для чего нужна компенсационная обмотка
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Компенсационная обмотка
Компенсационная обмотка может быть установлена вблизи сверхпроводящей обмотки возбуждения. [32]
Компенсационная обмотка предназначена для компенсации воздействия реакции якоря на поток возбуждения по продольной оси. Уменьшение влияния реакции якоря позволяет выполнять машины с уменьшенным воздушным зазором и улучшить их коммутацию. [35]
Компенсационная обмотка в основном применяется в машинах постоянного тока большой мощности, а также в быстроходных машинах меньшей мощности, работающих с большими перегрузками и с широким диапазоном регулирования частоты вращения. В машинах меньшей мощности применяют катушечные компенсационные обмотки, которые наматывают непрерывным проводом и укладывают в открытые пазы. [37]
Компенсационная обмотка и обмотка дополнительных полюсов включены последовательно в цепь продольных щеток. [39]
Компенсационная обмотка дополняет действие дополнительных полюсов, вместе они почти полностью компенсируют реакцию якоря. [40]
Компенсационная обмотка служит для компенсирования поперечной реакции ЯКОРЯ, так как дополнительные полюсы компенсируют ее надлежащим образом только в зоне коммутации. При наличии же компенсационной обмотки можно считать, что поток реакции якоря почти всюду скомпенсирован. Компенсационную обмотку включают последовательно с обмоткой ЯКОРЯ. Ток в компенсационной обмотке должен иметь такое направление, чтобы ее поток был направлен навстречу потоку якоря. [43]
Компенсационная обмотка усложняет конструкцию машины и увеличивает ее стоимость, но повышает ее надежность. [45]
Напряжение между коллекторными пластинами и компенсационная обмотка
Напряжение между коллекторными пластинами
Реакция якоря в определенных условиях может вызвать нежелательные по своим последствиям явления.
К числу таких явлений относится прежде всего увеличение напряжения между коллекторными пластинами вследствие искажения поля под воздействием поперечной реакции якоря.
При холостом ходе максимальное напряжение между соседними пластинами в случае, например, применения простой петлевой обмотки
При нагрузке максимальная индукция под одним из краев полюса (смотрите рисунок 1, в, в статье «Влияние реакции якоря на магнитный поток машины») достигает некоторого значения Bδ макс и
Среднее напряжение между соседними коллекторными пластинами
где αδ – коэффициент полюсной дуги,
При расчете машин постоянного тока число коллекторных пластин K выбирается таким образом, чтобы среднее напряжение между соседними коллекторными пластинами
не превышало 18 – 22 В.
Согласно выражениям (2) и (3),
Предельное значение uк.макс ограничивается возможностью возникновения электрической дуги между смежными пластинами. Поэтому обычно требуется, чтобы uк.макс ≤ 30 – 50 В.
Недопустимое повышение uк.макс может произойти либо вследствие увеличения Bδ макс под воздействием реакции якоря (например, значительная перегрузка машины), либо вследствие уменьшения Bδ (двигатели с регулированием скорости в широких пределах).
Искажение кривой поля тем значительнее, чем меньше воздушный зазор. Зазор в машинах средней и большой мощности выбирают обычно таким, чтобы при номинальном режиме индукция под краем полюса (x = bδ / 2) не меняла своего направления («опрокидывание» поля). Согласно выражению (6), в статье «Влияние реакции якоря на магнитный поток машины», для этого необходимо, чтобы сумма намагничивающих сил зазора и зубцов
При диаметре якоря Dа = 10 – 50 см обычно δ ≈ 0,009 × Dа. Здесь Aа – линейная нагрузка якоря, bδ – расчетная полюсная дуга.
Компенсационная обмотка
Эффективным средством борьбы с искажением кривой поля и увеличением напряжения между коллекторными пластинами является применение компенсационной обмотки.
| Рисунок 1. Расположение компенсационной обмотки (а) и диаграммы намагничивающей силы якоря (Fа), компенсационной обмотки (Fк.о) и результирующей намагничивающей силы (Fа + Fк.о) при равенстве (б) и неравенстве (в) линейных нагрузок якоря и компенсационной обмотки |
Она размещается в пазах, выштампованных в полюсных наконечниках (рисунок 1, а), так, чтобы направления токов в этой обмотке и обмотке якоря в пределах каждого полюсного деления были противоположны. Если линейные нагрузки обеих обмоток равны (Aа = Aк.о), то влияние поперечной реакции якоря в пределах полюсного наконечника устраняется полностью (рисунок 1, б). Последовательное соединение этих обмоток обеспечивает такую компенсацию при всех нагрузках. Однако соблюдение условия Aа = Aк.о в точности не всегда возможно. В таких случаях в пределах полюсного наконечника сохраняется некоторое влияние поперечной реакции якоря и максимальное значение намагничивающей силы реакции якоря в нейтральной зоне
также увеличивается (рисунок 1, в). Здесь τ – полюсное деление.
При наличии компенсационной обмотки воздушный зазор можно брать минимально допустимым по механическим условиям.
Компенсационная обмотка обычно применяется в мощных и быстроходных машинах, когда Uн > 400 – 500 В, Pн/2 > 80 – 100 кВт, машина подвергается перегрузкам более 20 % и коммутация затруднена (реактивная электродвижущая сила er > 5 – 7 В).
Источник: Вольдек А. И., «Электрические машины. Учебник для технических учебных заведений» – 3-е издание, переработанное – Ленинград: Энергия, 1978 – 832с.
Компенсационная обмотка
НАЗНАЧЕНИЕ: служит для устранения вредных последствий реакции якоря и улучшения коммутации.
УСТРОЙСТВО: состоит из 6-и катушек шинной меди прямоугольного сечения, каждая катушка имеет 6-ь витков, которые объединяются в 3-и пары. Изоляция обмотки: межвитковая, корпусная и покровная. Катушки изогнуты по радиусу остова и укладываются: 3-и активные стороны обмотки в наклонные пазы одного сердечника, а вторая половина обмотки, в пазы
рядом расположенного сердечника другого главного полюса.
Наклонные пазы рядом расположенных сердечников –
параллельны, а значит, упрощается установка и снятие катушки.
Активные стороны обмотки в пазах сердечников крепятся
текстолитовыми клиньями. При такой установке катушек
компенсационной обмотки, ток в активных сторонах обмотки,
которые расположены в пазах одного сердечника, имеет одно
Якорь
УСТРОЙСТВО: состоит из вала якоря, сердечника, коллектора, обмотки якоря и уравнительных соединений.
Вал якоря по своей длине выполнен круглым, разных диаметров. На концах вала обточены конусные части с пазом для шпонки и кольцевой проточкой. В торцах вала изготовлены торцевые отверстия под спец. болты, которые соединяются с радиальным каналом с канавкой для подачи смазки под давлением при снятии шестерни. Шпонка применяется для установки временной шестерни, при испытании ТЭД. На вал якоря устанавливаются от середины к краям:
Сердечник якоря. На втулку якоря напрессовывается литая задняя нажимная шайба, состоящая из двух колец, между которыми сделаны ребра жесткости. В паз втулки якоря устанавливается шпонка, а затем набирается сердечник из отдельных листов. На внутренней окружности листа имеется вырез для шпонки, на внешней окружности 87 вырезов под обмотку якоря, а в средней части расположено в шахматном порядке 2-а ряда круглых отверстий для вентиляции сердечника. Со стороны коллектора сердечник фиксируется передней нажимной шайбой, которая одновременно является корпусом коллектора, она удерживается от сползания корончатой гайкой, которая наворачивается на внутренний цилиндр втулки якоря. Когда сердечник будет набран, то в средней части образуются 2-а ряда круглых вентиляционных каналов, а на внешней поверхности – 87 пазов, в которые укладываются активные стороны катушек обмотки якоря.
Коллектор
НАЗНАЧЕНИЕ: служит для изменения направления тока в секциях обмотки якоря, при переходе из одной параллельной ветви в другую, чтобы сохранить направление выталкивающей силы и вращение якоря.
УСТРОЙСТВО: коллектор набирается из 348-ми медных пластин 4, которые имеют два выреза по форме ласточкиного хвоста, есть рабочая поверхность по которой скользят щетки, а также выступающая часть, или «Петушок» с вырезом для установки концов секций обмотки якоря. В средней части коллекторных пластин имеется отверстия для снижения веса коллектора и центробежной силы, которая образуется при вращении якоря. Коллекторные пластины разделяются миканитовыми прокладками и зажимаются между передней нажимной шайбой и нажимным конусом 1 с установкой миканитовых манжет 5 и 8 и миканитового цилиндра 6. Нажимной конус притягивается к корпусу коллекторными болтами с квадратными головками 2. Выступающая часть наружной манжеты притягивается к нажимному конусу стеклобандажом и покрывается лаком.
Обмотка якоря
Обмотка якоря простая, петлевая, состоит из 348-и одновитковых секций шинной меди прямоугольного сечения – 3,5 Х 7 мм, которые объединяются в 87 катушек из 4-х секций 1.
Активные проводники секций катушки в лобовой части разворачиваются на 180˚ и стороны секций в активных сторонах катушек меняются местами по высоте для выравнивания ЭДС, так как основной магнитный поток по высоте не однороден. 
Изоляция обмотки – межвитковая, корпусная и покровная. Активные стороны катушек укладываются в пазы сердечника якоря с шагом 1:15 и в каждом пазу находятся две активные стороны разных катушек. Концы каждой секции разворачиваются на 90˚, расплющиваются до толщины 1,8 мм и вставляются в петушки коллекторных пластин 3 с шагом 1:2, затем припаиваются. Таким образом, все 348 секций соединяются последовательно коллекторными пластинами и образуют обмотку якоря. Активные стороны катушек обмотки якоря крепятся в пазах сердечника текстолитовым клиньями, а лобовые части с обеих сторон притягиваются к нажимным шайбам стеклобандажом и покрываются лаком. Обмотка якоря – петлевая, делится щетками на 6-ть параллельных ветвей. Противо ЭДС, которые индуктируются в параллельных ветвях, не равны между собой, а значит и разные падения напряжения в ветвях. За счет разности падений напряжения в параллельных ветвях, между ними проходят уравнительные токи, которые перегружают щетки, увеличивая вероятность искрения при коммутации. Для того чтобы разгрузить щетки, равнопотенциальные точки соединяют уравнительными соединениями 2. Когда возникает разность потенциалов между секциями, которые соединены уравнительными соединениями, уравнительный ток проходит не по щеткам, а по соединениям. Обмотка якоря имеет 174 уравнительных соединений или проводника, которые выполнены из медных шин, изолированных асбестовой бумагой, объединенных в 58 катушек, по 3 проводника в каждой. Концы уравнительных соединений припаиваются к петушкам коллекторных пластин ниже секций обмотки якоря с шагом 1:117. Катушки уравнительных соединений уложены под лобовыми частями обмотки якоря со стороны коллектора.
Щеточный аппарат
Состоит из разрезной траверсы 1 с разжимным устройством
5 и 12-и изоляционных пальцев 2, шести кронштейнов 3 и шести щеткодержателей 4 в которых установлены угольные разрезные щетки.
Изолированные пальцы состоят из стального стержня, на одном конце которого резьба и проточка для установки в остове траверсы, а второй конец заливается изоляционной пластмассой. Палец устанавливают в отверстие траверсы, с обратной стороны на стержень одевается пружинная шайба и наворачивается гайка, на которой имеются вырезы под специальный ключ.
Кронштейн щеткодержателяизготовлен разъемным, состоит из кронштейна и накладки, в которых выполнены полукруглые проточки. Проточки охватывают изолированные пальцы и стягиваются болтом. Кронштейн может передвигаться по изолированным пальцам для регулирования расстояния от щеткодержателя до петушков коллекторных пластин. На кронштейне имеется прилив с насечкой, в который вворачивается шпилька для крепления щеткодержателя. На кронштейне также имеются резьбовые отверстия М8 для болтов, которыми крепят соединительные шины и наконечники кабелей.
Щеткодержатель 1 изготовлен латунным и литым, имеет 3-и окна для установки разрезных щеток 2. На корпусе щеткодержателя имеется прилив с овальными отверстиями и насечками для крепления на кронштейне. К корпусу шарнирно крепятся три нажимных пальца 3, которые выполнены из плоских пружин с резиновыми наконечниками для упора на щетку и цилиндрическая пружина 6 с регулировочным винтом 4 для регулирования величины нажатия щетки на коллектор (1,5÷0,1 кг). В кронштейне есть три резьбовых отверстия М6 для винтов крепления наконечников шунтов щетки.
Щетки 6 – разрезные, размер 2 Х 12,5 Х 32 Х 57. В каждую половинку щетки армированы концы двух медных шунтов, которые соединяются общим наконечником и крепятся к щеткодержателю.
После установки щеточного аппарата и сборки ТЭД, должно быть расстояние:
Ø От щеткодержателя до рабочей поверхности коллектора 3±1,5 мм.
Ø От щеткодержателя до петушков коллекторных пластин 6 мм.
Вентиляция ТЭД
Воздух, нагнетаемый от воздуховода, через отверстие со стороны коллектора, обдувает и охлаждает коллектор и далее следует по каналам:
ü Через зазоры между главными и дополнительными полюсами.
ü Через зазоры между сердечником якоря и сердечником главных и дополнительных полюсов.
ü Через каналы в сердечнике якоря и во втулке якоря.
Воздух поступает к подшипниковому щиту со стороны противоположной коллектору и выбрасывается через отверстие остова и подшипникового щита, через кожух под кузов электровоза.
Режимы работы ТЭД
Выделяют два режима работы тягового двигателя: часовой и длительный. При этом на ТЭД с исправно работающей вентиляцией подают номинальное или расчетное напряжение. Затем дают определенную нагрузку, или устанавливают ток якоря определенной величины.
Часовой режим – при данном режиме устанавливают с помощью нагрузки на валу якоря такой ток, при котором двигатель работает в течение 1 часа не перегреваясь для класса изоляции этой обмотки. При этом определяется ток и мощность часового режима.
Длительный режим – при данном режиме устанавливают с помощью нагрузки на валу якоря такой ток, при котором двигатель работает в течение длительного времени не перегреваясь для класса изоляции этой обмотки. При этом определяется ток и мощность часового режима.
На электровозах с номера 2441 установлены ТЭД НБ-514, которые на электровозах до номера 2441 взаимозаменяемы с ТЭД НБ-418. ТЭД НБ-514 имеют следующие изменения в конструкции:
Дата добавления: 2015-12-22 ; просмотров: 10290 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Для чего нужна компенсационная обмотка
3.6. Компенсационная обмотка
Наименьшее искажение магнитного поля под полюсами можно получить, применив компенсационную обмотку, которая укладывается в пазах наконечника главного полюса (рис. 3.25). Она включается последовательно с обмоткой якоря и рассчитывается так, чтобы линейные нагрузки якоря и компенсационной обмотки были примерно равны
и взаимно компенсировались.
Полная компенсация поля якоря возможна при непрерывном распределении компенсационной обмотки по поверхности главного полюса. Практически обмотка размещается в ограниченном числе пазов —6. 12 на каждый полюс, поэтому и у машин с компенсационной обмоткой наблюдается некоторое искажение магнитного поля.
На рис. 3.25 показано, что после сложения МДС главного полюса, якоря и компенсационной обмотки при соблюдении условия (3.33) получается пилообразная кривая, характеризующая МДС в воздушном зазоре.
Максимальное значение МДС в воздушном зазоре
Рис. 3.25. Расположение компенсационной обмотки
Учитывая, что Лк.Об = ‘4 и bJtK.0o = ^K,o6 — число пазов компенсационной обмотки на полюс,
Коэффициент искажения поля при А = Ак.оъ и равномерном воздушном зазоре
Простая и наглядная формула (3.36) довольно широко распространена *. Однако при малых значениях k она может давать существенную погрешность, так как не учитывает зубчатое строение якоря и высшие гармонические магнитного поля и ЭДС.
Наличие зубцов якоря приводит к тому, что кривая индукции в воздушном зазоре имеет волнообразный характер и ЭДС, индуцируемая в проводнике, лежащем в пазу якоря, имеет такой же вид (рис. 3.26). Уже при холостом ходе ЭДС проводника отличается от среднего значения.
Можно считать, что при холостом ходе
где k6 — коэффициент зубчатости; при наличии зубцов на якоре и полюсе он равен произведению коэффициентов, подсчитанных отдельно для якоря и полюса:
Если обмотка якоря строго диаметральная, то ЭДС витка в 2 раза больше ЭДС проводника и
Рис. 3.26. Изменение индукции в зазоре и ЭДС проводника зубчатого якоря
Для уменьшения влияния зубчатости якоря на максимальную ЭДС между пластинами обмотку якоря обычно делают с укорочением шага витка на половину зубцового деления (рис. 3.27). В этом случае, когда в одной стороне витка индукция максимальна, в другой — минимальна, ЭДС витка почти не пульсирует, оставаясь равной среднему значению. Амплитуда пульсации ЭДС из-за наличия зубцов на полюсе
* См.: Теффлингер К. Компенсированные тяговые двигатели постоянного то-Ka//Siemens—Zeitschrift. 1955. Н. 2.
где Y2 — угол сдвига фаз ЭДС в сторонах витка, обусловленный укорочением шага обмотки,
Пульсация ЭДС ес минимальна при укорочении шага e = 0,5/i, если
Скос пазов обычно производится примерно на одно зубцовое деление.
Наличие скоса пазов уменьшает пульсации ЭДС, т. е. улучшает потенциальные условия на коллекторе.
При укорочении шага обмотки якоря на 0,5^ и наличии скоса пазов якоря на расстоянии с, максимальная ЭДС
Рис 3 27. Якорь со скошенными зубцами
На рис. 3.28 представлена экспериментально полученная зависимость kf = f(k) для машины с компенсационной обмоткой мощностью 20 кВт. Кривая / относится к ЭДС проводника, а кривая 2 — к ЭДС секции. Благодаря применению скоса паза и укорочению шага обмотки на половину паза коэффициент искажения для секции существенно меньше, чем для проводника. Формула (3.43) в данном случае дала практически полное совпадение с данными эксперимента.
Штриховая линия 3 на рис. 3.28 построена по формуле (3.36) и дает завышенное значение kf для секции, но заниженное для проводника. Следовательно, формулой (3.36) можно пользоваться только для ориентировочных расчетов, когда еще не известны параметры обмотки якоря.
Надлежащим выбором числа пазов компенсационной обмотки, укорочением шага обмотки якоря и выполнением скоса пазов можно добиться того, что в режиме ослабленного поля коэффициент искажения будет мал и естах
Рис. 3.28. Зависимость коэффициента искажения магнитного поля от коэффициента устойчивости
и статора, несмотря на добавление еще одной обмотки. Это объясняется тем, что при наличии компенсационной обмотки может быть уменьшен воздушный зазор и габариты обмотки возбуждения. Кроме того, уменьшаются и габариты обмотки дополнительных полюсов (см. гл. 4).
Особенно ценно то свойство компенсационной обмотки, что компенсация искажающего действия реакции якоря сохраняется и в переходных режимах, при бросках напряжения и тока. Поэтому компенсационная обмотка дает наибольший выигрыш в машинах, работающих в тяжелых режимах, связанных с частыми бросками тока и напряжения: в двигателях прокатных станов, тяговых двигателях, сварочных генераторах и т. д.
Правда, иногда значение переходных режимов переоценивается. Так, например, на одном из заводов устойчивость двигателей к возникновению кругового огня оценивалась с помощью опыта ударного включения, в котором двигатель, работающий в номинальном режиме, на 1 с отключается от сети, а затем опять включается. При этом возникает кратковременный бросок тока, иногда возникает и круговой огонь. Если круговой огонь не возник, увеличивают подаваемое напряжение и повторяют опыт. Напряжение, при котором регулярно возникает круговой огонь, называется напряжением перекрытия и„ерек; по его относительному значению Unepei(/UH0M судят о стойкости машины к возникновению кругового огня.
В принципе, такой опыт верен, однако он не всегда полностью определяет поведение машины в эксплуатации. Например, по результатам опыта ударного включения (табл. 3.2) лучше других себя показал двигатель ДК-ЮЗ, который не смогли довести до кругового огня, хотя напряжение подняли в 1,67 раза больше номинального.
В эксплуатации же случаи кругового огня у двигателя ДК-ЮЗ встречались гораздо чаще, чем у двигателей ДК-ЗА и ДПЭ-400, имеющих значительно меньшее напряжение перекрытия.
Видимо, опыт ударного включения, при котором кратковременно
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Компенсационная обмотка
Компенсационная обмотка может быть установлена вблизи сверхпроводящей обмотки возбуждения. [32]
Компенсационная обмотка предназначена для компенсации воздействия реакции якоря на поток возбуждения по продольной оси. Уменьшение влияния реакции якоря позволяет выполнять машины с уменьшенным воздушным зазором и улучшить их коммутацию. [35]
Компенсационная обмотка в основном применяется в машинах постоянного тока большой мощности, а также в быстроходных машинах меньшей мощности, работающих с большими перегрузками и с широким диапазоном регулирования частоты вращения. В машинах меньшей мощности применяют катушечные компенсационные обмотки, которые наматывают непрерывным проводом и укладывают в открытые пазы. [37]
Компенсационная обмотка и обмотка дополнительных полюсов включены последовательно в цепь продольных щеток. [39]
Компенсационная обмотка дополняет действие дополнительных полюсов, вместе они почти полностью компенсируют реакцию якоря. [40]
Компенсационная обмотка служит для компенсирования поперечной реакции ЯКОРЯ, так как дополнительные полюсы компенсируют ее надлежащим образом только в зоне коммутации. При наличии же компенсационной обмотки можно считать, что поток реакции якоря почти всюду скомпенсирован. Компенсационную обмотку включают последовательно с обмоткой ЯКОРЯ. Ток в компенсационной обмотке должен иметь такое направление, чтобы ее поток был направлен навстречу потоку якоря. [43]
Компенсационная обмотка усложняет конструкцию машины и увеличивает ее стоимость, но повышает ее надежность. [45]