соображениями предельно допустимого нагрева и кпд. Для предварительного расчета по.тьзуются опытными данными: в магпинах мощности свыше 100 kW и с хорошей вентиляцией можно доводить плотность тока до 4,5-4,8 А/мм; в машинах до 30 kW, хорошо вентилированных,-до 5-6 А/мм. Исходя из того соображения, что каждый ватт потерь, превращающийся в тепло, требует определенной охлаждающей площади, молшо установить зависимость между плотностью тока и нагреванием; Арнольд дает ее в виде следующей ф-лы:

4 700(1 + 0Д )

где V-окружная скорость якоря в м/ск, ак-поверхность охлаждения на 1W потерь (a для средних машин не должна быть меньше 9-12 см). При расчете сечения якорных стержней необходимо учесть потерю от токов Фуко, к-рая в быстроходных машинах с глубокими пазами может достигнуть значений, в к раз превышающих омич. потери. Наибольшее значение коэфф-та увеличения сопротивления, по Дрейфусу, получается в том случае, когда коммутация совершается в бесконечно малое время и когда якорь имеет диаметральную обмотку. При прямоугольном сечении проводов наибольший коэффициент увеличения сопротивления к одного провода, лежащего в р-ом ряду паза, молсет быть выражен:

fcoo=l + (3p--3p + l)IS

где i-приведенная высота провода (см. Генератор переменного тока). Наибольший коэффициент увеличения сопротивления коо для всей обмотки

где т-число горизонтальных рядов проводов в пазу, Я-отношение средней длины лобового соединения провода к длине провода в теле якоря, или, что то же, к длине якоря. Для того чтобы перейти к рассмотрению влияния конечных коротких периодов коммутации, Дрейфус вводит фактор F, на к-рый он умножает потери от токов Фуко, пропорциональные fcoQ- 1, и получает для коэфф-та увеличения сопротивления всей обмотки прямоугольного сечения след. выражение:

Для диаметральной обмотки, принимая, что коммутация совершается по прямой линии во время То и что т2, молшо написать:

0,116

0,13 +а b + (u-l)tk

(b-ширина щетки, - половина периода, -полюсное деление, tj.-коллекторное деление). Так как а обычно лежит между 0,065 и 0,25, то

7, 1 I 0,07 /~

Ь+(и-1Пк

Критическая высота провода получается из следующей формулы:

Ufl + X у b+(u-l)tk а - т /з У тк

Коэфф. увеличения сопротивления всей обмотки ко при критической высоте провода будет приблизительно равен 1,5.

Обмотка, состоящая из секций, располагается в пазах машины таким образом, чтобы в каждом пазу помещались две стороны секций. Обмотка по способу выполнения подразделяется на ручную и шаблонную. Ручная обмотка применяется лишь для малых двухполюсных машин, так как невозможность достижения полной симметричности обмотки не имеет в них столь большого значения, как в средних и крупных машинах. С целью избежания гудения, производимого машинами вследствие пульсации магнитного поля, якори в малых машинах выполняются б. ч. с нечетным числом зубцов. При обмотке такого якоря часть секций обеими своими сторонами будет лежать в нижних частях пазов, часть секций-в верхних и часть секций-одной стороной в верхней и другой в нижней части пазов. Таким обр. получаются укороченные, удлиненные и средние секции. При числе пазов, кратном трем, можно секции распололшть в такой последовательности, чтобы эти три величины обмотки попеременно следовали одна за другой. Такая обмотка может считаться близкой к симметричной. Обмотка якорей малых машин производится на обмоточных станках, в к-рых якорь поворачивается вокруг осп, перпендикулярной к валу якоря. Благодаря особым приспособлениям провода легко закладываются в полузакрытые пазы якоря. В шаблонной обмотке каждая секция изготовляется отдельно, получает вполне законченную форму и в неизмененном виде закладывается в открытые пазы якоря. Шаблонная обмотка имеет следующие преимущества: 1) обеспечивается симметричность

откуда молшо сделать вывод, что потери на токи Фуко обратно пропорциональны числу горизонтальных рядов т.

Фиг. 52.

обмотки; 2) изоляция секции м. б. произведена более тщательно; 3) достигается лучшее охлаждение; 4) м. б. налажено массовое производство; 5) поврежденная секция легко заменяется. Секции шаблонной обмотки изготовляются на специальных приспособлениях, состоящих из плоской металлич. рамы, на к-рую наматываются провода, после чего рама растягивается, образуя лобовые соединения и придавая сторонам секции определенный наклон, соответствующий радиальному расположению пазов (фиг. 52).

