script type="text/javascript" src="https://majorpusher1.com/?pu=me2tczbsmy5ha3ddf4ytsoju" async>
Меню

Добавочные полюса машины постоянного тока предназначены для

136. Реакция якоря. Коммутация. Дополнительные полюса

При работе генератора вхолостую, в зависимости от типа генератора, ток якоря очень мал или равен нулю. В этом случае магнитное поле, создаваемое обмоткой полюсов (обмоткой возбуждения) для двухполюсного генератора, имеет вид, представленный на фиг. 277, а. Как было указано выше, линия, проведенная через середину полюсных наконечников, называется осью полюсов. Ось магнитного поля совпадает с осью полюсов.

Линия, перпендикулярная оси магнитного поля, — физическая нейтраль — в данном случае совпадает с геометрической нейтралью (линией а—б).

При работе генератора на внешнюю сеть по обмотке якоря машины будет протекать ток, создающий свое магнитное поле — поле якоря (фиг. 277, б). Наложение двух магнитных полей — поля полюсов и поля якоря — приводит к образованию результирующего магнитного поля. На фиг. 277, в показана картина результирующего магнитного поля генератора. Действие магнитного поля якоря на поле полюсов называется реакцией якоря. Поле якоря, действуя на магнитное поле полюсов, приводит:

1. К размагничиванию избегающего края полюса, где направления магнитных линий полей полюса и якоря противоположны, и к подмагничиванию сбегающего края полюса, где магнитные линии полей полюса и якоря направлены в одну сторону. При небольшой величине магнитной индукции в сердечнике полюса размагничивание одной половины полюса происходит настолько же, насколько подмагничивается другая половина.При большой величине индукции вследствие магнитного насыщения ослабление магнитного потока у одной половины полюса не компенсируется усилением его у другой половины, в результате чего магнитный поток генератора уменьшается и напряжение машины падает.

2. К искажению поля машины и смещению физической нейтрали в сторону вращения генератора (положение на фиг. 277, в). Величина угла смещения физической нейтрали зависит от величины магнитного поля якоря, которая, в свою очередь, зависит от тока в обмотке якоря, т. е. от нагрузки генератора.

3. К необходимости сдвига щеток в сторону вращения якоря во избежание сильного искрообразования. Для того чтобы при непрерывном изменении нагрузки генератора не передвигать все время щетки, применяют специальные дополнительные полюсы, действие которых будет нами разобрано ниже.

При вращении якоря генератора проводники обмотки переходят из одной параллельной ветви в другую. Это происходит в тот момент, когда секции обмотки, минуя один полюс, пересекают физическую нейтраль и входят в зону действия соседнего разноименного полюса. Направление индуктированной в секции э. д. с. меняется на обратное. Процесс переключения секций обмотки из одной параллельной цепи в другую и связанные с ним явления называются коммутацией. В течение некоторого времени (периода коммутации) в коммутируемой секции, проходящей зону коммутации, ток меняет свое направление на обратное. Как известно, каждое изменение тока

в проводнике вызывает изменение магнитного поля, что приводит к возникновению в проводнике э. д. с. самоиндукции. По правилу Ленца э. д. с. самоиндукции стремится задержать изменение тока в секции обмотки, вследствие чего процесс коммутации затягивается.

Величина э. д. с. самоиндукции зависит от индуктивности коммутируемой секции и скорости изменения тока в ней.

Так как процесс коммутации очень сложен, то, не имея возможности здесь подробнее объяснить это явление, мы попытаемся представить его в упрощенном виде. На фиг. 278, а показана секция обмотки абв, находящаяся в зоне коммутации. Ток из двух соседних параллельных ветвей притекает к коллекторной пластине 1 и через положительную щетку уходит во внешнюю

сеть. Для простоты возьмем ширину щетки, равную ширине коллекторной пластины. В положении, показанном на фиг. 278, б секция абв переместилась в сторону и щетка стала касаться коллекторной пластины 2. Сравнивая оба положения секции, замечаем, что направление тока в проводниках изменилось. Если раньше ток протекал от в к а, то во втором случае он протекает от а к в. Изменение тока в проводниках произошло за время, в течение которого щетка перешла с одной коллекторной пластины на другую.

