Устройство электрических машин постоянного тока

Подробности

Категория: Электрические машины

• электродвигатель
• постоянный ток

Статор в машине постоянного тока состоит из станины 12 (рис. 1), главных 24 и добавочных 26 полюсов с обмотками. В машинах малой мощности добавочные полюса могут отсутствовать. Ротор (якорь) состоит из вала 22, сердечника 14 с обмоткой 10 и коллектора 9.
Станина 12 является корпусом машины и в то же время частью магнитной системы, проводящей магнитные потоки главных и добавочных полюсов. Она имеет цилиндрическую форму и изготовляется из стальной трубы, к нижней части которой приваривают лапы 29.

Рис. 1. Машина постоянного тока серии 2П

В верхней части корпуса ввинчивается рым-болт или привариваются проушины 25 для транспортировки машины, с торцов выполнены центрирующие заточки для подшипниковых щитов 4 и 19, которые крепятся винтами 20.

Добавочные полюса 26 предназначены для улучшения коммутации (уменьшения искрения под щетками) и изготовляются цельными или шихтованными из листов. Катушки обмотки полюсов выполняют из проводов круглого или прямоугольного сечения. Главные и добавочные полюса крепят к станине болтами 13.
Сердечник якоря набирается из листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм на вал. Нажимные шайбы 15 служат одновременно опорами для лобовых частей обмотки 10, на которые наложен бандаж. Концы секций обмотки присоединены к коллекторным пластинам. Коллектор 9 состоит из медных пластин, изолированных друг от друга прокладками из миканита. Подшипники с обеих сторон закрыты крышками.
На переднем щите 4 закреплена щеточная траверса 3 с бракетами 6, на которых установлены щеткодержатели 28 со щетками 8. Для осмотра коллектора и доступа к щеткам в машине имеются люки, которые закрываются крышками или защитными лентами 5, 17 с отверстиями. Концы лент обертываются вокруг валиков и стягиваются на корпусе винтами 27.

В верхней части отверстия выполнены в виде жалюзи 23 для защиты машины от падающих сверху и под углом к вертикали капель.
Выводы от якорной обмотки и обмотки возбуждения главных полюсов пропущены через отверстия в станине и подсоединены к колодке зажимов, расположенной в коробке 11.
Подшипниковые опоры машины постоянного тока аналогичны опорам асинхронных машин. У двигателей постоянного тока с высотами оси вращения 80—200 мм обычно со стороны привода и с противоположной стороны устанавливают шариковые подшипники 1, у двигателей с высотами 225—315 мм со стороны привода — роликовые, а с противоположной — шариковые подшипники. Подшипниковые крышки 2 крепятся болтами 21, которые проходят через сквозные отверстия в щитах и ввинчиваются в резьбовые отверстия во внутренних крышках. Болты контрятся пружинными шайбами.
Токосъемное устройство машин постоянного тока включает в себя щетки 8, щеткодержатели 28, бракеты 6. к которым крепятся щеткодержатели, и траверсу 5, несущую на себе бракеты. У двигателей с высотами оси вращения 355—500 мм траверса может отсутствовать. Бракеты в таких машинах крепятся непосредственно к подшипниковому щиту. Щетки прижимаются к коллектору 9 пружинами.
Машина имеет защищенное исполнение и аксиальную систему вентиляции. Охлаждающий воздух засасывается в машину вентилятором 18 через окна в ленте 5 со стороны коллектора и выбрасывается через окна ленты 17 со стороны привода. Установкой диффузора 16 достигают рационального распределения воздушных потоков При его отсутствии большая часть воздуха проходила бы между полюсами вблизи станины. Диффузор направляет поток к поверхности якоря машины.
Балансировка ротора производится установкой грузиков в виде ласточкина хвоста в кольцо 7 со стороны коллектора и в канавку на вентиляторе 18. У малых машин балансировка может осуществляться удалением металла путем сверления отверстий в вентиляторе и коллекторе.
В машинах постоянного тока при работе по обмотке якоря проходит ток, который создает свое магнитное поле. Поле якоря накладывается на поле главных полюсов и искажает его, магнитная индукция у краев полюсов становится неодинаковой. Из-за различной ЭДС в секциях обмотки якоря ухудшается коммутация машины и увеличивается напряжение между некоторыми коллекторными пластинами, что может привести к пробою изоляции пластин.

