Характеристика намагнічування МПС

 

Знаючи МРС окремих ділянок знаходять МРС кола, що дорівнює МРС збудження.

F_к= F_d+ F_д+ F_а+ F_п+ F_я.

Достовірність розрахунків МК перевіряють за допомогою кри­вої намагнічування машини, або характеристики холостого ходу.

Крива намагнічування Ф₀=f(F_к) будується після знаход­ження кількох (близько 6...10) значень F_к, які розраховуються для декількох значень індукції в зазорі В_d (таких, щоб Ф₀=0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2... від номінального потоку, який створює в машині номінальну ЕРС холостого ходу). Перевірка проводиться згідно з рис. 3.8 наступним чином:

 

 

Рисунок 3.8 – Характеристика намагнічування МПС

 

На прямолінійному відрізку кривої Ф₀(F_к) вся МРС витрачається на проведення потоку, в основному, через зазор, тобто F_к=F_d=f(Ф₀). Зі збільшенням Ф₀ значна частина МРС ви­трачається на проведення потоку і по сталі, в зв'язку з насичен­ням або ярма (малі МПС), або зубців (великі МПС) і підвищенням повного магнітного опору машини.

Відрізки    визначають МРС F_dта F_кн від­повідно для номінального значення потоку.

Відношення  

Якщо К_mзнаходиться в межах 1,1…1,4, то розрахунки виконані вірно. Найбільш ефективно машина буде працювати, якщо то­чка Сзнаходиться на середині криволінійної частини магнітної характеристики (так зване "коліно" характеристики).

Ступінь насичення дуже сильно впливає на робочі характерис­тики як генераторів, так і двигунів постійного струму (ГПС і ДПС); а також на умови комутації (іскріння під щітками).

 

Контрольні питання до теми 3

 

1. Які особливості магнітного кола МПС?

2. Скільки ділянок МК має МПС?

3. Який зазор МПС є розрахунковим?

4. Як враховується наявність радіальних вентиляційних каналів якоря?

5. Що таке полюсна поділка і розрахункова полюсна дуга?

6. Який тип задачі розрахунку магнітного кола?

7. Яка роль коефіцієнта зазору?

8. Основна особливість розрахунку МРС зубців?

9. Що таке пазовий коефіцієнт?

10. Як знаходиться інтегральне значення напруженості поля в зубцях?

11. Особливості розрахунку МРС спинки якоря.

12. Для чого потрібна крива В(Н)?

13. особливості розрахунку МРС ярма та полюса?

14. Що таке коефіцієнт розсіювання?

15. Порядок побудови магнітної характеристики?

16. Що таке коефіцієнт насичення? Як він визначає достовірність розрахунків МРС ділянок кола?

 

ОБМОТКИ ЯКОРЯ МПС

Якірні обмотки МПС слугують для індуктування в них ЕРС та для створення МРС, в наслідок взаємодії якої з потоком Ф₀ виникає електромагнітний момент, що діє як на статор так і на ротор.

Елементи та схеми обмоток

 

Основним елементом обмотки є секція - найменша частина об­мотки підключена до колекторних пластин. Кожна секція - це, як правило,два послідовно-з¢єднаних провідника, що складають один виток (рис.4.1,а). Кілька витків (два, або більше), з'єднані по­слідовно створюють секцію, підключену до колектора (рис,4.1,б,в). Секція може бути одновитковою, або багатовитковою. Кожна секція складається з двох активних сторін, які розташовані в пазах яко­ря. В них індукується ЕРС. Провідники, що з'єднують активні частини для створення ЕРС витка, звуться лобовими. Ці частини -неактивні.

Порядок з'єднання активних сторін та секцій між собою і з колектором встановлюється кроками обмотки. Існує взагалі два способи такого з'єднання:

- кінці котушки підключають до сусідніх пластин колектора (рис.4.1,б). Така обмотка зветься петльова;

- кінці котушки розведені на відстань, що приблизно дорівнює 2t. Така бмотка - хвильова.

                           а)                  б)                       в)

 

Рисунок 4.1 – Елементи обмотки якоря

 

Існує два способи зображення схем обмоток:

ПЕРШИЙ - торцевий показує вигляд обмотки з боку колектора, тоб­то, схема на площині, що перпендикулярна осі якоря, або ж радіальна схема.