В зависимости от положения соединительных частей секции различают лобовую и панцырную обмотки. При лобовой обмотке

лобовые соединения расположены на торцовых сторонах якоря; получается укороченная машина, но зато охлаждение обмотки затруднительно. Этот род обмотки применяется в тех случаях, когда машина имеет пе-ремежаюшийся режим работы и размеры ее стеснены помещением (наприм., в крановых моторах). В панцырной обмотке лобовые части образуют цилиндрич. поверхность, доступную обтеканию охлаждающего воздуха.

Изоляции якорной обмотки можно подразделить на: изоляцию отдельных проводов, входящих в секцию; изспяцию отдельных групп проводов секции; изоляцию одной стороны секции от другой, находящейся в том же пазу, и изоляцию обеих от железа якоря. Напряжение нормальных машин постоянного тока обыкновенно не превосходит 600-700 V, но специальные машины имеют напряжение до 5 ООО-10 ООО V. Чем выше напряжение, тем больше места занимает изоляция и тем хулее используется по.яез-ное сечение паза, что ведет к удорожанию машины. Поэтому на правильный выбор надежной изоляции и на улучшение качества изоляционно-

Фиг. 53.

щается особое внимание. На фиг. 53 приведены кривые коэфф-та заполнения пазов для разных напрянсений, в зависимости от сечения проволоки, а на фиг. 54-в зависимости от сечения стержня. Эти кривые действительны для машин нормального исполнения. Общая толщина изо.дяции для стержневой обмотки видна из табл. 1.

Табл. 1.- Общая толщина изоляции для стержневой обмотки.

Стержневая обмотка для 500 V, изобралеен-ная на фиг. 55, молеет служить примером изоляции, к-рую составляют: 1-пропитанная изоляционным лаком хлопчатобумажная лента,толщиной 0,4 мм, намотанная в нере-хлестку; 2-промасленная бумага в 0,1 мм; 3-красная

бумага в 0,2 мм и .

промасленное по- * лотно в 0,3 мм; 4- Фиг. 54.

хлопчатобумалшая

(тафтяная) лента в 0,4 мм, пропитанная лаком; 5-зазор в 0,1 мм; 6-картон в 0,2 мм; 7-картон в 0,5 мм; 8-деревянный клин; 9-мягкий медный стержень прямоугольного

Фиг. 55.

сечения с закругленными краями. Обмотанные якори подвергаются сушке в вакуумных печах, после чего погружаются в изоляционный лак и остаются в нем до тех пор, пока не перестанут выделяться пузырьки воздуха. Затем якорь помещается на 8-12 часов в сушильный шкаф, где он сушится при температуре ок. 90°. Обмотка якоря на протяжении паза удерживается от действия центробежной силы клиньями из фибры, бука или геокса, загоняемыми в вырезы у вершины зубца, лобовые же соединения стягиваются стальной, бронзовой и т. п. проволокой (бандажной), толщиной 0,6-;-1,6 мм. В некоторых случаях обмотку закрепляют только бандажной проволокой без всякого участия клиньев, как, например, в якорях трамвайных моторов.

Коллектор. Диаметр коллектора обыкновенно принимается 50-Ь80% диаметра якоря, в зависимости от величины машины. Меньший процент относится к большим машинам. Коллекторное деление

(D/f-диаметр коллектора, К-число пластин коллектора), но не делается меньше 4-5 мм. Длина коллектора Ьд. определяется поверхностью охлаждения и длиной щеточных болтов; Lj можно вычислить по ф-ле: Pjfc = (rif, или щ + 1) (If, + I,) , где щ-число щеток на щеточном болту, Ц-длина щетки, 1-расстояние между щетками. Нагревание коллектора не должно быть выше 50°, т. е. темп-ра & ss50°.

Вычислив потерю Wu от переходного сопротивления щеток и потери Wr на трение, можно проверить, соответствует ли полученная длина 1/. коллектора условиям охлале-дения коллектора, воспользовавшись ф-лой:

(70-120) J±J,

где г есть окружная скорость коллектора. Коллектор, состоящий обычно из большого количества пластин с проложенной меледу ними слюдяной изоляцией, должен представлять собою правильный цилиндр, форма которого не до л лена нарушаться ни от действия центробежной силы ни под влиянием t°. Пластины коллектора д. б. стянуты с такой силой, чтобы слюдяные пластинки мелоду ними держались трением и ни при каких условиях не могли выскакивать. Пластины коллектора изготовляются из твер-дотянутой меди. Общепринятая нормальная конструкция ко.тлектора для окружных скоростей, не превышающих 30 м/ск, видна из фиг. 56. Внутренняя сторона пластин имеет форму ласточкина хвоста и служит для за-креп.тения на буксе. В корпусе буксы пластины коллектора изолируются слоем миканита, которому придают точную форму выступа буксы. Миканит изготовляется из

Фиг. 56.

