Комбинированная обмотка

Комбинированная, или лягушечья, обмотка впервые была предложена Латуром в 1910 году и представляет собой сочетание петлевой и волновой обмоток, которые расположены в общих пазах, присоединяются к общему коллектору и работают параллельно.

Так как каждая из обмоток двухслойная, то в пазу располагаются четыре слоя обмотки. Каждая из обмоток рассчитывается на половину общего тока, а их электродвижущие силы должны быть равны. Таким образом, каждая обмотка рассчитывается на половину мощности машины.

Рассмотрим условия выполнения симметричной комбинированной обмотки при минимально возможном числе ветвей. Величины, относящиеся к петлевой и волновой обмоткам, будем при этом писать соответственно с индексом "п" и "в".

Петлевая обмотка имеет минимальное число ветвей в случае, если она простая. Тогда mп = 1, aп = p и, согласно соотношению (5), представленному в статье "Общие сведения о якорных обмотках машин постоянного тока",

Комбинированная обмотка
Рисунок 1. Два варианта выполнения комбинированной обмотки

K / p = целое число

При этом на основании формулы (3), представленной в статье "Сложная волновая обмотка", должны быть

aв / p = mв / p = целое число

Следовательно, минимальное число ветвей волновой обмотки aв = mв = p = aп.

Таким образом, петлевая и волновая обмотки должны иметь равные числа параллельных ветвей. Чтобы электродвижущие силы ветвей были равны, должны быть равны также числа витков ветвей обеих обмоток, а следовательно, и общее число проводников в каждой обмотке. Из условия равенства токов следует, что сечения проводников обеих обмоток также должны быть одинаковы.

Поскольку при mп > 2 петлевая обмотка уже не является симметричной, то возможны только два варианта симметричной комбинированной обмотки: 1) mп = 1, mв = p; 2) mп = 2, mв = 2×p.

Так как петлевая и волновая обмотки присоединяются к общим коллекторным пластинам, то необходимо иметь определенные соотношения между шагами обмоток, чтобы не возникали уравнительные токи. Существуют два варианта этих соотношений (рисунок 1).

В схеме Латура, изображенной на рисунке 1, а,

y1п + y = K / p ;     yк.п + yк.в = K / p . (1)

Для предотвращения возникновения уравнительных токов в схеме рисунка 1, а электродвижущая сила в контуре абвгдежз, замкнутом через щетки и соединительную шину между ними, должна равняться нулю. Это условие соблюдается, так как проводники де и гв лежат в одном пазу и имеют равные по значению и направлению электродвижущие силы, а проводники аб и жз также имеют равные по значению и направлению электродвижущие силы, поскольку они сдвинуты в магнитном поле на два полюсных деления.

Схему Латура-Перре (рисунок 1, б) можно получить из схемы Латура (рисунок 1, а), если в последней шаги y1п и y являются полными:

и если проводники гв и жз перенести влево на одно зубцовое деление, то есть укоротить шаги y1п и y на одно зубцовое деление. Очевидно, что при этом сумма электродвижущих сил в контуре абвгдежз также будет равна нулю.

Для схемы рисунка 1, б существуют следующие соотношения между шагами:

y = y1п ;     yк.п + yк.в = K / p . (2)

Потенциальный шаг по коллектору

yп = K / p .

Если выполнить на коллекторе уравнительные соединения с таким шагом, то они будут служить в качестве уравнителей первого рода для петлевой обмотки и одновременно уравнителями второго рода для петлевой (если она сложная) и волновой обмоток. Однако, как следует из рисунка 1, а и б, коллекторные пластины, расположенные на расстоянии шага yп, соединяются контуром абвгдежз секций петлевой и волновой обмоток, причем сумма электродвижущих сил этого контура при равенстве потоков полюсов равна нулю. Следовательно, сам этот контур играет роль уравнителя, и поэтому надобности в специальном уравнительном соединении нет.

