Principe de construction et de travail du moteur CC:
Le principe de construction et de travail du moteur CC est une structure hétéropolaire avec des poteaux stationnaires et l’armature rotative (Fig. 5.8).
Structure de base DC Machine:
Un EMF alternant de la même forme d’onde que celui de l’onde B est induit dans chaque bobine. Lorsque l’armature tourne, l’EMF S induit dans la ceinture de bobines sous un poteau donné est unidirectionnelle et le motif alterne du pôle à la pôle comme le montre la Fig.
6.11 pour une machine CC à 4 pôles. Pour obtenir une tension constante à partir de bobines d’armature, une action de rectification est requise. Ceci peut être réalisé par le redresseur mécanique – commutateur et pinceaux.
Construction de la machine DC:
Le commutateur est un assemblage cylindrique de segments de cuivre en forme de coin (Fig. 6.12 (a)) isolés les uns des autres et l’arbre par des mica minces ou des feuilles de micanite.
Dans le principe de construction et de travail à grande vitesse du moteur à courant continu, les segments sont si façonnés qu’ils peuvent être bloqués par deux anneaux en V fonte en V comme indiqué sur la figure 6.12 (b).
Chaque segment de commutateur forme la jonction entre deux bobines d’armature («finition» d’une bobine et «démarrage» de l’autre). Dans les grandes machines, des bandes de cuivre plates appelées équencements sont utilisées en formant des connexions de clip aux conducteurs de barre d’armature (Fig. 6.12 (b)).
Un enroulement à double couche est universellement adopté dans la construction et le travail de DC Machine. Les bobines sont connectées en continu «finition» pour «commencer» pour former un enroulement fermé (rentrant).
Selon le type de connexion (tour ou onde), les paires (un ou plusieurs) de trajets parallèles existent. Les points de tension maximale (correspondant à un chemin) sont exploités au moyen de brosses stationnaires placées sur le commutateur.
Au fur et à mesure que l’armature tourne, le nombre de bobines de série taraudés reste fixe et leur disposition relative par rapport aux pôles ne change pas. Par conséquent, la tension constante (CC) apparaît à travers la paire de brosses.
Principe de travail de la machine DC:
Les liaisons sont numérotées en continu – top, en bas, en haut ,. . . Le premier côté bobine supérieur est numéroté 1 de sorte que tous les supérieurs sont étranges et tous les bas. La figure 6.13 montre le schéma de numérotation côté bobine pour U = 4 coiffures / fente.
Sur la figure 6.13, le YCS de la bobine est supposé 4 emplacements (ou la bobine s’étend sur 4 dents). Par conséquent, le côté bobine 1 formera une bobine avec le côté bobine 18 et 3 avec 20, etc. Ceci est illustré à la figure 6.14. La bobine en termes de bobines est YCS = 18 – 1 = 17 ou 20 – 3 = 17.
Il s’agit en effet de la distance mesurée en bobine entre deux bobines connectées à l’arrière de l’armature (extrémité loin du commutateur) pour former une bobine. Il est connu sous le nom de back-pitch désigné comme YB. De toute évidence, Coil-Span
Ce qui est étrange dans ce cas et doit toujours l’être. Cela équivaut en effet
Commutation dans DC Machine:
La jonction de deux bobines («finition» – «start») est connectée à un segment de commutateur.
Donc,
Nombre de segments de commutateurs = C (nombre de bobines d’armature) (6.6)
Le nombre de segments de commutateurs couvert par les deux extrémités d’une bobine est appelé commutateur-Pitch, YC. Sur la figure 6.15 (a), yc = 2 – 1 = +1.
Bobine:
La bobine en termes de machines à sous est toujours presque complète. Cela garantit que les tensions côté bobine autour de la bobine sont additives la plupart du temps (sauf lorsque la bobine se trouve près de la région magnétique neutre). Ainsi
Ce qui signifie que pour S / P non intégral, les bobines sont courtes.
Enroulement des tours:
Dans un enroulement LAP (comme dans le cas de CA), la «finition» d’une bobine (provenant de la bobine inférieure) est connectée (lapée) le «démarrage» de la bobine adjacente comme illustré pour les bobines à tour de retour sur la figure 6.15 (a).
Le déplacement côté bobine de la connexion frontale est appelé le pas avant, YF. Dans un tour d’enroulement du pitch résultant
La direction dans laquelle l’enroulement progresse dépend de ce qui est plus, yb ou yf. Ainsi
yb> yf (enroulement progressif, fig. 6.15 (a)) (6.9a)
yb
Il n’y a pas grand-chose à choisir entre l’enroulement progressif ou rétrogressif; l’un ou l’autre pourrait être adopté.