Рис. 20. Машина постоянного тока с компенсационной обмоткой
Для компенсации реакции якоря в машинах постоянного тока значительной мощности применяют компенсационную обмотку 5 (рис. 20). Ее располагают в пазах наконечников главных полюсов 8 и соединяют последовательно с обмоткой якоря 4. Компенсационную обмотку рассчитывают и включают таким образом, чтобы ее магнитное поле было равно и направлено встречно полю якоря. Компенсационная обмотка усложняет изготовление и ремонт машины, поэтому ее применяют обычно в крупных машинах и постоянного тока.

Бракеты 13 в машинах большой мощности выполняют в виде плоских пластин с приливами, через отверстия в которых они винтами крепятся к траверсе 14. Винты изолируют гетинаксовыми трубками и прокладками, так как к траверсе крепятся бракеты разной полярности. Траверса согнута из полосовой стали в виде кольца и закреплена на подшипниковом щите.
Обмотка возбуждения 7 разделена на каждом полюсе на две катушки, между которыми образован вентиляционный канал.
Сердечник 10 якоря выполнен с аксиальными вентиляционными каналами 9. Каналы для охлаждающего воздуха предусмотрены также между коллектором 12 и валом 1. Вентилятор 3 установлен со стороны привода. Щиты 2 и 15 центрируются в заточках корпуса 6. Лобовые части обмотки якоря 4 опираются на изолированный обмоткодержатель 11.

В машинах постоянного тока выведенные наружу концы обмоток маркируют буквами: Я — обмотка якоря, К — компенсационная обмотка, Д — обмотка добавочных полюсов, С — последовательная обмотка возбуждения, Ш — параллельная обмотка возбуждения, П -— пусковая обмотка, У — уравнительный провод и уравнительная обмотка. К буквенным обозначениям добавляются цифру:  1 — начало обмотки, 2 — конец обмотки; например, Я1— начало обмотки якоря, Я2 —  конец.

В малых коллекторных машинах постоянного и переменного тока выводы (начала обмоток) маркируют следующими цветами: белым — обмотка якоря, красным — обмотка последовательного возбуждения, зеленым — обмотка параллельного возбуждения. На концах обмоток добавляется черный цвет.

• Назад
• Вперёд

• Вы здесь:  
• Главная
• Оборудование
• Эл. машины
• Проектирование электрических машин переменного тока

Еще по теме:

• Дефекты обмоток якоря электрических машин постоянного тока
• Обозначения вывода обмоток электрических машин постоянного тока
• Машины постоянного тока
• Бесконтактные электродвигатели постоянного тока
• Машины постоянного тока с полупроводниковым коммутатором

Машины постоянного тока.

Электродвигатели и генераторы. – www.motors33.ru

1. Особенности коллекторных машин постоянного тока

Коллекторные машины — это в основном машины постоянного тока. Они выпускаются мощностью от долей ватта до десятков тысяч киловатт. Коллекторные машины переменного тока находят применение в качестве приводных двигателей лишь для узкого круга специальных механизмов небольшой мощности, например как приводы некоторых бытовых приборов, электрифицированного ручного инструмента, медицинского оборудования, т. е. в тех случаях, когда для питания двигателей используется однофазный и реже трехфазный переменный ток, а характеристики асинхронных машин не удовлетворяют требованиям приводного механизма.

Коллекторные машины постоянного тока используются как двигатели и как генераторы. В промышленности более распространены двигатели, что объясняется все возрастающим применением различных статических выпрямителей, обеспечивающих промышленные установки энергией постоянного тока.
Широкое распространение электродвигателей постоянного тока несмотря на их более высокую стоимость и сложность эксплуатации по сравнению с асинхронными двигателями, объясняется в первую очередь простыми и надежными способами регулирования частоты вращения, большими пусковыми моментами и перегрузочной способностью, чем у двигателей переменного тока.

Рис. 1. Двигатель постоянного тока серии 2П:
1 — тахогенератор; 2 — траверса; 3 — коллектор; 4 — станина; 5 — якорь; 6 — главный полюс; 7 — добавочный полюс;

Основными конструктивными элементами машин постоянного тока (рис. 1) являются станина с закрепленными на ней главными и добавочными полюсами, вращающийся якорь с обмоткой и коллектором и щеточный аппарат. В машинах малой и средней мощностей станина одновременно служит и корпусом, к которому крепятся лапы для установки машины, и частью магнитопровода. По ней замыкается магнитный поток. В большинстве машин станина выполнена массивной, из стальных труб, либо сварной из листов конструкционной стали. В ряде машин станину выполняют шихтованной.