Лягушечья обмотка
Рисунок 2. Форма катушки комбинированной обмотки

Таким образом, комбинированная обмотка не нуждается в особых уравнителях, так как их роль выполняют элементы самой обмотки. Это является преимуществом обмоток такого типа в случаях, когда требуется наличие полного или большого числа уравнителей. Вместе с тем комбинированные обмотки сложны по конструктивному исполнению, охлаждение их лобовых частей хуже, а их естественные контуры для уравнительных токов имеют повышенную индуктивность, что ухудшает коммутацию. Поэтому применение этих обмоток ограничено.

Секции комбинированной обмотки часто объединяют в катушки, форма которых показана на рисунке 2. Вследствие такой формы катушек комбинированную обмотку часто называют лягушечьей.

Рассмотрим пример комбинированной обмотки с данными: 2×p = 4, aп = aв = 2, Z = Zэ = S = K =18. Петлевая обмотка является простой, а волновая обмотка – двухходовой двукратнозамкнутой.

Элементы схемы комбинированной обмотки
Рисунок 3. Элементы схемы комбинированной обмотки с 2×p = 4, aп = aв = 2, Z = Zэ = S = K = 18

Шаги петлевой обмотки:

yк.п = +1 ;

y2п = yк.пy1п = 1 – 4 = – 3 .

Шаги волновой обмотки:

y = yк.вy = 8 – 5 = 3 .

Условия (1) выполняются.

Элементы схемы обмотки изображены на рисунке 3, причем петлевая и волновая обмотки показаны по разным сторонам от коллектора.

Входящие в рассматриваемую комбинированную обмотку простая петлевая  и сложная волновая обмотки имеют те же данные, что и обмотки, рассмотренные в статьях "Простая петлевая обмотка" (смотрите рисунки 2, 3 и 5) и "Сложная волновая обмотка" (смотрите рисунки 1, 2 и 3), и поэтому полная схема ее представляет собой сочетание схем 3, статьи "Простая петлевая обмотка", и 2, статьи "Сложная волновая обмотка". Векторные диаграммы на рисунке 5, в статье "Простая петлевая обмотка", и рисунке 3, в статье "Сложная волновая обмотка", одинаковы, что свидетельствует о правильном выборе данных комбинированной обмотки и о ее хороших рабочих свойствах.
При сравнении схем рисунка 2, в статье "Сложная волновая обмотка", и рисунка 3, данной статьи, следует иметь в виду, что на рисунке 2, в статье "Сложная волновая обмотка", нумерация пазов выполнена так, как показано в нижней части рисунка 3 в скобках.

Источник: Вольдек А. И., "Электрические машины. Учебник для технических учебных заведений" – 3-е издание, переработанное – Ленинград: Энергия, 1978 – 832с.

05 сентября 2011 | Справочник электромеханика

Для исследования динамических режимов работы линейной электрической машины, на стадии проектирования, применяются передаточные функции. Передаточные функции получают путем создания имитационных математических моделей. Математические модели, имитирующие ЛАД, отличающиеся разным уровнем допущений...

13 марта 2015 | Электротехника

На практике необходима изоляция токоведущих частей электрических установок от заземленных частей, а также между собой. Это нужно для того, чтобы направить ток по пути, предусмотренному электрической схемой установки.В технике применяют...

28 марта 2014 | Машины постоянного тока

Шаг секции Рисунок 1. Секции с полным шагом В дальнейшем будем представлять себе, что якорь разрезан по осевой плоскости и выпрямлен так, что пазы и обмотка якоря лежат в одной плоскости. Кроме...

22 ноября 2013 | Справочник электромеханика

Условия, при которых производятся работы по центровке валов электрических машин, должны отвечать правилам техники безопасности. Все рабочие и инженерно-технические работники должны иметь на руках удостоверение о ежегодной проверке их знаний...

05 июня 2014 | Машины постоянного тока

Исходя из рациональных в практическом отношении размеров пазов, проводников обмотки, коллекторных пластин и щеток, а также из условий коммутации, ток параллельной ветви ограничивают значениями iа = 300 – 350 А...

Информационный сайт "Электромеханика", © 2011-2019. Копирование материалов запрещено.