Расчет обмоток статора и якоря на другое напряжение

Рабочее напряжение машин постоянного тока можно изменить переключением или перемоткой обмотки.

Напряжение генератора постоянного тока может быть снижено за счет уменьшения частоты вращения первичного двигателя, однако при этом необходимо, чтобы ток в обмотке возбуждения генератора не менялся.

Если схему соединения катушек полюсов оставить неизменной, то при понижении напряжения генераторов параллельного возбуждения ток возбуждения в этих катушках уменьшится, ослабив магнитное поле машины. Поэтому, если требуется уменьшить напряжение генератора параллельного возбуждения в m раз, необходимо снизить частоту вращения якоря во столько же раз, а катушки полюсов, соединенные последовательно, переключить на m параллельных групп.

В частности, если требуется уменьшить напряжение вдвое, в обмотке возбуждения необходимо удвоить число параллельных ветвей. Так как число главных полюсов всегда четное, это не связано с затруднениями. Единственное требование при этом — не включать в состав каждой параллельной ветви катушки рядом лежащих полюсов, а образовывать одну параллельную ветвь из катушек нечетных полюсов, а другую — из катушек четных полюсов. При таком переключении обмоток и снижении частоты вращения сила тока в обмотке якоря не изменится, а напряжение уменьшится вдвое; мощность машины при этом также уменьшится вдвое.

Двигатели постоянного тока переключают на большее напряжение увеличением числа последовательно соединенных проводников в пазу пропорционально напряжению, т. е.


kappa_y = U_HOB/U_CT,

где κy — коэффициент увеличения напряжения;
UHOB — новое повышенное напряжение, В;
UCT — старое напряжение, В.

Новое количество проводников в пазу


N_HOB = kappa_y*N_CT.

Новое сечение провода (мм²)

S_HOB = S_CT/kappa_y.

Проверка заполнения паза проводниками новой обмотки осуществляется так же, как и для асинхронных двигателей.
Так как обмотка возбуждения была рассчитана на меньшее напряжение, ее необходимо перемотать. Количество витков и сечение провода (мм²) при этом

W_HOB = W_CT*kappa_y ; S_HOB = S_CT/kappa_y,

где WHOB и WCT — новое и старое число проводников обмотки возбуждения;
SHOB и SCT — новое и старое сечения.

Обмотки последовательного возбуждения главных полюсов и добавочных полюсов не меняются, если не меняется обмотка якоря; в противном случае количество витков и сечение (мм²) проводников обмоток определяют по формулам


W_HOB = W_CT*I_CT/I_HOB ; S_HOB = S_CT*I_HOB/I_CT,

где IHOB и ICT — новая и старая силы тока якоря.

I_HOB = kappa_y*I_CT,
так как при неизменной мощности машины рост напряжения вызывает такое же снижение силы тока.

Источник: В.И. Дьяков. Типовые расчеты по электрооборудованию