К внутренней поверхности станины крепят главные и добавочные полюсы. Сердечники главных полюсов массивные либо набраны из листов стали толщиной 1 — 2 мм. Сердечники добавочных полюсов, как правило, массивные. На главных полюсах располагаются обмотки возбуждения; их МДС создают рабочий поток машины. Обмотки добавочных полюсов, расположенных по поперечным осям машины, служат для обеспечения нормальной коммутации.
Магнитопровод якоря шихтуется из листов электротехнической стали. В машинах малой мощности сердечник якоря насаживается непосредственно на вал со шпонкой и фиксируется в осевом направлении буртиком вала и кольцевой шпонкой. С торцов якоря для предотвращения распушения листов во время работы установлены нажимные шайбы, совмещенные с обмоткодержателями.
Обмотки якорей двухслойные. В машинах мощностью до 15 — 20 кВт они выполнены из круглого провода и уложены в полузакрытые пазы. В пазовых частях обмотка крепится пазовыми клиньями, в лобовых — бандажами из стеклоленты или немагнитной стальной проволоки, которые прижимают их к обмоткодержателям. В машинах большой мощности катушки обмотки якоря наматывают из прямоугольного провода и укладывают в открытые пазы. Крепление обмотки либо такое же, как и в машинах малой мощности, т. е. клиньями в пазовой и бандажами в лобовой части, либо бандажами и в пазовой, и в лобовой части. Выводные концы каждой секции обмотки впаиваются в прорези коллекторных пластин.
Коллекторы в большинстве машин общего назначения цилиндрические. Торцевые коллекторы применяют лишь в некоторых машинах малой мощности специального назначения. Во всех цилиндрических коллекторах пластины имеют клиновидную форму с углом наклона, при котором пластины, собранные в кольцо, плотно прилегают друг к другу боковыми поверхностями и зажимают миканитовую изоляцию (рис. 2). Наибольшее распространение получили коллекторы, в которых пластины удерживаются в сжатом состоянии металлическими нажимными конусами (рис. 3) либо опрессовкой в пластмассу (рис. 4).

Рис. 2. Положение коллекторных пластин в цилиндрических коллекторах:
1 — пластины коллектора; 2 — изоляция между пластинами; Р — сила давления нажимных конусов; Р, — сила арочного распора

В коллекторах с нажимными конусами пластины закрепляются передвижением переднего нажимного конуса по втулке коллектора. При этом создается давление на нижнюю часть ласточкина хвоста пластин и возникает арочный распор (рис. 2). Такие коллекторы называют арочными. Пластины коллектора с расположенными между ними изоляционными прокладками образуют монолитное кольцо. Нажимные конусы изолируют от пластин миканитовыми фигурными прокладками — манжетами, имеющими большую механическую прочность.

Рис. 3. Коллектор с нажимными конусами:
1 — передний нажимной конус; 2 — пластины коллектора ; 3 — втулка коллектора; 4 — изоляционная манжета; 5 —задний нажимной конус

Коллекторы на пластмассе более просты в изготовлении, но в силу меньшей механической прочности и надежности не применяются в машинах большой мощности.
В некоторых быстроходных машинах, например в возбудителях турбогенераторов, из-за больших центробежных сил, действующих на пластины коллектора, прочность их крепления с помощью ласточкиных хвостов оказывается недостаточной и коллекторные пластины крепят на втулку с помощью внешних бандажных колец (рис. 5).

Рис. 5. Принципиальная конструкция коллектора с бандажными кольцами:
1 — изоляция под бандажными кольцами; 2 — бандажные кольца; 3 — пластины коллектора; 4 — втулка коллектора

Щетки коллекторных машин устанавливают в щеткодержатели, закрепленные на щеточных пальцах, причем на каждом щеточном пальце может быть установлено по нескольку щеткодержателей и щеток, соединенных между собой параллельно. Число щеток и их размеры определяются номинальным током машины. Число щеточных пальцев должно быть равно числу полюсов машины. Двигатели с волновой обмоткой на якоре при отсутствии места для установки полного комплекта щеточных пальцев допускают установку неполного числа щеточных пальцев, что используется в некоторых конструкциях тяговых двигателей. Щеточные пальцы укреплены на траверсе, которая допускает поворот на некоторый угол вокруг оси машины для регулирования положения щеток на коллекторе.
В последние годы получают распространение бесколлекторные двигатели постоянного тока, в которых механический преобразователь тока — коллектор со щеточным аппаратом — заменен вентильным коммутатором. Вентильные двигатели имеют широкий диапазон регулирования частоты вращения и не имеют недостатков, связанных с работой скользящих контактов коллектор—щетки, характерных для коллекторных машин постоянного тока.

3. Характеристики машин постоянного тока.
Машины постоянного тока по своим характеристикам определяются системой возбуждения: независимой, параллельной, последовательной или смешанной.

При независимой системе возбуждения обмотка возбуждения питается от постороннего источника постоянного тока и ток возбуждения не зависит от режима работы и нагрузки машины. Генераторы с независимой системой возбуждения допускают регулирование напряжения практически от нуля до номинального. Изменение напряжения при увеличении нагрузки определяется только размагничивающим действием реакции якоря и увеличением падения напряжения на сопротивлении якорной цепи.
Ток параллельной обмотки возбуждения генераторов с самовозбуждением меняется в зависимости от напряжения на выводах генератора и уменьшается с ростом нагрузки из-за размагничивающего действия реакции якоря, что в свою очередь приводит к добавочному увеличению падения напряжения. За счет этого номинальное падение напряжения генераторов с параллельным возбуждением больше, чем генераторов с независимым возбуждением.
В генераторах со смешанной системой возбуждения при согласном включении параллельной и последовательной обмоток поток стабилизируется, так как размагничивающее действие реакции якоря компенсируется изменением МДС последовательной обмотки, пропорциональным току нагрузки. Последовательную обмотку таких машин называют стабилизирующей. Номинальное падение напряжения генераторов со стабилизирующей обмоткой мало. Некоторые генераторы выполнены со стабилизирующей обмоткой, при которой обеспечивается равенство 7НОМ = (7Х|Х (где 1/Х]Х — напряжение холостого хода).

При встречном включении параллельной и последовательной обмоток возбуждения напряжение на выводах генератора резко падает с увеличением тока нагрузки. Такие системы возбуждения находят применение в сварочных генераторах постоянного тока.
В двигателях параллельного возбуждения размагничивающее действие реакции якоря может вызвать неустойчивую работу, так как уменьшение потока с ростом нагрузки из-за действия реакции якоря при малом суммарном сопротивлении якорной цепи приводит к увеличению частоты вращения двигателя. Поэтому в большинстве двигателей средней и во всех двигателях большой мощности помимо параллельной устанавливается последовательная обмотка возбуждения, стабилизирующая магнитный поток и придающая устойчивость механической характеристике (рис. 7, а).

Рис. 7. Механические характеристики двигателей постоянного тока:
а — смешанного возбуждения; б — последовательного возбуждения

Механические характеристики двигателей с последовательным возбуждением (рис. 7,б) имеют специфический «падающий» характер. Двигатели с последовательным возбуждением используются в приводах, требующих больших пусковых моментов и устойчивой работы при малых частотах вращения.

4. Регулирование частоты вращения машин постоянного тока.

Частота вращения двигателя при неизменной нагрузке может быть изменена регулированием питающего напряжения U, включением последовательно с якорем дополнительного регулировочного резистора и изменением магнитного потока машины (изменением тока возбуждения). В практике применяются все три способа регулирования.
Регулирование частоты вращения изменением подводимого напряжения встречает трудности, связанные со сложностью преобразования напряжения постоянного тока. Для этой цели либо применяют статические преобразователи напряжения, либо питают двигатель от отдельного генератора постоянного тока, допускающего плавное регулирование напряжения (система генератор — двигатель). Такие системы применяют лишь для отдельных специальных приводов, требующих регулирования частоты вращения по сложной программе, например для главных двигателей прокатных станов.
Регулирование частоты вращения потоком является наиболее экономичным способом, так как потери в регулировочных резисторах, включаемых для этой цели последовательно с обмоткой возбуждения, невелики из-за малого тока возбуждения.
Однако этот способ позволяет лишь увеличивать частоту вращения двигателей по сравнению с номинальной. Такой способ регулирования предусмотрен для всех серийных двигателей постоянного тока.
Включение добавочного резистора в цепь якоря дает возможность плавно регулировать частоту вращения, но сопряжено с большими потерями в регулировочном реостате, по которому проходит полный ток нагрузки. Этот способ используется, например, для регулирования частоты вращения тяговых двигателей.
В современных системах регулирования частоты вращения двигателей постоянного тока применяются тиристорные схемы, позволяющие осуществить регулирование частоты вращения в широких пределах по заданной программе. Датчиками частоты вращения для осуществления обратной связи при регулировании могут быть тахогенераторы, размещенные на валу якоря двигателя (рис. 1).

