2.2. Розрахунок обмоткових даних якоря

Основним завданням розрахунку обмоткових даних якоря є визначення кількості провідників обмотки якоря, кількості Z зубців якоря, кількості витків у секції, кількості провідників обмотки якоря у пазу, а також вибір типу обмотки та обчислення її кроків.

Кількість провідників обмотки якоря визначають або з формули для обчислення ЕРС обмотки якоря, або з формули для обчислення лінійного навантаження А.

Лінійне навантаження якоря – це повний струм якоря, який припадає на одиницю довжини обводу якоря, тобто

,

(6)

де – струм якоря, А,

а – кількість пар паралельних гілок обмотки якоря;

звідки

.

(7)

ЕРС в обмотці якоря обчислюють за формулою

,

(8)

де р – кількість пар полюсів;

– амплітуда магнітного потоку в повітряному проміжку, Вб.

З формули (8) маємо

.

(9)

Попереднє значення струму якоря у номінальному режимі обчислюють за формулою

,

(10)

де – попереднє значення коефіцієнта потужності у номінальному режимі.

Коефіцієнт потужності вибирають з таблиці 3, задавшись значенням коефіцієнта k трансформації, який при 2р = 2 становить k = 0,1  0,25, а при 2р = 4 – k = 0,05  0,1, а також обчисливши відношення , де – частота перемагнічування якоря.

ОКД потужністю Вт виконують двополюсними (р = 1), а ОКД Вт – часто чотириполюсними (р = 2).

Таблиця 3

Коефіцієнт потужності ОКД

k
	1,5	1,0	0,6	0,5	0,33	0,2	0,1
0,1  0,25	0,53  0,4	0,64  0,52	0,76  0,65	0,85  0,74	0,9  0,8	0,97  0,93	0,99  0,96
0,05  0,1	0,48  0,58	0,62  0,58	0,75  0,71	0,83  0,8	0,88  0,85	–	–

Магнітний потік в повітряному проміжку обчислюють за формулою

,

(11)

де

(12)

– полюсна поділка, м.

ЕРС в обмотці якоря попередньо обчислюють за формулою

.

(13)

Порівнюючи зазначені два способи визначення , зауважимо, що перевагу слід віддати обчисленню за формулою (9), оскільки ЕРС – це фізична величина, а А – розрахункова.

Кількість пазів обчислюють за формулою

(14)

і округлюють до цілого непарного числа. Непарна кількість пазів якоря забезпечує зменшення пульсацій поля під полюсами, які викликають появу змінної ЕРС, що погіршує комутацію машини.

Кількість колекторних пластин обчислюють за формулою

,

(15)

де або – кількість секцій в пазу.

Кількість колекторних пластин ОКД з метою обмеження величини трансформаторної ЕРС В повинна бути більшою від , яку обчислюють за формулою

.

(16)

Кількість витків у секції обмотки якоря

.

(17)

Обчислене значення слід заокруглити до найближчого цілого числа і перерахувати кількість провідників обмотки якоря

.

(18)

Кількість провідників обмотки у пазу

.

(19)

В ОКД потужністю до 200 Вт, як правило, використовують просту петльову обмотку, а в більш потужних двигунах – просту хвильову. У таблиці 4 наведено фрагменти обмоток та формули для обчислення кроків зазначених типів обмоток.

Більш детально ознайомитись з типами застосовуваних у таких машинах обмоток, їх перевагами та недоліками можна в [2].

Таблиця 4

Типи використовуваних в ОКД обмоток

Тип обмотки	Фрагмент обмотки та формули для обчислення кроків і кількості пар паралельних гілок
Проста петльова	Перший частковий крок . Другий частковий крок . Результівний крок та крок по колектору . Кількість пар паралельних гілок .
Проста хвильова	Перший частковий крок . Другий частковий крок . Результівний крок та крок по колектору . Кількість пар паралельних гілок .

Розрахунок обмоткових даних якоря виконують у такій послідовності:

1. Обчислюють попереднє значення струму якоря за формулою (10).

2. Обчислюють значення полюсної поділки  за формулою (12).

3. Обчислюють магнітний потік в повітряному проміжку за формулою (11).

4. Обчислюють значення ЕРС обмотки якоря за формулою (13).

5. Обчислюють кількість провідників обмотки якоря за формулою (9).

6. Обчислюють кількість пазів якоря за формулою (14).

7. Обчислюють кількість колекторних пластин за формулою (15). При цьому K повинно бути більшим від , яке обчислюють за формулою (16).

8. Обчислюють кількість витків секції обмотки якоря за формулою (17) та заокруглюють її до цілого числа.

9. Перераховують кількість провідників обмотки якоря за формулою (18).

10. Обчислюють кількість провідників обмотки якоря у пазу.

11. Уточнюють лінійне навантаження якоря за формулою (6). Отримане значення не повинно відрізнятися від попередньо заданого не більше, ніж на .

Якщо ж уточнене значення лінійного навантаження перевищує попереднє значення більше, ніж на 5 %, то слід повернутися до етапу розрахунку основних розмірів, задати нове значення А і почати розрахунок спочатку.