КОНСТРУКТИВНОЕ ВЫПОЛНЕНИЕ ЯКОРНЫХ ОБМОТОК

КОНСТРУКТИВНОЕ ВЫПОЛНЕНИЕ ЯКОРНЫХ ОБМОТОК

Обмотка якоря состоит из отдельных секций, которые укладываются в 2 слоя в пазы сердечника якоря, причем сторона одной секции укладывается в верхний слой, а сторона другой секции – в нижний слой.

Если каждый слой паза содержит по одной стороне секции, то такой паз называется элементарным   Z_Э       

                                                                                               

Z_Э

 

В реальных машинах каждый слой содержит чаще всего несколько сторон секций, т.е. считается, что реальный паз состоит из нескольких элементарных пазов          

                                                              

                1                  Z_Э =3

 

Перед укладкой в паз все секции покрывают общей изоляцией, в результате чего образуется катушка якорной обмотки.

По геометрической форме секций и способу их соединения между собой их подразделяют на петлевые, волновые и комбинированные. В свою очередь петлевые и волновые обмотки подразделяют на простые и сложные.

Обмотки изображаются в виде развертки. Последовательность соединения секций между собой и с коллекторными пластинами задается обмоточными шагами.

Простая петлевая обмотка       

 

                                                                      У₁                        

                                                                         У                                                 У₂

                                                                      У_к

Сторона секции, лежащей в верхней части паза, изображается сплошной линией и называется начальной стороной.

Сторона секции, лежащей в нижней части паза, изображается пунктирной линией и называется конечной стороной

У₁- первый частичный шаг. Он равен расстоянию между сторонами секции. Этот шаг определяет ширину секции

.У₂- второй частичный шаг. Он равен расстоянию между конечной стороной данной секции и начальной стороной секции, следующей секцией,с которой она должна быть соединена

У – результирующий шаг. Он равен расстоянию  между началами секций, следующих друг за другом согласно схеме соединения

У_к – шаг обмотки по коллектору. Он равен расстоянию между точками подсоединения выводов секции к коллектору.

Шаг У₁ выбирается т.о., чтобы начало и конец секции располагались под полюсами разной полярности, т.е., чтобы ширина равнялась полюсному делению τ, выраженному в элементарных пазах, приходящихся на 1 полюс. Тогда при вращении якоря ЭДС, наводимые в сторонах секции, будут иметь противоположные направления, а внутри секции они будут суммироваться.

Шаг У₁ равен целому числу и определяется по формуле

У₁=

Z_э – число элементарных пазов

2р – число полюсов

ԑ– правильная дробь, при которой У₁ равен целому числу. Чаще всего число ԑ принимают отрицательным, т.к. в этом случае уменьшается расход провода на обмотку.

Если У₁= τ, то шаг обмотки называется полным или диаметральным. Если

У₁ τ, то обмотка имеет укороченный шаг.

Простую волновую обмотку получают последовательным соединением секций, начала которых лежат под следующими друг за другом одноименными полюсами.

                      У₁               У₂

                                                 У

                                   У_к

ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ГЕНЕРАТОРОВ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО И СМЕШАННОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Под параллельной работой понимается работа нескольких генераторов на общую нагрузку. Необходимость в параллельной работе возникает при переменном характере нагрузки, когда она меняется в течение суток или времен года, а также для повышения надежности элек­троснабжения потребителей.

Если выбрать генератор исходя из максимально возможной нагрузки, то в часы снижения нагрузки генератор будет работать недогруженным. КПД генератора при небольших нагрузках гораздо ниже оптимального, поэтому работа генератора при нагрузках, значительно меньших номинальных, неэкономична. 

В этом случае целесообразно установить несколько генераторов и в зависимости от нагрузки включить то или иное их количество на параллельную работу. При этом можно обеспечить работу каждого генератора с нагрузкой, близкой к номинальной, с высоким КПД.

Установка одного генератора имеет еще и тот недостаток, что при выходе его из строя полностью прекращается питание нагрузки. Этот недостаток отсутствует при параллельном включении нескольких генераторов. Иногда к параллельной работе генераторов прибегают и в том случае, когда мощность нагрузки превышает предельную мощность генераторов.

Предположим, что первый генератор подключен к шинам и нагружен током I₁.Напряжение на шинах равно U. Включение на параллельную работу второго генератора должно быть произведено так, чтобы не нарушался режим работы сети, т.е. чтобы при включении генератора не возникали в ней большие толчки тока и напряжения. Для осуществления этого необходимо выполнить два условия:

1)   ЭДС Е₂ подключаемого генератора должна быть равна напряжению сети U. При этом ток в якоре генератора после его включения в сеть будет равен

I₂ = (E₂ - U)/R_a2 = 0.

Достигнуть равенства E₂ =U можно, изменив ток возбуждения I_в2 у подключаемого генератора. Контроль этого условия производится поочередным измерением напряжения в сети и на выводах генератора;

2)   полярность подключаемого генератора должна соответствовать полярности сети. Это означает, что к выводу сети, имеющему, например, полярность « + », должен быть подключен вывод генератора той же полярности. Аналогично должны подключаться выводы с полярностью «-». При невыполнении этого условия в контуре, образованном якорями генераторов, их ЭДС будут суммироваться и возникнет ток

I_к = (E₁ + E₂)/(R_a1 + R_a2)

равный току короткого замыкания на выводах машины. Напряжение на шинах при этом U=0. Ток I_к может вызвать повреждение генераторов.

