1.3.2. Простая петлевая обмотка

Простая петлевая обмотка называется такая обмотка, в которой начало и конец секции присоединяются к рядом лежащим коллекторным пластинам. Начало второй секции присоединяется к коллекторной плас­тине вместе с концом первой секции и т.д. (рисунок 1.15). За один обход поверхности якоря укладываются все секции обмотки и она замыкается. Соединенные секции

Рисунок 1.15

образуют петли, поэтому обмотка называется петлевой. Для такой обмотки y_к=1.

При выполнении петлевой обмотки возможны два случая:

1.Конец секции присоединяется к коллекторной пластине, находящейся справа от исходной. Такую обмотку называют правоходовой.Для нее y_к= +1.

2.Конец секции присоединяется к коллекторной пластине, находя­щейся слева от исходной. Такую обмотку называют левоходовой. Для нее y_к= –1. В общем случае простой петлевой обмотки y_к= ± 1.

Из рисунка 1.15 видно, что между шагами обмотки существует следующая связь

.

(1.5)

Если полюсное деление якоря измерять в элементарных пазах, то первый частичный шаг находится по формуле

,

(1.6)

где z_э – число элементарных пазов;

р – число пар полюсов машины;

E – наименьшая дробь, при которой у₁, становится целым числом.

Э та формула справедлива для любого типа обмотки. При E=0, т.е. y₁=τ получается обмотка с полным (диаметральным) шагом рисунок 1.17; если y₁<τ – обмотка с укороченным шагом; если y₁>τ – обмотка с удлиненным шагом. Укорочение и удлинение шага обмотки ведет к уменьшению ЭДС наводимой в секции. Однако при укорочении шага одновременно уменьшается длина лобовых частей, при удлиненным же шаге она возрастает. Обмотки с удлиненным шагом, как пра­вило, не применяются. На рисунке 1.16 представлена развернутая схе­ма простой петлевой обмотки с диаметральным шагом. Обмотка право–ходовая. Данные обмотки 2р = 2 .

S

Рисунок 1.16

=z_э=К=12; W_s=1; U_s=1; y₁=6; y₂=5; y= y_к = +1.

Порядок построения: 1–й верхний проводник соединяется с 7 нижним (т.к. y₁=6), 7 нижний – со 2–м верхним (т.к. y₂=5). Середина последнего соединения подводится к коллекторной пластине 2 (номер коллекторной пластины и номер присоединяемой к ней верхней стороны секции должны соответствовать). Далее 2–ой верхний проводник со­единяется с 8–ым нижним и через коллекторную пластину 3 с 3–м верх­ним и т.д. В итоге обмотка должна замкнуться. На развернутой схе­ме размечаем полюсы. В проводниках под полюсами указываем направ­ление индуктируемых в них ЭДС. Направления ЭДС определяют, зада­ваясь направлением вращения якоря считая, что полюсы находятся над обмоткой. Важным моментом здесь является расстановка щеток. Щетки на коллекторе располагаются на равном расстоянии по осям полюсов, как и в реальной машине. При этом щетки через коллектор­ные пластины соединяются с секциями обмотки, активные стороны ко­торых находятся в межполюсных промежутках на линии "геометрической нейтрали". При сдвиге щеток с нейтрали ухудшаются характеристики машины, под щетками возникает сильное искрение,

п риводящее к раз­рушению щеток и оплавлению коллектора. Число щеток всегда равно числу полюсов. Ширина щетки для простых обмоток должна быть не менее ширины коллекторной пластины, b_щ ≥ b_щ. В много­полюсных машинах щетки одинаковой полярности соединяются между собой сборными шинами или проводниками. Полярность щеток опреде­ляется по направлению ЭДС в активных сторонах секции. Если ЭДС стороны секции примыкающей к щетке, направлена к ней, то щетка имеет положительную полярность (+), е

Рисунок 1.17

сли от нее – отрицательную (–). При рассмотрении простой петлевой обмотки видно, что она состоит из двух частей, с последовательным соединением секций, расположенных между щетками разной полярности, называемых парал­лельными ветвями обмотки. В одну ветвь входят секции, начальные стороны которых находятся под северным полюсом, а другую под южным (рисунок 1.17). Следовательно, в простой петлевой обмотке столько парал­лельных ветвей, сколько полюсов,

2а = 2р,

где а – число пар параллельных ветвей, ЭДС секций в параллельной ветви складываются.

Между щетками в разные моменты времени находятся различные секции, т.к. обмотка с коллектором при вращении непрерывно пере­мещается относительно щеток. Секции переходят из одной параллель­ной ветви в другую, поэтому общее число секций в параллельных вет­вях и положение их в магнитном поле практически не меняется. Сум­ма ЭДС секций в параллельной ветви не меняется по величине и, сле­довательно, на щетках ЭДС неизменна.

Д

Рисунок 1.18

ля большей наг­лядности обмотку якоря представляют в виде электрической схемы (рисунок 1.18), которая выполняется на основании развернутой схемы. Для изображения электрической схемы берут щетки и имеющие с ними контакт коллекторные пластины. Затем начинают обход секций обмо­ток, начиная с первой, и изображают их в виде отдельных витков, над которыми показывают направления индуктируемых ЭДС. Из электрической схемы видно, что обмотка (в нашем случае) состоит из 2–х параллельных ветвей (2а=2р=2) по

5 секций в каждой; ЭДС секций в пределах каждой параллельной ветви складывается; ЭДС на зажимах машины равна ЭДС одной параллельной ветви (Е = Е_а); ток нагрузки (I_а) равен сумме токов параллельных ветвей ( i_a)

.

(1.7)

Секции 1 и 7 в рассматриваемый момент замкнуты через щетку нако­ротко и в создании ЭДС параллельных ветвей не участвуют. Это так называемые коммутируемые секции.