Напряжение между соседними коллекторными пластинами

Составим выражение для вычисления напряжения между соседними коллекторными пластинами применительно к простым петлевой и волновой обмоткам.

В простой петлевой обмотке к соседним коллекторным пластинам присоединены выводы одной секции (рис. 3.6). Поэтому мгновенное значение напряжения между соседними коллекторными пластинами будет определяться мгновенным значением ЭДС секции . Если секция обмотки якоря имеет последовательно соединенных витков, то

= 2 , (3.11)

а среднее и максимальное значения ЭДС секции будут определяться соответственно выражениями

= 2 ;

= 2 .

Тогда для среднего и максимального значений напряжения между соседними коллекторными пластинами получим следующие выражения:

= = 2 ; (3.12)

= = 2 . (3.13)

Если число коллекторных пластин равно K, то число коллекторных пластин, приходящихся на одну параллельную ветвь обмотки якоря, составит K / 2 а. Тогда, обозначая через номинальное напряжение обмотки якоря, т. е. напряжение, соответствующее одной параллельной ветви обмотки якоря, получим для следующее выражение:

= . (3.14)

С учетом (3.12) выражение (3.14) примет вид

= .

И так как для простой петлевой обмотки всегда = , то среднее значение напряжения между соседними коллекторными пластинами для этой обмотки будет определяться выражением

= . (3.15)

Для простой волновой обмотки в соответствии с принципом составления схемы этой обмотки (между соседними коллекторными пластинами включено последовательно соединенных секций; рис. 2.8) мгновенное значение напряжения между соседними коллекторными пластинами:

= ,

для напряжения получим

= . (3.16)

Подставляя (3.14) в (3.16), получим

= = 2 а. (3.17)

Однако так как для простой волновой обмотки всегда число пар параллельных ветвей = 1, то, принимая в (3.17) а = 1, получим следующее выражение для среднего значения напряжения между соседними коллекторными пластинами для этой обмотки:

= . (3.18)

Из сравнения выражений (3.15) и (3.18) следует, что среднее значение напряжения между соседними коллекторными пластинами определяется одинаково, независимо от типа обмотки.

Составим отношение выражений (3.13) и (3.12):

= = , (3.19)

где – коэффициент полюсного перекрытия.

Из выражения (3.19) = .

Вследствие искажающего действия поперечной МДС обмотки якоря (увеличение магнитной индукции под сбегающими краями полюсных наконечников в соответствии с рис. 3.4) фактическое значение будет в = = 1,3–1,5 раз больше. Поэтому можно написать, что

= ,

где = 1 для машин с компенсационной обмоткой и = 1,3–1,5 для всех остальных машин постоянного тока. Экспериментальные исследования показали, что безыскровую коммутацию можно ожидать только в том случае, когда напряжение между соседними коллекторными пластинами не превосходит 25…28 В для машин большой мощности, 30…35 В в машинах средней мощности и 50…60 В в машинах малой мощности (до 750 Вт).

Если напряжение выходит за указанные пределы, то изоляционная прокладка между двумя соседними пластинами коллектора может быть перекрыта дугой, чему также способствует всегда имеющаяся на коллекторе металлическая и угольная пыль. Данное обстоятельство следует иметь в виду в тех случаях, когда возникает необходимость использовать какую-либо машину постоянного тока при напряжении более высоком, чем номинальное. Тогда следует предварительно рассчитать возможное значение и оценить предельное значение рабочего напряжения.