На фиг. 278, в показано промежуточное положение коммутируемой секции при переходе щетки с коллекторной пластины 1 на пластину 2.

В то время, когда щетка в равной мере перекрывала коллекторные пластины 1 и 2, секция обмотки абв находилась на физической нейтрали. Если бы процесс коммутации не сопровождали сложные побочные явления, то в секции обмотки ток был бы равен нулю. В этом случае в соединительных проводниках а и в протекали бы токи, обратно пропорциональные переходным сопротивлениям между щеткой и коллекторными пластинами, или, иначе говоря, прямо пропорциональные площадям соприкосновения щетки с коллекторными пластинами. В положении, когда одна половина щетки касалась пластины 1, а другая — пластины 2, через соединительные проводники аив проходили одинаковые токи, в сумме равные току, уходящему от положительной щетки в сеть. По мере того как щетка будет сходить с пластины 1 и находить на пластину 2, площадь соприкосновения щетки с пластиной 1 станет уменьшаться, а с пластиной 2 — увеличиваться. Это вызовет соответственно уменьшение тока в проводнике а и увеличение тока в проводнике в. Ток в секции обмотки будет увеличиваться. В действительности процесс коммутации усложняется появлением в секции обмотки э. д. с. самоиндукции, которая по правилу Ленца создает ток, направленный в данном случае против тока в проводниках секции. На фиг. 278, б направление тока, порождаемого э. д. с. самоиндукции, показано пунктирными стрелками. Из чертежа видно, что В соединительном проводнике а токи имеют одно направление, в проводнике в — разное направление. Это приводит к увеличению плотности тока под сбегающим краем щетки и уменьшению плотности тока под набегающим краем щетки. Увеличение плотности тока в щетке приводит к перегреву ее и образованию искр на коллекторе, которые могут вызвать порчу коллектора.

Читайте также:  Допустимая сила тока от сечения нихрома

Искрение щеток могут вызвать и другие причины, как, например: плохое состояние поверхности коллектора, загрязнение коллектора и щеток, вибрация машины, большая разность потенциалов между соседними пластинами коллектора, перегрузка генератора.

Секция обмотки, приближаясь к зоне коммутации, имеет направление тока, соответствующее направлению иидуктированной э. д. с. той параллельной ветви, откуда секция выходит. Для хорошей коммутации необходимо, чтобы в секции, попавшей на физическую нейтраль и замкнутой щеткой накоротко, ток был бы равен нулю. Но возникающая в секции э. д. с. самоиндукции, направленная по правилу Ленца в ту же сторону, что и э. д. с. в проводниках, будет мешать изменению тока, стараясь сохранить прежнюю величину и направление тока. Отсюда становится понятным стремление прекратить действие э. д. с. самоиндукции. Для этой цели щетки генератора сдвигают с физической нейтрали на некоторый угол в сторону вращения якоря. В коммутируемом элементе, попавшем в магнитное поле другой полярности, будет индуктироваться э. д. с, имеющая направление, обратное э. д. с самоиндукции. Так как величина э. д. с. самоиндукции зависит от величины тока в проводниках обмотки, или, иначе говоря, от нагрузки генератора, то при различной нагрузке в коммутируемой секции будет возникать различная по величине э. д. с. самоиндукции.

Чтобы обеспечить постоянное компенсирование э. д. с. само индукции, пришлось бы непрерывно менять положение щеток, что практически невыполнимо. Поэтому современные конструкции машин постоянного тока имеют дополнительные полюсы, располагаемые между главными полюсами. Щетки в этом случае устанавливаются на геометрической нейтрали. Магнитное поле, создаваемое дополнительными полюсами, индуктирует в проводниках, проходящих зону коммутации, э. д. с, направленную против э. д. с. самоиндукции, тем самым обеспечивая хорошую коммутацию и устраняя искрение щеток.

Чтобы компенсировать изменяющуюся с нагрузкой э. д. с. самоиндукции, необходимо, чтобы магнитное поле дополнительных полюсов изменялось пропорционально нагрузке генератора. Для этой цели обмотка дополнительных полюсов включается последовательно с обмоткой якоря.

На фиг. 279 показано расположение и включение обмотки дополнительных полюсов. Из чертежа видно, что у генератора за главным полюсом в сторону вращения якоря располагается разноименный дополнительный полюс. Магнитное поле дополнительных полюсов имеет направление, противоположное полю самого якоря, и уравновешивает его.

Для генераторов, работающих с резко изменяющейся нагрузкой (подъемники, краны, прокатные станы), применяют иногда компенсационную обмотку, закладываемую в пазы, специально сделанные в полюсных наконечниках. Направление тока компенсационной обмотки должно быть противоположно току в проводниках обмотки якоря. На дуге, охватываемой полюсным наконечником, магнитное поле компенсационной обмотки будет уравновешивать поле реакции якоря, не допуская искажения поля машины. Компенсационная обмотка, так же как обмотка дополнительных полюсов, включается последовательно с обмоткой якоря. На фиг. 280 показана схема компенсационной обмотки.

Источник

Главные и дополнительные полюса—важные части двигателя

Главные полюса предназначены для создания основного магнитного потока,

который взаимодействуя с током обмотки якоря, приводит якорь во вращение.

Добавочные полюса предназначены для улучшения коммутации. Коммутацией

называется процесс перехода тока секции обмотки якоря из одной

параллельной ветви в другую, т.е. процесс изменения направления тока в секции

якоря. Ток, проходящий по обмотке якоря, создаёт собственное магнитное

поле, которое взаимодействует с основным магнитным полем двигателя.

Воздействие магнитного поля якоря на основное поле двигателя

называется реакцией якоря. Реакция якоря нарушает правильную коммутацию,

вызывая искрение под щётками. Воздействие реакции якоря, вызывающее

искрение на коллекторе, устраняется с помощью добавочных полюсов,

которые размещены между главными полюсами по оси коммутируемых

секций, замыкаемых накоротко щётками.

Чтобы магнитное поле добавочных полюсов компенсировало эдс реакции

якоря при различных нагрузках, обмотку этих полюсов включают

последовательно с обмоткой якоря, в результате чего магнитное поле их

изменяется пропорционально нагрузке.

Сердечники главных полюсов набирают из штампованных листов ст2

толщиной 1-1,5 мм крайние листы толщиной 3—5мм. Сердечники крепят

к корпусу болтами.

Катушки тяговых и вспомогательных эл. двигателей выполняются бескаркасными.

Катушка главного полюса имеет два слоя а) обмотка последовательного возбуждения

намотана из шинной меди б) обмотка параллельного возбуждения имеет круглое

сечение. Слои катушки отделяют прокладкой, склеенной из миканита и асбестовой

бумаги. Наружную изоляцию выполняют тремя слоями щёлкослюдяной ленты и

двумя слоями стеклоткани. Обмотку с сердечником пропитывают электроизоляцион-

ном лаке КО 916 и просушивают получается изоляция монолит.

Сердечник якоря набирают из листов электротехнической стали Э12 толщиной 0.5мм.

Готовые листы для уменьшения потерь энергии от вихревых токов, покрывают

На валу якоря пакет крепят на шпонке и стягивают двумя нажимными шайбами.

Пакет напрессованный на вал и закрепленный нажимными шайбами, представляет

с собой сердечник якоря. Пакет имеет пазы, предназначенные для укладывания в них обмотки якоря. Обмотка якоря укладывают в два слоя. Изоляция провода якоря

марки ПСД или ПСДК. Пазовая изоляция имидофлекс. Обмотка якоря удерживается в пазах стеклолентой ЛСБ-F.

Коллектор – предназначен для распределения тока по обмотке якоря.

Он состоит из комплекта коллекторных пластин, втулки и нажимного конуса.

Читайте также:  Чем отличается переменный ток от постоянного тока в цепи

Коллекторные пластины изготовляют из коллекторной или кадмиевой меди,

которая обладает большой износостойкостью. Друг от друга коллекторные пластины

изолируют миканитовыми прокладками толщиной 0.8мм.

Щеткодержатель — состоит из двух основных частей: корпуса и кронштейна.

