4.6.Расчет обмотки якоря

При расчете обмотки якоря определяются:

число параллельных ветвей обмотки (или тип обмотки);

линейная нагрузка якоря ;

число пазов , число витков в секции , число проводников в пазу ;

число секций в пазу ;

шаги обмотки;

число и шаг уравнительных соединений.

В настоящее время применяются следующие типы обмоток якоря машины постоянного тока:

простая волновая;

простая петлевая;

сложная волновая;

сложная петлевая;

комбинированная.

Основные определения

Виток – два проводника, отстоящих друг от друга на расстоянии, приблизительно равном полюсному делению, и соединенных между собой со стороны, противоположной коллектору. ЭДС в проводниках витка складывается.

Несколько последовательно соединенных витков образуют секцию, начало и конец которой присоединены к коллекторным пластинам.

Первый частичный шаг - расстояние между сторонами секции, соединенными со стороны, противоположной коллектору.

Второй частичный шаг - расстояние между сторонами секции, соединенными со стороны коллектора, или расстояние от конца данной секции до начала следующей за ней по схеме обмотки.

Результирующий шаг , равный шагу по коллектору - расстояние между началами секций, следующих друг за другом по схеме обмотки.

Число коллекторных пластин равно числу секций (за исключением обмоток с «мертвой» секцией):

Для того, чтобы ЭДС секции была максимальной, первый частичный шаг должен равняться полюсному делению. Однако для улучшения коммутации его несколько укорачивают (так рассчитывают первый частичный шаг независимо от типа обмотки):

Шаг по пазам (или зубцам):

Если - целое число, все секции обмотки одинаковы (обмотка называется равносекционной). Если - число не целое, секции имеют разную ширину (обмотка называется ступенчатой или неравносекционной).

4.6.1.Условия симметрии обмоток

ЭДС и сопротивления всех параллельных ветвей обмотки должны быть одинаковы. Если это условие не выполняется, в обмотках протекают так называемые уравнительные токи, которые вызывают дополнительные потери, снижают КПД машины, увеличивают ее нагрев и ухудшают коммутацию.

Условия симметрии обмоток можно сформулировать так:

1) - должны быть целыми числами;

2) в каждом пазу должно находиться одинаковое количество проводников.

Выполнения этих условий недостаточно для устранения уравнительных токов. Для этого необходимо:

равенство магнитных потоков всех полюсов (магнитная симметрия);

равенство сопротивлений всех переходов щетка – коллектор.

Этого добиться практически невозможно, поэтому для устранения отрицательного действия уравнительных токов точки теоретически равного потенциала в обмотках соединяют между собой. Эти соединения называют уравнительными.

Уравнительные соединения первого рода применяются в петлевых (простых и сложных) обмотках. Благодаря им щетки разгружаются от уравнительных токов и, кроме того, магнитный поток, создаваемый токами уравнительных соединений, уменьшают магнитную несимметрию.

В сложных волновых обмотках несимметрия магнитной цепи не приводит к неравенству ЭДС параллельных ветвей, поэтому применяемые в этих обмотках уравнительные соединения второго рода выравнивают распределение тока по параллельным ветвям и распределение напряжения по коллектору.