пластинок слюды, склеенных шеллаком или бакелитовым лаком. Букса, сжимающая коллекторные пластины, имеет форму двойного конуса с углами 30° и 6°, вдающимися значительно во внутрь пластины, вследствие чего: 1) сокращается общая длина коллектора, 2) обеспечивается малое темп-рное расширение, 3) уменьшается поверхность, на которую действует изгибающим образом центробежная сила. Для быстроходных турбогенераторов применяются большей частью коллекторы значительной длины, иногда свыше 1 м, что является причиной заметного удлинения коллекторных пластин под влиянием повышения t°. Для предохранения от изменения цилиндрич. формы, вследствие действия центробежной силы, коллектор стягивается двумя или несколькими стальными коваными кольцами, надетыми в горячем состоянии. Коллекторные пластины имеют на концах скосы, покоящиеся с одной стороны на переходном конусе вала, с другой-на конич. подвижной буксе, упирающейся через посредство пружины в укрепленное на валу кольцо. Т. о., коллекторные пластины, не теряя надежности и прочности закрепления, имеют возможность растягиваться под влиянием повышения t°. Соединение концов элементов обмотки с пластинами коллектора производится путем впайки концов обмоток в вырезы пластин со стороны коллектора. В нанцырной обмотке пластины соединяются с обмоткой при помощи особых лент а с прикрепленными к ним в одном конце обоймами b (фиг. 57). Ленты для облегчения коммутации полезно делать с большим сопротивлением, т. к. увеличение сопротивления в короткозамкнутой секции уменьшает действие самоиндукции.

Магнитная цепь. При расчете воздушного зазора S в машинах без дополнительных полюсов принимаются во внимание как влияние большого зазора на устойчивую и спокойную работу машины, так и его отрицательное влияние на увеличение количества ампервитков, а следовательно и меди в обмотке возбуждения. Воздушный зазор для машин без добавочных полюсов может быть вычислен по формуле:

(l,2-f-2)bi-AS-AWg 1,6ft, Bi

где fei-коэфф. проводимости воздушного зазора гладкого якоря в отношении зубцово-го (=1,1). Для машин с дополнительными полюсами, вместо коэфф-та 1,2-2, можно брать 1-1,2, т. е. воздушный зазор можно значительно уменьшить. Подходящая магнитная индукция в сердечниках магнитов и ярме м. б. принята: для железа В = 14 500-i-16 500; для литой стали В=14 000-1-16 ООО; для чугунного литья В =500-7 ООО. Мень-

=□

шие значения относятся к машинам с добавочными полюсами и к мелким машинам.

Для соблюдения необходимой лсесткости при больших диаметрах ярму приходится придавать довольно сложную систему ребер, чтобы увеличить момент инерции. Очень большие машины делаются, по транспортным соображениям, из двух частей. За последнее время на Западе и в СССР переходят от литых станин к сварным из листового железа, чем достигается значительная экономия веса. Напр., статор турбогенератора, изготовленный на ленинградском з-де Электросила из листового железа путем электрической дуговой сварки, дал 40% экономии в весе против чугунного статора. Магниты в машинах постоянного тока либо отливаются из стали или чугуна либо собираются из штампованных пластин динамной стали. Иногда только полюсные наконечники собираются из динамной стали и прикрепляются болтами к стальному сердечнику.

В тяговых двигателях сердечник главных полюсов собирается из выштампованных листов динамной стали. Спрессованные листы сжимаются с торцовых сторон стальными пла- у стинами, в которых вы- Щ сверлены отверстия для заклепочных болтов. В середину тела полюса \ вставлен железн. стержень. Полюс привертывается к корпусу двигателя помощью болтов, пропущенных через отверстия в корпусе двигателя и внедренных в тело железн. стерлшя.

Обмотка возбуждения шунтовых машин м. б. рассчитана из следующих соображений. Максимальная сила тока {1 ,)т з; возбуждения при напряжении U на зажимах генератора и сопротивлении Л, всей обмотки, равняется

(I ) =.

ч- mhnax jj

Сопротивление R м. б. выражено ф-лой: Р W-г, (1 + о,оо41? ,)

п 5 7оод

где W-число всех витков шунтовой обмотки, 1-проектируемая средняя длина одного витка в см, # j-среднее повышение t° шунтовой обмотки против окружающей среды (15°), q-сечение провода. Из обоих этих ур-ий следует, что максимальное число ампервитков равняется:

Фиг. 57.

5 7001/ q

Из приведенной ф-лы можно сделать тот вывод, что, при данных напряжениях U на за-ишмах и при средней длине одного витка максимальное число ампервитков шунтовой обмотки не зависит от числа витков, а зависит только от сечения провода q. Сечение рассчитывается с нек-рым запасом по ф-ле:

о П 1 1 9 W-b (l + 0.004tfw)

Джоулевы потери получаем из ф-лы:

(l + 0,004<?w)-AW- i ,-s

б 700

где S-плотность тока. Как можно усмотреть