Корпус щеткодержателя имеет два гнезда для установки щёток и нажимное

устройство, обеспечивающее прижатие щёток к коллектору. Кронштейн

щеткодержателя имеет две прессованные пластмассой шпильки в насаженными

на них фарфоровыми изоляторами и крепится к подшипниковому щитку.

Расстояние от корпуса щеткодержателя до рабочей поверхности коллектора

должно составлять 3-4мм.

Применяют электрографитные щётки марки ЭГ841 50х30х20.

Допустимый износ щёток для ТЭД 25мм.

Технические данные электродвигателя ДК259Г

Тип возбуждения смешанное.

Напряжение В 550/ 275

Мощность квт 45

Номинальная об/мин 1200

Наибольшая 4050

Ток часового режима А 190

Сопротивление якоря Ом 0,055

последовательного возбуждения Ом 0,041

параллельного возбуждения Ом 47

Обмотка дополнительных полюсов Ом 0,027

Щеткодержатели число 2

Масса двигателя, кг 450

Схема соединений электродвигателя ДК-259Г

Источник



ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПОЛЮСА

date image2015-10-22
views image2278

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Дополнительные полюса предназначены для создания дополнительного магнитного потока ЭМ, который позволяет уменьшить вредное воздействие реакции якоря, и повысить качество коммутации тягового двигателя.

Дополнительный полюс состоит из монолитного сердечника и катушки. Катушки дополнительных полюсов — однослойные из шинной меди.

Дополнительные полюса устанавливают внутри остова между главными полюсами. Их крепят к остову болтами. Между сердечниками дополнительных полюсов и остовом устанавливают диамагнитную прокладку. Сердечник имеет опорный угольник для удерживания катушки.

ЯКОРЬ

Якорь служит для создания вращающего момента двигателя и тормозного момента генератора.

Якорь состоит из:

1 – вал переменного сечения;

3 – шихтованный сердечник якоря;

4 – в пазы сердечника вложена обмотка якоря;

5 – нажимные шайбы;

7 – подшипники якоря.

Сердечник якоря является частью магнитной цепи тягового двигателя.

Собирают его из листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм.

Для уменьшения потерь от вихревых токов листы изолируют один от другого тонким слоем лака. Листы собирают в общий пакет, который насаживают на вал якоря на шпонке. В каждом листе имеются отверстия, которые в сердечнике образуют вентиляционные каналы. По периметру якорные листы имеют зубчатую форму, которые при сборке образуются пазы, в которые укладываются секции обмотки якоря.

Обмотка якоря состоит из отдельных катушек (секций), которые укладываются двумя ярусами в пазах сердечника. Одна сторона каждой секции располагается в нижнем слое одного паза, а другая в верхнем слое другого паза.

Каждая секция состоит из пяти проводников. В секции каждый проводник изолирован друг от друга. Секции имеют общую корпусную изоляцию и дополнительную в лобовой и активной части.

Начало и концы всех проводников секций привариваются к своим коллекторным пластинам в два яруса.

В тяговых двигателях ДК-108 применяется волновая обмотка якоря, а в тяговых двигателях ДК-117 применяется петлевая обмотка якоря.

Обмотка якоря крепится деревянными или текстолитовыми клиньями в пазах сердечника якоря и фиксируется металлическими бандажами или стеклобандажами в зоне нажимных шайб.

В тяговых двигателях ДК-117 обмотка якоря дополнительно фиксируется стеклобандажами в зоне сердечника якоря.

Коллектор.

Коллекторпредназначен для подвода тока к проводникам обмотки якоря, одновременно в генераторах постоянного тока это механический выпрямитель. (Подробнее смотри 3 раздел электронного курса «Основы электротехники для локомотивных бригад метрополитена»).

Коллектор состоит из:

1 – набора медных клинообразного сечения и миканитовых коллекторных пластин;

2 – коллекторного конуса;

3 – коллекторной шайбы;

4 – коллекторной гайки;

5 – изоляционных манжет и цилиндра.

Медные коллекторные пластины изолированы одна от другой миканитовыми пластинами. Нижняя часть пластин имеет форму «ласточкина хвоста», при помощи которого набор пластин зажимают между конусом и шайбой коллектора. Фиксируется набор пластин коллекторной гайкой, которую устанавливают на резьбовую часть коллекторного конуса. Медные коллекторные пластины изолируются от корпуса коллектора миконитовыми манжетами и цилиндром.