Comme le montre les Fig. 6.15 (a) et (b), les deux extrémités d’une bobine sont connectées entre les segments de commutateurs adjacents. Ainsi le commutateur-pas,
yc = ± 1 (± 1 pour progressif, –1 pour le rétrogressif) (6.10)
Les bobines dans l’enroulement des LAP sont en continu connectées selon la règle ci-dessus et à la fin, il se ferme sur lui-même (comme il le doit). Dans le processus, toutes les bobines ont été connectées.
Pour apprendre certains aspects supplémentaires de l’enroulement des LAP – la localisation des pinceaux, etc., un exemple est élaboré.
Équation EMF du générateur DC:
Les trois bobines (c / p = 12/4) représentées sur une ligne épaisse sont situées sous une paire de poteau (N1S1) et sont connectées en série de sorte que leurs FEM s’additionnent. Cela constitue un chemin parallèle.
L’enroulement complet peut être divisé en quatre voies parallèles se situant sous quatre paires de pôles différentes (N1S1, S1N2, N2S2, S2N1).
Il est donc conclu que le nombre de chemins parallèles (a) dans une construction et un principe de travail du moteur à courant continu en général égalent le nombre de pôles (P), c’est-à-dire
A = p (6.11)
Les quatre chemins parallèles dans l’enroulement de la figure 6.16 forment électriquement un anneau proche comme le montre la figure 6.17 dans laquelle le chemin parallèle EMF est alterné.
Circuit équivalent à la machine DC:
Les extrémités des chemins parallèles se réunissent aux segments de commutateurs 1, 4, 7 et 10 à l’instant montré. Ce sont les emplacements des pinceaux (égaux au nombre de pôles) et sont alternativement positifs et négatifs. On constate également que les pinceaux sont physiquement situés en face des centres de poteau et que l’angle électrique entre eux est donc 180 °. L’espacement entre les pinceaux adjacents en termes de segment de commutateur est
On peut également noter que C / P n’a pas nécessairement besoin d’être un entier. Il est en outre remarqué qu’en raison de la forme du diamant des bobines, les pinceaux qui sont physiquement opposés aux centres de poteau sont connectés électriquement à des bobines se trouvant près de la région interpolaire. Ainsi, électriquement, les pinceaux sont déplacés à 90 ° élus. des axes des pôles principaux.
Les deux pinceaux positifs et deux négatifs sont respectivement connectés en parallèle pour alimenter le circuit externe.
À partir du diagramme de l’anneau de la figure 6.17, qui correspond au diagramme d’enroulement de la figure 6.16, il s’ensuit immédiatement que le courant dans les conducteurs d’armature est
Commutation:
Considérez tout chemin parallèle, disons celui tracé sur une ligne épaisse de la figure 6.16, tapotée aux segments de commutateurs 1 et 4. Alors que l’armature tourne, une bobine sort de ce chemin parallèle à une brosse et une autre bobine entre dans le chemin parallèle à l’autre pinceau.
La paire de brosses exploite désormais les segments de commutateurs 2 et 5. Ce processus se produit simultanément à tous les pinceaux et peut être plus facilement imaginé à partir du diagramme de l’anneau de la figure 6.17 dans laquelle les bobines peuvent être considérées comme tournant de manière circulaire.
De cette façon, une paire de brosses exploite toujours les bobines C / P (en série) et, par conséquent, la tension disponible à chaque paire de pinceaux est maintenue constante (DC). C’est en effet l’action de commutation.
En fait, la tension tauchée varie légèrement pendant une brève période lorsque le changement de bobines dans les chemins parallèles a lieu. Cependant, cette variation de tension est négligeable dans la construction pratique et le principe de travail du moteur à courant continu qui ont un grand nombre de bobines.
Il découle facilement du diagramme de l’enroulement de la figure 6.16 et du diagramme de cycle équivalent de la figure 6.17 qu’en tant que bobine sort d’un chemin parallèle dans un autre, le courant doit s’inverser. Sur la figure.
6.16 Comme l’armature se déplace par un segment de commutateur, les courants en quatre bobines – (1, 8), (7, 14), (13, 20) et (19, 2) – doivent inverser. Ces bobines subissent une commutation actuelle.
Il est également observé que pendant la brève période au cours de laquelle une bobine subit une commutation, ses coiffis traversent la région interpolaire afin que la FMF négligeable soit induite dans la bobine de communication.
