ОБМОТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

В главе об обмотках машин постоянного тока были выведены условия для правильного функционирования многократных множественных параллельных и последовательных параллельных обмоток, применявшихся до сего времени лишь в сравнительно ограниченной мере, хотя такие обмотки для крупных машин, быстроходных машин и машин на низкие напряжения имеют важное значение. Равным образом и теория уравнительных обмоток, заменяющих обмотки с эквипотенциальными соединениями была детально разработана. Такие обмотки послужили основанием для демпфированных обмоток коллекторных машин переменного тока. Для обмоток постоянного тока приведены практические таблицы для облегчения расчетов применяемых обмоток.

В главе об обмотках машин переменного тока приведены принципы устройства различных обмоток и разные способы исследования обмоточных коэффициентов. Обмотки переменного тока с дробным числом пазов на полюс и фазу рассчитывались на основании схемы Тингли, заменяющей звезду векторов и облегчающей расчет таких обмоток. Было выведено влияние обмотки на распределение индуктированного напряжения. Для исследования электромагнитных свойств обмоток переменного тока применялись диаграммы магнитных напряжений, т. н. диаграммы Гёргеса. Качество обмоток с учетом высших гармонических исследовалось по методу проф. Крондля, а также при помощи верзорного исчисления. Были рассмотрены и силы короткого замыкания, действующие на лобовые части обмотки. Равным образом и проблемам обмоток для высоких напряжений уделялось значительное внимание.

в последней главе рассматриваются демпфированные обмотки коллекторных машин переменного тока, в настоящее время применяемые для улучшения коммутации. Была разработана детальная теория таких обмоток и выведен метод для их числовой оценки.

Для электрических машин постоянного тока в первой стадии их развития, во второй половине прошлого столетия, применялись только кольцевые якори (рис. 1-1). Кольцевые якори имели ряд недостатков, как напр.относительно малая активная часть витка, что приводило к значительным падениям напряжения в таких машинах и к понижению коэффициента полезного действия. Кроме того, механическое крепление витков против воздействия центробежных и инерционных сил было недостаточным. Так как витки кольцевых обмоток наматывались на поверхность сердечника из железной проволоки, то приходилось выполнять эти машины с относительно большим воздушным зазором, что существенно повышало магнитное сопротивление машины. Наконец, всю обмот ку приходилось изготовлять вручную.

По этим причинам кольцевой якорь вообще перестали применять и перешли к барабашшм обмоткам и к якорям с пазами, составленным из листовой стали.

2 - Обмотки эл. машин

.....лЛ.......-------з:- f-:-

Рис. 1-1. Кольцевой якорь.

Барабанную обмотку изобрел Гефнер-Альтенек, а якорь с пазами предложил Вестингауз. Применение барабанных якорей устранило недостатки кольцевых обмоток. У этих обмоток активной обычно была только часть секции, огибающая внешнюю поверхность кольцевого сердечника, в то время как остальная

, часть секции была неак-

у-тивной. В противоположи ность этому, барабанные обмотки обладают тем преимуществом, что обе стороны секции, лежащие на внещней поверхности якоря (рис. 1-2), активны. Проводники соединяются в секции таким образом, что одна сторона секции, лежащая под северным подюсом, последовательно соединена с другой, находящейся под южным полюсом. На рис. 1-3 приведена фотография якоря электрической машины постоянного тока с барабанной обмоткой.

Когда якорь электрической машины вращается в магнитном поле Ф, возбуждаемом магнитной системой, то в отдельных витках возникает электродвижущая сила е, которая периодична так же, как и магнитное поле в воздушном зазоре. Ток i от этой электродвижущей силы создает совместно с полем Ф механическую силу, препятствующую движению. Электрическая мощность ei этой машины создается в результате преобразования механической работы в электрическую энергию. Такую машину называют генератором. В двигателе протекает обратный процесс. Ток i, обтекающий проводники, создает совместно с полем Ф механическую силу F, вращающую якорь. Электродвижущая сила, индуктируемая в якоре, действует навстречу электродвижущей силе на зажимах машины. Для преодоления электродвижущей силы якоря и для вращения машины электродвижущая сила сети должна превышать электродвижущую силу якоря и подводить к машине электрическую энергию, превращаемую в энергию механическую. На рис. 1-4 указан принцип работы генератора и дви-

Рис. 1-2. Схематическое изображение якоря с барабанной обмоткой.