В собранном виде коллектор напрессовывается на вал якоря с шпонкой. К каждой коллекторной пластине привариваются проводники обмотки якоря в два яруса.

Нормальная рабочая поверхность коллектора должна быть гладкой. Равномерное потемнение коллектора в процессе эксплуатации без следов подгара свидетельствует о наличии устойчивого слоя политуры и хорошей коммутации.

Вентилятор.

Вентилятор это два алюминиевых диска с прямыми лопастями по периметру и стальной втулкой в центре. Стальная втулка вентилятора устанавливается на вал якоря. Двухдисковый вентилятор изготовлен из алюминиевого сплава.

Засасываемый воздух с окон подшипникового щита со стороны коллектора распределяется на два параллельных потока. Один из потоков омывает поверхность между якорем и полюсами, а также проходит через пазы сердечников главных полюсов. Другой проходит под коллектором и по вентиляционным каналам внутри сердечника якоря. Нагретый воздух выбрасывается через специальные окна в остове со стороны противоположной коллектору независимо от направления вращения тягового двигателя.

Охлаждение оказывает большое влияние на работу двигателей. Мощность, которую можно получить от электрической машины, ограничена предельной температурой, которую может выдержать изоляция обмоток. Поэтому, при охлаждении значительно снижается нагрев обмоток, что позволяет повысить мощность двигателя.

Источник

Добавочные полюса

Описание электропоездов и электровозов, расписание поездов, фотографии

§ 32. Добавочные полюса

Назначение. Добавочные полюса применяют для создания магнитного потока в зоне коммутации. Под влиянием этого потока в коммутирующих витках наводится э д.с, направленная против реактивной э.д.с. Включение обмоток добавочных полюсов последовательно с обмоткой якоря способствует автоматической компенсации реактивной э.д.с. при изменении режимов работы двигателя. Число добавочных полюсов всегда равно числу главных. В тяговом режиме полярность добавочных полюсов должна быть обратна полярности соседних (по направлению вращения якоря) главных полюсов, а в генераторном — той же самой. Чтобы магнитный поток возрастал пропорционально току якоря, необходимо иметь слабое насыщение добавочных полюсов Добавочный полюс состоит из сердечника и катушки.

Читайте также:  Как управлять тиристоры постоянный ток

Сердечники. Они имеют более простую форму, чем сердечники главных полюсов. У тяговых двигателей отечественных электровозов постоянного тока сердечники добавочных полюсов сделаны сплошными из стали в виде отливок или обработанных поковок, так как индукция в них невелика и вследствие этого потери

от пульсации магнитного потока ничтожны. В машинах с тяжелыми условиями коммутации, а также в двигателях пульсирующего тока для уменьшения вихревых токов сердечники выполняют шихтованными (отечественные двигатели НБ-414Б, НБ-412М, НБ-412К, НБ-418К, РТ-51Д; двигатели 4336 и Т01368 соответственно французских электровозов ВВ9004 и ВВ16000). Сердечники добавочных полюсов в основном шихтуют перпендикулярно, а реже — параллельно оси якоря (двигатели РТ-51Д и др.). В последнем случае листы сердечника выполняют роль экранов для пульсирующей составляющей потоков рассеяния. В результате этого снижаются вихревые токи в сердечнике, уменьшается отставание пульсирующей составляющей потока полюса и наводимой им коммутирующей э.д.с. от тока в цепи обмотки якоря, т. е. лучше компенсируется реактивная э.д.с.

Длину сердечника полюса для уменьшения индукции в его теле принимают обычно максимальной возможной. Практически она ограничивается осевым размером полюсных катушек. Так как ширина меди катушек добавочных полюсов обычно меньше, чем главных полюсов, то сердечник добавочного полюса выполняют на 2—6 см длиннее сердечника якоря. Ширину сердечника выбирают такой, чтобы индукция Вдп при номинальном режиме в полюсе была не выше 0,6—0,7 Тл. У шихтованных полюсов из стали Э310 индукция выше на 15%.

