Обмотки якоря и их э. Д с. Основные элементы обмоток

Современные машины постоянного тока выполняют только с яко­рями барабанного типа, в которых проводники укладывают в пазы, расположенные на наружной поверхности сердечника якоря.

Секцией (рис. 12) - основным элементом обмотки якоря — называют часть его обмотки, состоящую из нескольких витков и сое­диненную с двумя коллекторными пластинами, которые следуют друг за другом по схеме обмотки.

Рис. 12. Секция обмотки якоря

Две активные стороны секции уложены в пазы якоря и связаны между собой лобовыми соединениями.

Стороны секции располагают так, чтобы одна из них лежала под северным полюсом, а другая — под южным, т. е. на расстоянии по­люсного деления от первой. Тогда э. д. с, индуктируемые в проводах секции, складываются между собой. Полюсным делением τ называют часть окружности якоря, приходящуюся на одни полюс (рис. 13).

Обмотка якоря представляет собой замкнутую систему, в которой секции соединены последовательно, для чего к каждой коллекторной пластине припаивают конец одной секции и начало другой, следующей за ней по схеме обмотки.

Число пар полюсов в машине принято обозначать буквой р, тогда число полюсов равно 2р.

Если величину полюсного деления умножить на число полюсов, то их произведение дает длину окружности якоря, т. е.

2pτ = πD,

г де D – диаметр якоря, м. Воображаемую линию, проходящую посредине между полюсами, называют геометрической нейтралью. При одной паре полюсов геометрическая нейтраль перпендику­лярна оси полюсов. При большем числе пар полюсов количество нейтральных линий равно числу пар по­люсов. На нейтрали магнитная индукция В при от­сутствии нагрузки равна нулю.

В обмотках якоря различают следующие шаги по якорю (рис. 14):

- первый частичный шаг у₁ - расстояние между началом и концом секции, т. е. ширина секции;

- второй частичный шаг у₂ - расстояние между ко­нечной стороной одной секции и начальной стороной следующей за ней по схеме обмотки;

- результирующий шаг у - расстояние между на­чальными сторонами двух секций, следующих одна по схеме обмотки;

- шаг обмотки по коллектору у_k - расстояние между началом и концом секции по коллектору.

Рис. 14. Шаги петлевой обмотки

Шаги обмотки но якорю измеряют числом пропущенных проме­жутков между пазами, а шаг по коллектору - числом пропущенных изоляционных, прослоек.

В современных машинах ширину секции делают меньше величины полюсного деления (у₁ <τ), что позволяет экономить медь в лобовых соединениях и улучшить условия коммутации. Такую секцию назы­вают секцией с укороченным шагом.

Простая петлевая (параллельная) обмотка

Петлевой обмотку называют потому, что ее секции имеют форму петли (см. рис. 14). В простой петлевой обмотке начало и конец секции присоединены к рядом расположенным коллекторным пла­стинам.

Обмотки якорей машин постоянного тока делают двухслойными. В каждом пазу такой обмотки располагаются две активные стороны двух различных секций: начальная сторона одной секции вверху паза и конечная сторона другой - внизу паза.

П ри расчетах многослойных обмоток применяют понятие эле­ментарного паза, под которым понимают паз с двумя активными сторонами. В многослойной обмотке в одном реальном пазу может быть несколько элементарных пазов.

Так как в секции есть две активные стороны, то каждой секции соответствует один элементарный паз, и на каждую секцию приходится одна коллекторная пластина, поскольку к каждой пластине присоединяют начало одной секции и конец другой. Поэтому для любой многослойной обмотки

S = K = Z_эл, (2)

где S - число секций в обмотке якоря; К - число коллекторных пластин; Z_эл - число элементарных пазов.

Расчетные формулы для простой двухслойной петлевой обмотки следующие:

;

;

;

,

г де b – число, которое отнимают или иногда добавляют к Z_эл,, чтобы при делении у было целым числом; a – число пар параллельных ветвей.

Рис. 15. Установка щеток на коллекторе

Щетки на коллекторе устанав­ливают так, чтобы они находились на коллекторных пластинах, сое­диненных с проводами обмотки якоря, которые расположены на геометрической нейтрали. Лобо­вые соединения секции должны располагаться симметрично отно­сительно оси секции и коллек­торных пластин, к которым она присоединена. При правильной установке щеток, когда стороны замыкаемой накоротко секции лежат на геометрической нейтрали, коллекторные пластины, к которым эта секция присоединена, находятся под серединой полюса (рис. 15).

Различают нейтраль на якоре - геометрическую нейтраль машины и нейтраль на коллекторе - линию, совпадающую с осью полюсов, на которой устанавливают щетки. Поэтому щетки в обмот­ках якоря барабанного типа при симметричных лобовых соединениях устанавливают на коллекторе под серединой полюсов, т. е. по оси полюсов.

Если щетки сдвинуты с нейтрали на коллекторе, то в каждую ветвь обмотки будут входить секции, в которых э. д. с. направлены не в одну сторону, и результирующая э. д. с. ветви будет меньше, чем при нормальном положении щеток.

Число щеток в простой петлевой обмотке всегда равно числу по­люсов, т.е. 2 р.

Ширина щетки может быть равна суммарной ширине двух, трех, а иногда и более коллекторных пластин.

Параллельной ветвью обмотки называют часть обмотки, находя­щуюся между двумя разноименными щетками.