5. Коммутация машин постоянного тока

Коммутация машин постоянного тока, т. е. изменение направления тока в секциях обмотки якоря при переходе секций от одного полюсного деления к другому, происходит при кратковременном замыкании их щетками на пластинах коллектора. При коммутации в короткозамкнутых секциях возникают реактивная ЭДС и ЭДС вращения, наводимая потоком реакции якоря, магнитные силовые линии которого пронизывают замкнутые при коммутации секции. При движении коллектора в момент отхода пластины коллектора от замыкающей данную секцию щетки происходит разрыв цепи (замкнутой секции), имеющей индуктивное сопротивление, и возникает искрение между сбегающим краем щетки и коллекторной пластиной. При неудовлетворительной коммутации искрение может быть значительным и может привести к местному повреждению коллектора, что в свою очередь ухудшает переходный контакт щетка—коллектор и усиливает искрение. Качество коммутации машины постоянного тока оценивается по интенсивности искрения на коллекторе (табл. 1).
Для улучшения коммутации во всех машинах постоянного тока, кроме машин малой мощности, устанавливают добавочные полюсы, МДС которых компенсирует МДС реакции якоря по поперечной оси машины, т. е. в зоне расположения коммутируемых секций. Кроме того, поток, создаваемый обмоткой добавочных полюсов, наводит в замкнутых при коммутации секциях ЭДС, несколько превышающую реактивную ЭДС секций и направленную ей навстречу. Коммутация машины при этих условиях становится прямолинейной или даже ускоренной. Напряжение под сбегающим краем щеток уменьшается до весьма малых значений и искрение под щетками становится не опасным для работы машины.
В крупных машинах постоянного тока кроме добавочных полюсов в пазах на наконечниках главных полюсов располагают компенсационную обмотку . Компенсационная обмотка предназначена для компенсации воздействия реакции якоря на поток возбуждения по продольной оси. Уменьшение влияния реакции якоря позволяет выполнять машины с уменьшенным воздушным зазором и улучшить их коммутацию.

Таблица 1. Оценка степени искрения под сбегающим краем щеток по ГОСТ 183-74

Степень искрения	Характеристика степени искрения	Состояние коллектора и щеток
1	Отсутствие искрения	Отсутствие почернения на коллекторе и следов нагара на щетках
ll 4	Слабое искрение под небольшой частью края щетки
‘i	Слабое искрение под большей частью края щетки	Появление следов почернения на кол-[ лекторе и следов нагара на щетках, легко устраняемых протиранием поверхности коллектора бензином
2	Искрение под всем краем щетки. Допускается только при кратковременных толчках нагрузки и перегрузки	Появление следов почернения на коллекторе и следов нагара на щетках, не устраняемых протиранием поверхности коллектора бензином
3	Значительное искрение под всем краем щетки с появлением крупных и вылетающих искр. Допускается только при прямом включении или реверсировании машин, если при этом коллектор и щетки остаются в состоянии, пригодном для дальнейшей работы	Значительное почернение на коллекторе, не устраняемое протиранием поверхности коллектора бензином, а также подгар и частичное разрушение щеток

 

Компенсационные обмотки и промежуточные полюса в машинах постоянного тока

Компенсационные обмотки и промежуточные полюса являются одним из важных шагов, предпринятых для минимизации нежелательного эффекта реакции якоря в машинах постоянного тока.

Реакция якоря вызывает множество нежелательных явлений в машине постоянного тока, например искрение на щетках. Таким образом, необходимо предпринять необходимые шаги, чтобы свести к минимуму последствия реакции якоря.