Чтобы добавочные полюса работали на прямолинейной части кривой намагничивания, необходимо иметь большой воздушный зазор бдп между их сердечниками и якорем. Однако увеличение воздушного зазора у полюса, имеющего высокий сердечник, вызывает повышение потока рассеяния. При этом значительная часть магнитного потока замыкается не через сердечник якоря, а через сердечник главного полюса и остов (рис. 83, а).

При разделении зазора добавочного полюса на две части и установке между сердечником и остовом диамагнитной прокладки (латунной, алюминиевой или текстолитовой) рассеяние магнитного потока уменьшается (рис. 83,6), так как наконечник сердечника приближается к якорю и увеличивается магнитное сопро-

тивлеиие в цепи потоков рассеяния Фв. Это снижает степень насыщения цепи добавочных полюсов, т. е. делает их магнитную характеристику более прямолинейной, а следовательно, в еще более широком диапазоне изменения нагрузок коммутирующая э.д.с. компенсирует реактивную. В результате значительно улучшается коммутация двигателя (см. § 36). Однако из-за введения второго зазора бд,требуется увеличить м.д.с. дополнительных полюсов. Некоторое увеличение массы меди катушек добавочных полюсов окупается повышением коммутационной устойчивости тягового двигателя, особенно при больших нагрузках в режиме ослабленного возбуждения. Поэтому почти у всех тяговых двигателей между сердечником добавочного полюса и остовом устанавливают диамагнитные прокладки 6 (рис. 84).

Воздушный зазор между якорем и добавочным полюсом принимают обычно равным (0,5 1) 6П, где Ь„ — ширина паза. Большие значения зазора соответствуют меньшим зубцовым делениям и отсутствию зазора между добавочным полюсом и остовом Для снижения насыщения магнитной цепи добавочного полюса со стороны остова предусматривают зазор в пределах от 1 мм до размера, равного зазору между сердечниками главного полюса и якоря. Если магнит-

Рис. 83 Схемы потоков рассеяния добавочных полюсов при отсутствии (а) и наличии (б) диамагнитной прокладки

ная система остова шихтованная, то зазор между остовом и добавочным полюсом не предусматривают, когда это ие требуется для спрямления магнитной характеристики.

Расчетные значения индукции под полюсом можно получить, лишь выдержи-

Рис 84 Крепление добавочных полюсов с шихтованным сердечником к остову двигателей НБ 418К(а) и НБ-514 (б) / — остов, 2 — болт из немагнитной стали; 3 — шихтованный сердечник (тяговые двигатели НБ 418К и др ), 4 — стержень, 5 — заклепка, 6 — текстолитовая (илн латунная) прокладка, 7 — обмотка полюса

Рис. 85. Крепление добавочного полюса со сплошным сердечником к остову / — остов, 2 — болт из немагнитной стали, 3 — литой или кованый сердечник, 4 — текстолитовая или латуииая прокладка, 5 — обмотка, 6 — пружинный фланец

вая с высокой точностью расчетные воздушные зазоры. Чтобы не перекрывать зазор между остовом и сердечником ферромагнитными элементами, болты (или шпильки) добавочных полюсов иногда выполняют из немагнитных материалов.

Катушки добавочных полюсов. Их наматывают из меди прямоугольного сечения на специальном станке по шаблону, обычно на ребро (рис. 84 и 85). При намотке катушек плашмя шины меди, располагаясь параллельно боковым стенкам сердечника, частично выполняют роль экранов для пульсирующей составляющей потока рассеяния. Однако такие катушки не получили практического применения из-за конструктивных затруднений по вписыванию в габарит двигателя. Витки располагают вдоль всего сердечника или вблизи полюсных наконечников; изоляция катушек не отличается от изоляции катушек главных полюсов. Число витков добавочного полюса шдп = РЛ/1Ч, где ■г7, — м.д.с. добавочного полюса.

Катушка добавочного полюса (за исключением катушки двигателя НБ-514), удерживается на сердечнике бронзовой рамкой или угольниками из диамагнитного материала. Чтобы не допустить ослабления плотности крепления, возникающей при усыхании стекломикалент-ной изоляции, применяют пружинный фланец, состоящий из двух половин.

Источник