4 Обмотки якоря мпс

Якірні обмотки МПС слугують для індуктування в них ЕРС та для створення МРС, в наслідок взаємодії якої з потоком Ф₀ виникає електромагнітний момент, що діє як на статор так і на ротор.

4.1 Елементи та схеми обмоток

Основним елементом обмотки є секція - найменша частина об­мотки підключена до колекторних пластин. Кожна секція - це, як правило, два послідовно-зєднаних провідника, що складають один виток (рис.4.1,а). Кілька витків (два, або більше), з'єднані по­слідовно створюють секцію, підключену до колектора (рис,4.1,б,в). Секція може бути одновитковою, або багатовитковою. Кожна секція складається з двох активних сторін, які розташовані в пазах яко­ря. В них індукується ЕРС. Провідники, що з'єднують активні частини для створення ЕРС витка, звуться лобовими. Ці частини -неактивні.

Порядок з'єднання активних сторін та секцій між собою і з колектором встановлюється кроками обмотки. Існує взагалі два способи такого з'єднання:

• кінці котушки підключають до сусідніх пластин колектора (рис.4.1,б). Така обмотка зветься петльова;

• кінці котушки розведені на відстань, що приблизно дорівнює 2. Така бмотка - хвильова.

а) б) в)

Рисунок 4.1 – Елементи обмотки якоря

Існує два способи зображення схем обмоток:

ПЕРШИЙ - торцевий показує вигляд обмотки з боку колектора, тоб­то, схема на площині, що перпендикулярна осі якоря, або ж радіальна схема.

ДРУГИЙ - більш поширений - являє собою схему-розгортку, згідно з якою циліндрична поверхня якоря з обмоткою розгорта­ється на площині креслення.

Оскільки якірні обмотки МПС завжди двошарові, то верхні ак­тивні сторони (верхній шар) на схемах показують суцільними лініями, а нижні - пунктирними. Порядок з'єднання активних сторін не залежить від кількості витків, тому на схемах секції завжди одновиткові. Чим же визначається ширина секції, тобто, відстань однієї активної сторони від другої? З обертанням якоря в магні­тному полі в кожній із сторін секції індукуються ЕРС, котрі по­винні складатися алгебраїчно, створюючи ЕРС витка (або суми вит­ків). Для цього сторони секцій повинні бути під різними (N або S) полюсами, тобто, на відстані що приблизно дорівнює  - полюсній поділці на поверхні якоря (рис.4.2).

Рисунок 4.2 – Співвідношення між шириною секції і полюсною поділкою 

Для 1-1 у₁== – діаметральний крок.

Для 2-2 у₁< – скорочений крок.

Для 3-3 у₁> – подовжений крок.

Таким чином порядок з'єднання активних сторін секції визначає­ться кроком у₁. На схемах перший частковий крок у₁ вимірю­ється в елементарних пазах, ширина реально виготовленої секції вимірюється в метричних одиницях згідно з формулою у₁= [м].

Елементарним кроком обмотки звуться дві активні сторони різ­них секцій, розташовані в реальному пазу одна над другою, тобто в верхньому і нижньому шарах. В одному реальному пазу може бути 2...3 (не більше) елементарних паза. Таким чином, кількість всіх елементарних пазів: Z_ел=uZ , де u - кількість елемен­тарних пазів в одному реальному (рис.4.3,а,б,в); Z - кількість реальних.

Деякі типи обмоток можуть мати різну ширину секцій. Така об­мотка зветься ступінчаста, на відміну від рівносекційної (рис. 4.4), і має кращі умови комутації.

Рисунок 4.3 – До поняття елементарного паза

Рисунок 4.4 – Ступінчаста обмотка

Крім першого часткового кроку (ширини секції) існують також і інші відстані як на схемі обмотки, так і на реальному якорі та колекторі обмотки МПС. Взагалі кроки обмотки визначають взаємне розташування на якорі (в його пазах) сторін всіх секцій відносно одна одної, та відносно пластик колектора.

Розрізняють взагалі:

1. Крок по якорю - перший частковий крок – у₁ – ширина секції.

2. Другий частковий крок – у₂.

3. Результуючий крок – у.

4. Крок по колектору – у_к.

На схемах-розгортках у₁ визначається виразом:

,

тут  - деяка дріб, що округлює крок до цілого числа.

Другий частковий крок – у₂, відстань між нижньою активною стороною секції, та верхньою активною стороною другої секції, з'є­днаної з першою послідовно згідно з схемою обмотки. Вимірюється у₂ також в елементарних пазах.

Результуючий крок - у визначає відстань між однойменними (частіш за все верхніми) активними сторонами двох різних секцій, з'єднаних послідовно відповідно до типу та схеми обмотки. Для всіх типів обмоток у=у₁-у₂ (у₂ – може бути негативним). Тобто, у виконується на схемі як результат проходження обмоткою першого та другого часткових кроків.

Крок по колектору - у_к відстань між двома колекторними пластинами, до яких підключені верхні активні сторони секцій, слі­дуючих одна за одною згідно з схемою у_к=у.

Аксіоми обмоток МПС. До кожної колекторної пластини підклю­чається кінець нижньої активної сторони однієї секції, та початок слідуючої верхньої активної сторони другої секції, то, взагалі маємо: К=S, де K - кількість пластин колектора; S – кількість секцій обмотки. Кількість проміжків між верхніми актив­ними сторонами секцій вздовж кола якоря також дорівнює S.

В зв'язку з тим, що кожна верхня активна сторона секції роз­ташовується в своєму окремому елементарному пазі, а кінець кожної секції підключений до своєї колекторної пластини, то в МПС завжди виконується рівняння:

S=Z_e=K.

Види обмоток досить поширені для МПС, а саме:

• проста петльова (паралельна);

• складна петльова;

• проста хвильова (послідовна);

• складна хвильова;

• "жаб'яча", комбінована.