Проверку соответствия полярности можно произвести двумя способами:

1)   с помощью вольтметра магнитоэлектрической системы. Направление отклонения стрелки этого прибора зависит от полярности подведенного к нему напряжения. Если измерить вольтметром напряжение в сети, а затем на соответствующих выводах генератора, то отклонение стрелки прибора в одну и ту же сторону будет свидетельствовать, что полярности одинаковые;

2)   подключением вольтметра к выводам одного ножа рубильника . Другой нож этого рубильника должен быть замкнут. При соответствии полярностей генератора и сети показание вольтметра равно нулю, а при несоответствии - 2U. При несоответствии полярностей следует поменять между собой выводы генератора или сети, подходящие к рубильнику.

Если выполнены условия включения генератора на параллельную работу, то у подключенного генератора ток равен нулю. Теперь требуется часть нагрузки с первого генератора перевести на второй - подключенный. При этом необходимо сохранить напряжение на шинах неизменным (U = const). Токи нагрузки генераторов равны

 I₁ = (E₁ - U)/R_a1; I₂ = (E₂ - U)/R_a2. 

 Для того чтобы произвести перераспределение токов при U = const, необходимо изменить ЭДС Е₁ и Е₂ путем воздействия на цепи возбуждения генераторов. Для увеличения нагрузки генератора его ток возбуждения следует повышать, а для уменьшения нагрузки - снижать. В нашем случае для перевода части нагрузки с первого генератора на второй необходимо I_в1 снижать, а I_в2 -повышать. Перераспределение нагрузки можно было бы осуществить путем воздействия только на ток возбуждения одного из генераторов, но в этом случае напряжение на шинах не будет оставаться постоянным. Если в процессе работы из-за спада нагрузки потребуется один из генераторов отключить, то для этого предварительно следует его ток нагрузки перераспределить между другими работающими генераторами и только тогда, когда он станет равным нулю, произвести отключение. При переводе нагрузки следует иметь в виду, что из-за малых сопротивлений цепи якоря генераторов небольшие изменения токов возбуждения (а следовательно, и ЭДС) могут вызвать значительные изменения токов нагрузки. Поэтому при переводе нагрузки токи воз­буждения следует регулировать плавно, контролируя изменение токов в цепях якорей. 

Все сказанное справедливо и для генераторов смешанного возбуждения. Однако параллельная работа генераторов смешанного возбуждения при согласном включении обмоток имеет свои особенности.

При параллельном включении генераторов смешанного возбуждения возможна неустойчивая работа генераторов, которая заключается в произвольном колебании тока в цепях их якорей. Происходит это по следующим причинам. Известно, что ЭДС генератора пропорциональна частоте вращения  и магнитному потоку Ф, а ток якоря равен I_a = (E-U)/R_a. Если, например, частота вращения якоря первого генератора мгновенно повысится, то это вызовет увеличение ЭДС, а следовательно, и тока якоря этого генератора. Возросший ток якоря, протекая по последовательной обмотке возбуждения, увеличит магнитный поток машины, что приведет к еще большему увеличению ЭДС и тока якоря. Это в свою очередь вызовет дальнейшее увеличение ЭДС и т. д. В результате этого первый генератор будет воспринимать на себя все большую нагрузку, разгружая при этом второй генератор.  Сильное увеличение нагрузки первого генератора повлечет за собой уменьшение частоты вращения сочлененного с ним первичного двигателя, вследствие чего процесс пойдет в обратном направлении: первый генератор будет разгружаться, а второй, наоборот, нагружаться. Таким образом, может возникнуть колебательный процесс переброски нагрузочного тока с одного генератора на другой.

Чтобы исключить появление колебательного процесса, в схему включения генераторов на параллельную работу добавляют уравнительный провод ab (рис. 24), которым объединяют точки соединения последовательных обмоток возбуждения с обмотками якоря.

При наличии уравнительного провода последовательные обмотки возбуждения генераторов оказываются включенными параллельно друг другу, поэтому при увеличении тока якоря одного из генераторов ток будет распределяться между последователь­ными обмотками обратно пропорционально их сопротивлениям. При этом увеличиваются ЭДС и ток как одного, так и другого генератора и колебательного процесса происходить не будет.

При наличии уравнительного провода параллельная работа генераторов смешанного возбуждения при согласном включении обмоток протекает так же, как и других генераторов. Для улучшения работы по такой схеме сопротивление уравнительного провода следует брать минимально возможным.

Краткое описание документа:

К учебнику: «Электротехника, учебник для нач. проф. образования», П.А, Бутырин, О.В. Толчеев и др.

К уроку: Глава 7. Электрические машины

Предмет: Другое

Для класса: 11 класс

КОНСТРУКТИВНОЕ ВЫПОЛНЕНИЕ ЯКОРНЫХ ОБМОТОК

Обмотка якоря состоит из отдельных секций, которые укладываются в 2 слоя в пазы сердечника якоря, причем сторона одной секции укладывается в верхний слой, а сторона другой секции – в нижний слой.