Содержание

Как свести к минимуму влияние реакции арматуры?

Один из самых простых способов — переместить щетки в новое положение магнитно-нейтральной плоскости. Перевод щеток в выдвинутое положение (новая нейтральная плоскость) не решает полностью проблемы реакции якоря.

Влияние реакции якоря зависит от тока нагрузки. Поэтому при каждом изменении тока нагрузки нейтральная плоскость смещается. Это означает, что положение щетки необходимо менять каждый раз при изменении тока нагрузки.

Где используются компенсационные обмотки и промежуточные полюса?

В небольших генераторах эффекты реакции якоря уменьшаются за счет фактического механического смещения положения щеток.

Практика изменения положения щетки для каждого изменения тока не практикуется, за исключением небольших генераторов. В более крупных генераторах используются другие средства для устранения реакции якоря. Для этой цели используются компенсационные обмотки или промежуточные полюса .

Компенсационные обмотки

Эффект перекрестного намагничивания реакции якоря может вызвать проблемы при постоянном токе. машины, подверженные большим колебаниям нагрузки. Чтобы нейтрализовать перекрестное намагничивающее действие реакции якоря, используется компенсирующая обмотка.

Компенсационные обмотки состоят из ряда катушек , встроенных в пазы на полюсных поверхностях . Эти катушки соединены последовательно с якорем.

Компенсационные обмотки и промежуточные полюса в машине постоянного тока

Последовательно соединенные компенсационные обмотки создают магнитное поле, которое прямо зависит от тока якоря. Поскольку компенсационные обмотки намотаны для создания поля, противодействующего магнитному полю якоря, они стремятся нейтрализовать эффект перекрестного намагничивания магнитного поля якоря.

Нейтральная плоскость останется неподвижной и в исходном положении при всех значениях тока якоря. Благодаря этому, если щетки установлены правильно, их не нужно снова перемещать.

Чтобы полностью нейтрализовать влияние реакции якоря, в мощных двигателях постоянного тока используется второй комплект вспомогательных обмоток возбуждения, известный как компенсационные обмотки . машины.

Компенсационная обмотка большой машины постоянного тока

Компенсационная обмотка состоит из несколько витков низкоомного медного стержня , уложенного в пазы на торцах основных полюсных наконечников шунтирующего поля и соединенного таким образом, чтобы обмотки пропускали ток в обратном направлении по отношению к непосредственно прилегающим проводникам якоря.

Компенсационные обмотки соединены последовательно друг с другом и с обмоткой якоря аналогично межполюсным обмоткам, так что они также противодействуют полю, создаваемому реакцией якоря. Ток в них тогда равен току в якоре.

Поле, создаваемое компенсационными обмотками, велико по сравнению с коммутирующими полями, но слабее, так как поток менее концентрированный.

Действие двух обмоток, действующих совместно, заключается в полной нейтрализации эффектов реакции якоря в отношении смещения нейтральной плоскости и почти полном устранении искажающих эффектов.

Таким образом гарантируется, что нейтральная плоскость будет оставаться в фиксированном положении во всем диапазоне нагрузки и скорости машины, а при работе двигателя — в обоих направлениях вращения.

Таким образом, обеспечивается хорошая коммутация, когда щетки находятся в фиксированном положении.

Прочтите: Конструкция машин постоянного тока

Интерполюс (обмотка возбуждения коммутатора)

Еще один способ уменьшить влияние реакции якоря — разместить небольшие вспомогательные полюса, называемые «промежуточными полюсами», между основными полюсами возбуждения. Межполюсники имеют несколько витков толстого провода и соединены последовательно с якорем.

Коммутирующие поля , или межполюсники , как их иногда называют из-за их положения относительно основных полюсов, состоят из ряда малых полюсов, аналогичных основным полюсам поля по конструкции и способу крепления, но имеющих обмотку который состоит из нескольких витков толстой медной шины с высокой пропускной способностью по току и низким сопротивлением.

Межполюсные обмотки в генераторе постоянного тока

Межполюсные полюса намотаны и размещены таким образом, чтобы каждый межполюсный полюс имел ту же магнитную полярность, что и основной полюс перед ним, в направлении вращения. Поле, создаваемое промежуточными полюсами, производит тот же эффект, что и компенсирующая обмотка.