Dans le même temps, au cours de cette période, la bobine reste court-circuitée par la brosse, pontant les segments de commutateurs adjacents auxquels les extrémités de la bobine sont connectées.
Si le courant dans une bobine n’inverse pas complètement à la fin de la période de commutation, il y aura des étincelles au contact du pinceau.
Exigence de symétrie:
Pour éviter les courants de circulation sans charge et certains problèmes de commutation conséquents, tous les chemins parallèles doivent être identiques de manière à avoir le même nombre de bobines. La symétrie nécessite donc que
Pour enrouler pratiquement un DC, les bobines des règles à double couche ne sont pas nécessaires, sauf que l’enroulement doit être en continu de «finition» à «commencer» jusqu’à ce que l’enroulement se ferme sur lui-même.
En outre, la jonction «finition» est connectée à l’armature le bobinage ci-dessus du segment du commutateur physiquement en face du point médian de la bobine; Les extrémités de chaque bobine étant connectées au segment du commutateur adjacent. Ceci est illustré sur la figure 6.18.
Bien sûr, les règles de bobinage fournies ci-dessus aident à fournir un aperçu du lecteur dans l’enroulement et l’action du commutateur pour produire DC aux pinceaux.
Anneaux d’égaliseur:
Les pôles dans un principe de construction et de travail du moteur à courant continu ne peuvent pas être rendus identiques afin d’avoir la même valeur de flux / poteau. Toute dismmétrie parmi les pôles entraîne des inégalités dans le chemin parallèle EMF EG sur la Fig.
6.17, E1 (N1S1), E2 (S1N2), E3 (N2S2) et E4 (S2N1) ne seront pas identiques.
En conséquence, le potentiel des ensembles de pinceaux positifs et négatifs ne est plus égal, de sorte que le courant circulant s’écoule dans l’armature via les pinceaux pour égaliser la tension de la brosse même lorsque l’armature n’accorde pas le courant vers le circuit externe.
En plus de provoquer une charge déséquilibrée autour de la périphérie de l’armature lorsque l’armature alimente le courant, les courants circulants interfèrent également avec la «commutation», ce qui entraîne une grave extinction aux brosses.
Les courants circulants sortent même de la dismmétrie du poteau en renforçant les pôles faibles et en affaiblissant les pôles forts. Le remède est donc de permettre aux courants circulants de s’écouler à l’extrémité arrière de l’armature via des trajets de faible résistance inhibant ainsi le flux de ces courants à travers des brosses de carbone qui, en comparaison, ont une résistance considérablement plus élevée. Ce remède est appliqué en connectant plusieurs ensembles de points qui seraient «équipotentiels» mais pour le déséquilibre des pôles de champ via des anneaux d’égaliseur. Les courants qui coulent dans les anneaux seraient bien sûr AC car la seule tension AC existe entre les points aux extrémités de la bobine. Les points équipotentiels sont à 360 ° (élu) séparés et ne seraient trouvés que si
c’est-à-dire que l’enroulement se répète exactement pour chaque paire de poteaux. La distance entre les points équipotentiels en termes de nombre de segments de commutateurs est c / (p / 2), c’est-à-dire 12/2 = 6 dans l’exemple.
Il est trop coûteux d’utiliser des anneaux d’égaliseur égaux au nombre de paires de points équipotentielles; Un nombre beaucoup plus petit est utilisé dans la pratique réelle. Deux anneaux d’égaliseur sont représentés correctement connectés sur la figure 6.16 pour l’exemple.
Bien que les anneaux d’égaliseur inhibent l’écoulement des courants circulants via des pinceaux, ils ne sont pas une prévention des courants en circulation qui provoquent des pertes de cuivre supplémentaires.
On verra bientôt que le schéma de l’enroulement des vagues n’a pas la nécessité d’anneaux d’égaliseur et serait naturellement préféré, sauf dans la construction et le principe de travail de courant lourd et de travail du moteur à courant continu.
Enroulement des vagues:
Dans l’enroulement des vagues, l’extrémité «finition» d’une bobine sous une paire de pôle est connectée au début d’une bobine sous la paire suivante comme indiqué sur la figure 6.19. Le processus se poursuit jusqu’à ce que toutes les bobines d’armature soient connectées et que l’enroulement se ferme sur lui-même.
Certaines conditions doivent être remplies pour que cela se produise. L’enroulement a l’apparence d’une vague et donc le nom. Les extrémités de chaque bobine s’étalaient vers l’extérieur et s’étendent sur les segments (pas de commutateur).
