Расчет и изготовление моделей обмоток якоря машин постоянного тока.
(В.И. Мельников)
Цель работы – ознакомление с устройством и основными элементами обмоток. Для чего используется деревянная модель якоря.
Программа работы
1. Рассчитать шаг обмотки заданного типа.
2. Проверить условия симметрии обмотки.
3. Составить схему обмотки с расстановкой полюсов и щеток.
Выполнение работы
Описание модели якоря
Обмотка наматывается шпагатом на деревянной модели барабанного якоря. На модели имеются пазы и коллекторные пластины. На каждой пластине имеется гвоздь, на котором закрепляется шпагат, условно изображающий провод.
Если наматывается модель однократно замкнутой обмотки, то она может быть изготовлена из одного куска шпагата, т.е. обойдя все пазы и коллекторные пластины, мы приходим к исходной пластине, с которой была начата обмотка, т.е. обмотка всегда должна быть замкнута сама на себя.
Многократно замкнутая обмотка потребует столько кусков шпагата, какова кратность обмотки, т.к. двух или трехкратно замкнутые обмотки представляют собою соответственно две или три независимых однократно замкнутых обмоток соединенных между собой при помощи щеток (щетки должны как минимум 2 – 3 коллекторные пластины). Обмотки с большей кратностью практического применения не нашли.
Основные конструктивные элементы обмоток
Активным проводникомназывается проводник, который при вращении якоря пересекает магнитный поток и в котором индуктируется переменная ЭДС.
Витком обмоткиназываются два последовательно соединенных активных проводника, охватывающих своим контуром активный магнитный поток одного полюса.
Несколько последовательно соединенных витков образуют
собою секцию. Секции бываютодновитковые и многовитковые. При изготовлении обмотки на макете
используют только одновитковые секции, т.к. к одной коллекторной пластине
присоединяется начало одной секции и конец другой то, очевидно, что число
коллекторных пластин (
) равно числу секций (
) т.е.
,
где
- число проводников
обмотки якоря;
- число витков в секции.
Несколько секций, соединенных общей изоляцией от корпуса и расположенные в двух пазах образуют катушку.
В процессе изготовления модели обмотки необходимо следить, чтобы секции были расположены симметрично относительно коллекторных пластин к которым они присоединяются (см. рис.)
На макете должны быть правильно расставлены щетки с учетом формы секции и числом параллельных ветвей.
Параллельной ветвью называется часть обмотки, расположенная при данном
положении якоря между двумя смежными щетками противоположной полярности.
Исходные данные для изготовления модели обмотки
Прежде чем приступить к изготовлению обмотки, следует её рассчитать используя данные полученные у преподавателя.
Для расчета необходимы следующие данные:
1. Тип обмотки (простая петлевая, простая волновая, сложная петлевая, сложная волновая);
2. Число полюсов машины (
);
3. Число пазов (
)
и коллекторных пластин() (определяется на модели
якоря);
4. Определить укорочение шага обмотки;
5. Проверить условия симметрии обмотки на данной модели.
Порядок расчета обмоток
Расчет обмотки якоря на макете заключается в основном в определении её шагов, которые указаны на схемах обмотки (рис.).
Первым частичным шагом (
) называется
расстояние между сторонами одной секции по окружности якоря, т.е. это
фактически и есть ширина секции. Она близка к ширине полюсного деления, которое определяет длину дуги окружности
якоря между геометрическими нейтралями т.е. линиями, проходящими по середине
между двумя соседними полюсами
,
где
- диаметр якоря (модели).
При изготовлении обмотки полюсное деление определяется не в единицах длины окружности якоря, а числом пазов якоря.
.
Шаги обмотки измеряются числом элементарных пазов.
Элементарным пазом (
) называется паз с
двумя активными сторонами секций (по одной в верхнем и нижнем слоях).
Если реальный паз имеет несколько активных сторон, то он может быть разделен на соответствующее количество элементарных пазов. На рис. изображен паз, состоящий из трех элементарных пазов.
Число элементарных пазов на якоре равно числу секций и числу коллекторных пластин.
.
Для модели якоря имеем 
.
В дальнейшем все формулы для расчета шагов даны в элементарных пазах. Следовательно,
первый частичный шаг по якорю, независимо от типа обмотки определяется как
где
- укорочение или
удлинение шага.
Обычно «в» принимается ближайшим целым числом, которое необходимо вычесть из числа секций S , чтобы шаг выразился целым числом. Обмотка, в которой первый частичный шаг равен полюсному делению, называется обмоткой с диаметральным шагом.
Если первый частичный шаг меньше полюсного деления, мы имеем обмотку с укороченным шагом. При укорочении шага обмотки несколько снижается длина вылета лобовых частей и общая длина секции, что приводит к уменьшению расхода меди, поэтому чаще всего обмотки выполняются с укороченным шагом. Кроме того, укорочение шага благоприятно влияет и на коммутацию машины.
Обмотки с удлиненным шагом практически обычно не применяются.
Вторым частичным шагом (
) называется
расстояние между второй активной стороной одной секции и первой активной
стороной следующей секции.
Результирующим шагом (
) называется
расстояние между первыми сторонами двух следующих друг за другом по обходу
обмотки секций.
Шагом по коллектору (
) называется число
коллекторных пластин, расположенных между началом и концом одной секции.
Проверка условия симметрии обмоток
Основное требование, которому должна удовлетворять обмотка состоит в том, чтобы ЭДС параллельных ветвей её при любом положении якоря были равны. Нарушение этого условия приводит к появлению в обмотке якоря тока даже вхолостую. Этот ток, вызванный разностью ЭДС параллельных ветвей обмотки якоря, называется уравнительным током. Он увеличивает плотность тока под щетками и в отдельных случаях исключает возможность нормальной эксплуатации машины из–за сильного перегрева обмотки якоря и искрения на коллекторе.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.