Это поле фактически отменяет реакцию якоря для всех значений тока нагрузки, вызывая сдвиг в нейтральной плоскости, противоположный сдвигу, вызванному реакцией якоря. Величина смещения, вызванного промежуточными полюсами, будет равна сдвигу, вызванному реакцией якоря, поскольку оба смещения являются результатом тока якоря.

Все коммутирующие полюсные (межполюсные) обмотки соединены последовательно друг с другом и с цепью якоря. Резистор, подключенный параллельно обмоткам коммутирующего полюса (межполюсника), настраивается и постоянно устанавливается на заводе для обеспечения прочности коммутирующего полюса, обеспечивающей наилучшую коммутацию.

Большая часть тока якоря проходит через коммутирующие полюсные обмотки; лишь небольшая часть проходит через шунтирующий резистор .

Поскольку реакция якоря увеличивается при увеличении тока нагрузки якоря, а также увеличивается влияние коммутирующих полюсов (межполюсников), в результате нейтральная или коммутирующая плоскость сохраняется в фиксированном положении во всем диапазоне нагрузки.

При таком методе коррекции некоторые искажения поля все же остаются, поскольку коммутирующие поля, будучи небольшими, не полностью эффективны для исправления искажений вблизи наконечников основных полюсов. Это последнее условие особенно верно для мощных, компактных машин, используемых для двигатель подводной лодки .

Предыдущий пост

Автоматический выключатель в литом корпусе (MCCB) — типы и работа

14 января 2015 г.

Следующий пост

4 преимущества стационарной арматуры в генераторе

18 января 2015 г.

Компенсирующая обмотка в машине постоянного тока

Компенсационная обмотка в машине постоянного тока. Из предыдущего раздела было видно, что реакция якоря вызывает настолько сильное искажение волны плотности потока, что когда катушка проходит через область пиковых плотностей потока наведенная в нем ЭДС намного превышает среднее напряжение на катушке. Если эта ЭДС выше, чем напряжение пробоя на соседних сегментах, может возникнуть искровое перекрытие, которое может легко распространиться и охватить весь коммутатор, поскольку среда вблизи коммутатора всегда несколько ионизирована и условия благоприятны для пробоя. Результат – полное короткое замыкание якоря. Максимально допустимое напряжение между соседними сегментами составляет 30-40 В, что ограничивает среднее напряжение между ними намного меньше этой цифры. Выбор среднего напряжения катушки определяет минимальное количество сегментов коммутатора для ее конструкции.

Несмотря на описанную выше безопасную конструкцию коммутатора, существует еще один фактор, который может вызвать серьезные перенапряжения между сегментами коммутатора. Это изменение во времени реакции якоря и связанного с ней магнитного потока из-за внезапных изменений нагрузки машины.

Рассмотрим катушку aa’ на рис. 7.12, расположенную посередине между основными полюсами так, чтобы полный поток якоря/полюс, Φ _a (заштрихованная область), соединял катушку. Если нагрузка на машину претерпевает быстрое изменение, I _a и Φ _a изменяются соответственно, в результате чего статическая ЭДС в катушке пропорциональна dΦ _a /dt. Напряжение превышает динамическую ЭДС в катушке. Наихудшие условия возникают, когда эти две ЭДС складываются. Это происходит, когда нагрузка сбрасывается с генератора или добавляется к двигателю. (Читатель должен убедиться в этом, применив правило правой руки и закон Ленца к катушке aa’ на рис. 7.12.) Единственный способ исправить эту ситуацию — нейтрализовать реакцию якоря в ампер-витках на компенсационная обмотка в машине постоянного тока размещена в пазах, вырезанных в торцах полюсов так, что ось этой обмотки совпадает с осью щетки (вдоль которой проходит ось ВТ _и ).

Для автоматической нейтрализации АТ _и при любом токе необходимо, чтобы компенсационная обмотка последовательно возбуждалась током якоря в таком направлении, чтобы противодействовать АТ _и . Правильно подключенная компенсационная обмотка схематически показана на рис. 7.13 (а) и (б).

Из рис. 7.13(а) видно, что полная нейтрализация МДС якоря при таком расположении невозможна, так как распределения МДС якоря и компенсирующей МДС не идентичны.