Comme le nombre de coiffis est le double du nombre de segments, le côté bobine supérieur de la deuxième bobine sera numéroté (1 + 2YC).
À partir du segment 1 et après avoir parcouru des bobines P / 2 ou des segments YC (P / 2), l’enroulement devrait se retrouver dans le segment 2 pour l’enroulement progressif ou le segment (C) pour l’enroulement rétrogressif.
Cela signifie que pour que l’enroulement continue et couvre toutes les bobines avant de se fermer sur elle-même, c’est-à-dire
Une fois que YB est connu à partir de la bobine et de YC est déterminé à partir de l’équation. (6.16), le Pitch Back-Pitch est calculé à partir de l’équation. (6.15). Le diagramme d’enroulement peut désormais être dessiné.
Dans l’enroulement des vagues, les bobines sont divisées en deux groupes – toutes les bobines avec un courant dans les aiguilles d’une montre sont connectées en série et toutes les bobines avec un courant dans les aiguilles d’une montre – et ces deux groupes sont en parallèle car l’enroulement est fermé.
Ainsi, un enroulement d’onde a toujours deux chemins parallèles quel que soit le nombre de pôles; De plus, seuls deux pinceaux sont nécessaires, c’est-à-dire
A = 2 (6.17)
Selon les valeurs ci-dessus de divers pas, le diagramme développé de l’enroulement est dessiné sur la figure 6.20. Il est observé que l’enroulement de l’armature a deux chemins parallèles (l’un des chemins parallèles est représenté épais sur la Fig.
6.20) – Current se déroule dans le segment 6 et sort au segment 14 (le côté bobine 27 a une FEM négligeable et la direction du courant est déterminée par la prochaine bobine en série avec elle, c’est-à-dire 32).
Seuls deux pinceaux sont donc nécessaires – une brosse est en face d’un pôle Nord et l’autre en face du pôle Sud diamétrique en face. L’espacement entre les pinceaux est
Dans la machine DC enroulée de l’onde pratique, de nombreux pinceaux que le nombre de pôles sont utilisés avec l’espacement entre les pinceaux adjacents étant des segments de commutateurs C / P et les pinceaux sont alternativement positifs et négatifs.
Tous les pinceaux positifs et négatifs sont respectivement connectés en parallèle pour alimenter le circuit externe. Cela réduit le courant à transporter par chaque pinceau à une valeur.
Pour une largeur de segment de commutateur donné, cela réduit la longueur du segment requise pour la densité maximale de courant de pinceau autorisé.
Dans les petites machines, cependant, le coût économique de l’équipement des brosses par rapport au commutateur dicte en faveur de deux pinceaux uniquement, qui sont placés en face de deux pôles adjacents.
Anneaux d’égaliseur n’est pas nécessaire:
Les bobines d’armature formant chacun des deux chemins parallèles sont sous l’influence de toutes les paires de pôles afin que l’effet de l’asymétrie du circuit magnétique soit également présent dans les deux trajets parallèles entraînant des tensions égales parallèles de chemin parallèle. Ainsi, les anneaux d’égaliseur ne sont pas nécessaires dans un enroulement des vagues.
Bobines factices:
Dans un enroulement LAP YC = ± 1, quel que soit le nombre de bobines d’inhabituel afin que les bobines puissent toujours être choisies pour remplir complètement toutes les machines à sous (C = 1/2 US).
Dans une vague enroulée de l’équation. (6.16), le nombre de bobines doit remplir la condition
C = P / 2 YC ± 1 (6,20)
tandis qu’en même temps C doit également être régi par
Pour une certaine valeur de conception de P et le choix de S restreint par les considérations de fabrication (disponibilité d’un certain équipement de baisse pour l’estampage de l’inbrature), les valeurs de C comme obtenues à partir des équations (6.20) et (6.21) peuvent ne pas être les mêmes. Dans une telle situation, le nombre de bobines c ‘est dicté par 
et YC est si sélectionné que (C ‘- C) est le moins possible. Électriquement, seules les bobines C (Eq. (6.20)) sont nécessaires, mais les bobines C ‘sont accueillies dans les emplacements d’armature pour assurer l’équilibrage dynamique (mécanique) de l’armature.
La différence (c ‘- c) est appelée bobines muettes et sont placées dans des fentes appropriées avec leurs extrémités isolées électriquement.
Par exemple, si p = 4n (multiple de quatre), C ne peut être que impair (Eq. (6.20)), tandis que C ‘peut être même si un nombre uniforme de créneaux sont utilisés. Dans ce cas, au moins une bobine factice serait nécessaire.