11.3. Коллектор. 11.4. Якорные обмотки.

11. 3. Коллектор

Прежде чем говорить об устройстве якорной обмотки, присмотримся к тому, что делается в каждом из ее витков в отдельности. В тот момент, когда плоскость витка перпендикулярна направлению магнитных линий, напряжение в нем будет равно нулю. Если к концам витка присоединена какая-ни­будь нагрузка, то ток в ней в этот момент также равен ну­лю. В сложных обмотках, составленных из многих витков, плоскости которых не совпадают друг с другом, напряже­ние будет проходить нулевое значение не одновременно. Но как бы ни были расположены отдельные витки, нулевое значение напряжения будет наступать в одном и том же месте, а именно – на нейтральной линии. Очевидно, что нейтральная линия располагается симметрично относитель­но северного и южного полюсов. В частности, в четырехполюсной машине имеется не одна, а две нейтральные линии. Если пересоеди­нять каждые полпериода ге­нераторные концы, то ток у потребителя будет иметь по­стоянное направление Рис. 11. 5.

Итак, направление тока у потребителя остается посто­янным, но величина его будет меняться. В течение полупе­риода ток будет меняться по синусоиде, но по синусоиде выпрямленной.

Рис. 11. 5 График выпрямленного тока двумя полукольцами

 

Ток следующего витка также будет выпрямленной синусоидой и, сложившись с током предыдущего витка, он сгладит ко­лебания величин тока. При большом числе витков получа­ется почти неизменный ток Рис. 11. 6.

Рис. 11. 6 График выпрямления тока коллектором

 

 

Устройство, служащее для подобного выпрямления, носит название коллектора.

В простейшем случае коллектор представляет собой две половины кольца, изолированные друг от друга. К этим полукольцам и присоединяются концы обмотки, в которой наводится переменное напряжение (рис. 11. 7). К поверхности этих вращающихся полуколец прижаты неподвижно закрепленные угольные щетки, соединяющие обмотку генератора с внешней цепью.

Если установить щетки на нейтральной линии, то по­лучим устройство, автоматически осуществляющее пере­ключение. На рис. 11. 7 показано положение полуколец, при кото­ром щетка 4 только что перескочила на полукольцо 3, соединен­ное с проводом рамки 2.

 

 

 

Рис. 11. 7. Простейший коллектор: 1, 2 – провода рамки; 3 – полукольцо коллектора; 4 – щетка; 5 – провод коммутации нагрузки.

 

Генератор с одной парой коллекторных пластин (два по­лукольца) будет давать ток, постоянный по направлению, но не по величине: за каждые полоборота ток возрастает от нуля до наибольшей величины и вновь спадает до нуля рис. 11. 5.

11. 4. Якорные обмотки.

Якорь представляет собой стальной цилиндр (3), на котором расположены витки обмотки (4, 5). Эти витки соединены между собой последователь­но и образуют замкнутую цепь (рис. 11. 8). При вращении якоря магнит­ный поток, пронизывающий вит­ки обмотки, будет меняться. В ре­зультате в каждом из витков бу­дет возникать переменная ЭДС, изменяющаяся приблизительно по закону синуса.

 

Рис. 11. 8. Устройство кольцевого якоря: 1, 2 – витки обмоток полюсов; 3 – цилиндрический якорь; 4, 5 – витки обмотки якоря; N, S – главные полюса; а, в – нейтральная линия.

 

Необходимо также заметить, что во всех витках, расположенных по одну сторону от нейтральной линии, ЭДС будет иметь один и тот же знак.

Ясно, что соединение провод­ников обмотки должно быть та­ким, чтобы ЭДС складывались, а не вычитались. Найдем  наи­более целесообразный способ их соединения.

Свободные выводы, расположенные на одной стороне якоря, назовем началами, а рас­положенные на другой стороне – концами. Соединив между собой два каких-нибудь начала, полу­чим виток, пока еще разомкнутый. Оказывается, что нельзя соединять между собой сосед­ние провода.

Правильное решение задачи – соединить между собой начала двух проводов, расстояние между которыми равно примерно половине окружности якоря. Такой виток будет охватывать весь магнитный поток, и в нем будет наводить­ся большая ЭДС.

Концы проводов остаются пока свободными. Их надо соединить и с коллектором, иначе машина будет давать пе­ременный, а не постоянный ток, и между собой, иначе цепь будет незамкнутой. Таким образом, число сто­рон обмотки будет вдвое больше числа пластин коллектора. При соединении свободных концов надо руководствоваться тем же правилом, что и при соединении начал: расстояние между соединительными концами должно быть приблизи­тельно равным половине окружности якоря. Наши обозначения «конец» и «начало» произвольны, установленное для «начала», остается вер­ным и для «конца».

а                        б

Рис. 11. 9. Петлевая (а) и волновая (б) обмотки машины постоянного тока

 

Однако если число полюсов больше двух, то этому тре­бованию можно удовлетворить двумя различными спосо­бами. Возьмем какой-нибудь незамкнутый виток. Если од­на из его сторон лежит под южным полюсом, то другая будет находиться под северным. Конец, находящийся под южным полюсом, должен быть соединен с концом другого витка и притом такого, который находится под северным полюсом. Но в многополюсной машине рядом с южным на­ходится не один, а два северных полюса. К какому же имен­но витку мы должны присоединить наш свободный ко­нец?

Возможны два решения. Если мы вернемся обратно, т. е. соединим два таких витка, у которых обе стороны лежат под одними и теми же полюсами, то получится петлевая об­мотка. Если же мы пойдем не назад, а вперед и соединим витки, стороны которых лежат под различными полюсами, то получится волновая обмотка (рис. 11. 9, б).

Обмотки укладываются в специальных пазах, вырезан­ных по поверхности якоря. Внешний вид якоря показан на рис. 11. 10.

Рис. 11. 10. Якорь машины постоянного тока

 

 

⇐ Предыдущая32333435363738394041Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: