Rodzaje uzwojeń i ich obliczenie.
Zależnie od danych znamionowych maszyny, tj. od wartości napięcia i prądu, zezwoje twornika są łączone w możliwie dużo gałęzi równoległych – przydużych prądach lub w możliwie dużo zezwojów łączonych szeregowo – przy dużych napięciach . Mogą być przypadki pośrednie. Zaleznie od tego stosuje się różne rodzaje uzwojeń . Najczęściej są stosowane uzwojenia pętlicowe proste i wielokrotne oraz uzwojenia faliste proste i wielokrotne .
Uzwojenie pętlicowe proste ( równoległe )
Uzwojenie pętlicowe nazywa się prostym, gdy yc=1 , tzn. gdy oba zezwoje następujące po sobie leżą tuż koło siebie i nie są oddzielone zezwojami należącymi do innego uzwojenia (rys. 15).
Uzwojenie pętlicowe proste charakteryzuje się tym , że 2a=2p (liczba gałęzi równoległych jest równa liczbie biegunów). Szczotka jest nieco szersza niż wycinek komutatora.
Dane: Q,, 2p, u, =2, 2a=2p
Obliczamy:
· liczbę boków w całym uzwojeniu z=Qu
· poskok całkowity y = 2yc = 2
· liczbę wycinków komutatora
· poskok żłobkowy (przyjmujemy liczbę całkowitą)
· poskok częściowy przedni
· poskok częściowy drugi
Wzory do sprawdzenia symetrii uzwojenia :
musza być liczbami całkowitymi.
Jeżeli prąd twornika jest znaczny w stosunku do napięcia , to w przypadku stosowania uzwojenia pętlicowego prostego należałoby zwiększyć liczbę biegunów, aby zwiększyć liczbę gałęzi równoległych w uzwojeniu. To wpływa jednak na zwiększenie kosztu maszyny. Dlatego skonstruowano uzwojenie pętlicowe dwukrotne , dla którego:
2a=4p i yc=2
Oznacza to, że między sąsiednimi bokami tego samego zezwoju jest umieszczony bok drugie uzwojenia, takiego jak poprzednie .Szerokość szczotki w przypadku zastosowania uzwojenia dwukrotnego jest większa niż szerokość dwóch wycinków komutatora (rys.16)
Dane: Q,, 2p, u, =2, 2a=4p
· poskok całkowity y = 2yc = 4
· poskok żłobkowy
Tak jak poprzednio sprawdzamy symetrię uzwojenia.
Rys.15.Uzwojenie pętlicowe proste Q=22, u=2, 2p=4
Rys. 16. Uzwojenie pętlicowe proste dwukrotne Q=20, u=2, 2p=4
Uzwojenie faliste proste
W uzwojeniu pętlicowym poszczególne gałęzie równoległe leżą każda pod inną parą biegunów. Powoduje to niekiedy asymetrię na skutek ewentualnej równomierności pól magnetycznych pod biegunami. Wady tej nie mają uzwojenia faliste, w których każda gałąź równoległa 1eży pod wszystkimi biegunami, co eliminuje asymetrię indukowanych sił elektromotorycznych. Zezwój uzwojenia falistego przedstawiono na rys. 9 oraz 12b.
Dla uzwojenia falistego
a poskok komutatorowy
Uzwojenie faliste proste ma zawsze dwie gałęzie równoległe, niezależnie od liczby biegunów. Zezwoję są łączone szeregowo, stąd uzwojenia faliste noszą nazwę
uzwojeń szeregowych (rys. 17)
· poskok komutatorowy
· poskok całkowity y=2yc
Warunki symetrii są takie same , jak dla uzwojenia pętlicowego, ale oprócz tych warunków musi być spełniony warunek wykonalności uzwojenia tzn.
musi być liczbą całkowita
Uzwojenie faliste wielokrotne
Cechą charakterystyczną uzwojeń wielokrotnych jest to , że liczba gałęzi równoległych tego uzwojenia nie zależy od liczby biegunów i może być dobrana w granicach
2 < 2a £ 2p
Uzwojenie to ma cechy uzwojenia falistego prostego, a różni się od niego liczbą gałęzi. Uzwojenie to powstaje z pojedynczych uzwojeń falistych prostych, przy czym stosuje się tyle tych uzwojeń, ile ma być par gałęzi równoległych, gdyż każde uzwojenie faliste proste ma 2 gałęzie równoległe (rys.18). Uzwojenie faliste wielokrotne oblicza się wg tych samych wzorów, co uzwojenie faliste proste .
Rys.17.Uzwojenie faliste proste Q=21, u=2, 2p=4
Rys.18. Uzwojenie faliste wielokrotne Q=32, u=2, 2p=6
Wybór rodzaju uzwojenia.
Przy projektowaniu maszyny mamy zwykle zadane wielkości P, n, U i na początku określamy przybliżone wymiary maszyny i liczbę par biegunów. Znamy zatem w przybliżeniu wartości E, F (z wymiarów i przyjętej wartości indukcji) oraz p. Umożliwia to przybliżone określenie stosunku N/a, którego znajomość stanowi punkt wyjścia przy doborze uzwojenia. Mając pewną swobodę w doborze liczby par gałęzi równoległych (teoretycznie w granicach ) kierujemy się przede wszystkim następującymi względami:
— prąd w jednej gałęzi nie powinien przekraczać wartości ok. 250...350 A;
— średnie napięcie między wycinkami komutatora powinno być mniejsze niż ~20 V;
— wycinek komutatora nie powinien być zbyt wąski . Dwa pierwsze warunki nie pozwalają na dobór zbyt małej liczby a (przy zbyt małym a otrzymujemy za duże oraz zbyt małe N, z, K i wobec tego za duże ); warunek trzeci ogranicza zbyt dużą liczbę a (dobór zbyt dużej liczby a powoduje duże wartości N, z, K i za małą wartość ). Jeżeli z powyższych warunków wynika kilka rozwiązań (kilka możliwych a) to o dalszej selekcji decydują dodatkowe zalety i wady poszczególnych typów. Przykładowo: uzwojenia faliste są korzystniejsze niż pętlicowe ze względu na eliminacje wpływu asymetrii magnetycznej, lecz gorsze pod względem komutacyjnym; uzwojenia nierozpadające się są lepsze niż uzwojenia rozpadające się. Wybór liczby par gałęzi równoległych, przy określonej liczbie par biegunów, jest równoznaczny z wyborem rodzaju uzwojenia. Znając je mamy tym samym określony poskok całkowity y (tabl. 1). Po przyjęciu rozpiętości zwoju obliczymy poskok . Obliczenie wszystkich poskoków jednoznacznie określa uzwojenie .
Automation_Engineering