ДРУГИЙ - більш поширений - являє собою схему-розгортку, згідно з якою циліндрична поверхня якоря з обмоткою розгорта­ється на площині креслення.

Оскільки якірні обмотки МПС завжди двошарові, то верхні ак­тивні сторони (верхній шар) на схемах показують суцільними лініями,  а нижні - пунктирними. Порядок з'єднання активних сторін не залежить від кількості витків, тому на схемах секції завжди одновиткові. Чим же визначається ширина секції, тобто, відстань однієї активної сторони від другої? З обертанням якоря в магні­тному полі в кожній із сторін секції індукуються ЕРС, котрі по­винні складатися алгебраїчно, створюючи ЕРС витка (або суми вит­ків). Для цього сторони секцій повинні бути під різними (N або S) полюсами, тобто, на відстані що приблизно дорівнює t - полюсній поділці на поверхні якоря (рис.4.2).

Рисунок 4.2 – Співвідношення між шириною секції і полюсною поділкою t

 

Для 1-1¢ у₁=t=  – діаметральний крок.

Для 2-2¢ у₁<t      – скорочений крок.

Для 3-3¢ у₁>t      – подовжений крок.

Таким чином порядок з'єднання активних сторін секції визначає­ться кроком у₁. На схемах перший частковий крок у₁вимірю­ється в елементарних пазах, ширина реально виготовленої секції вимірюється в метричних одиницях згідно з формулою у₁= [м].

Елементарним кроком обмотки звуться дві активні сторони різ­них секцій, розташовані в реальному пазу одна над другою, тобто в верхньому і нижньому шарах. В одному реальному пазу може бути 2...3 (не більше) елементарних паза. Таким чином, кількість всіх елементарних пазів: Z_ел=uZ, де u - кількість елемен­тарних пазів в одному реальному (рис.4.3,а,б,в); Z- кількість реальних.

Деякі типи обмоток можуть мати різну ширину секцій. Така об­мотка зветься ступінчаста, на відміну від рівносекційної (рис. 4.4), і має кращі умови комутації.

 

 

 

Рисунок 4.3 – До поняття елементарного паза

 

 

Рисунок 4.4 – Ступінчаста обмотка

 

Крім першого часткового кроку (ширини секції) існують також і інші відстані як на схемі обмотки, так і на реальному якорі та колекторі обмотки МПС. Взагалі кроки обмотки визначають взаємне розташування на якорі (в його пазах) сторін всіх секцій відносно одна одної, та відносно пластик колектора.

Розрізняють взагалі:

1. Крок по якорю - перший частковий крок  – у₁ –ширина секції.

2. Другий частковий крок – у₂.

3. Результуючий крок – у.

4. Крок по колектору –  у_к.

На схемах-розгортках у₁ визначається виразом:

,

тут e- деяка дріб, що округлює крок до цілого числа.

Другий частковий крок – у₂, відстань між нижньою активною стороною секції, та верхньою активною стороною другої секції, з'є­днаної з першою послідовно згідно з схемою обмотки. Вимірюється у₂також в елементарних пазах.

Результуючий крок - у      визначає відстань між однойменними (частіш за все верхніми) активними сторонами двох різних секцій, з'єднаних послідовно відповідно до типу та схеми обмотки. Для всіх типів обмоток у=у₁-у₂ (у₂   – може бути негативним). Тобто, увиконується на схемі як результат проходження обмоткою першого та другого часткових кроків.

Крок по колектору - у_к    відстань між двома колекторними пластинами, до яких підключені верхні активні сторони секцій, слі­дуючих одна за одною згідно з схемою у_к=у.

Аксіоми обмоток МПС. До кожної колекторної пластини підклю­чається кінець нижньої активної сторони однієї секції, та початок слідуючої верхньої активної сторони другої секції, то, взагалі маємо: К=S, де  K- кількість пластин колектора; S –кількість секцій обмотки. Кількість проміжків між верхніми актив­ними сторонами секцій вздовж кола якоря також дорівнює S.

В зв'язку з тим, що кожна верхня активна сторона секції роз­ташовується в своєму окремому елементарному пазі, а кінець кожної секції підключений до своєї колекторної пластини, то в МПС завжди виконується рівняння:

S=Z_e=K.

Види обмоток досить поширені для МПС, а саме:

- проста петльова (паралельна);

- складна петльова;

- проста хвильова (послідовна);

- складна хвильова;

- "жаб'яча", комбінована.