую параллельную ветвь обмотки (она показана линиями красного цвета).

4) Далее начинается процесс укладки второй параллельной ветви обмотки (рис. 1.9в). При положении якоря, зафиксированном на рис. 1.9 во вторую параллельную ветвь обмотки входят 4, 5 и 6-я секции (они показаны линиями синего цвета). Левая сторона четвертой секции укладывается в верхнюю часть четвертого паза, а начало ее подсоединяется к четвертой коллекторной пластине. В соответствии с шагом y1 = 3 правая сторона четвертой секции укладывается в нижнюю часть первого паза, а конец ее подсоединяется к пятой коллекторной пластине. На этом процесс укладки четвертой секции закончен. Аналогично укладывается 5 и 6-я секции. Конец шестой секции подсоединяется к первой коллекторной пластине. На этом процесс укладки обмотки закончен.

На рис. 1.10 приведена рассмотренная выше радиальная схема обмотки для трех положений якоря, смещенных по направлению его вращения, соответственно на 30, 60 и 90º (по сравнению с рис. 1.9в).

3.4.3. Развернутая схема обмотки

Для изображения развернутой схемы обмотки якоря необходимо цилиндрическую поверхность якоря вместе с обмоткой и коллектором развернуть в плоскость. Развернутая схема обмотки якоря приведена на рис. 1.8б (радиальная схема этой обмотки показана на рис. 1.9в).

49