Простая волновая обмотка

При простой волновой обмотке секции, лежащие под разными полюсами, соединяют последовательно.

Для простой волновой обмотки:

Число параллельных ветвей 2а=2 и не зависит от количества полюсов. Поэтому простую волновую обмотку называют последовательной.

Обычно петлевые обмотки выполняют для машин с относительно небольшим значением тока якоря и большим напряжением.

Уравнительные соединения для простой волновой обмотки не требуются, так как в каждую параллельную ветвь входят секции, стороны которых расположены под всеми полюсами. Поэтому несимметрия потоков не вызывает несимметрии ЭДС.

Сложные обмотки

В машинах большой мощности (1000 кВт и более) применяют сложные обмотки. Они представляют собой некоторое количество m простых обмоток, уложенных на якоре и смещенных друг относительно друга. Чтобы простые обмотки соединить параллельно, минимальная ширина щетки должна равняться m коллекторным пластинам.

В сложной петлевой обмотке

2а=2рm,

В сложной волновой обмотке

2а=2m,

Для того чтобы получить равномерное распределение тока по каждой из m простых обмоток, в сложных обмотках применяют уравнительные соединения (уравнители) второго рода. Они электрически соединяют между собой простые обмотки в точках одинакового потенциала.

Для уменьшения числа уравнителей в мощных машинах применяются комбинированные обмотки, представляющие собой сочетание петлевой и волновой обмоток.

4. Электродвижущая сила обмотки якоря машины постоянного тока

По закону электромагнитной индукции, при вращении якоря в магнитном поле полюсов, в каждом из проводников обмотки якоря будет наводиться ЭДС

где — индукция в точке, где лежит данный проводник;

- активная длина проводника;

- линейная скорость его вращения. .

ЭДС обмотки якоря будет равна сумме ЭДС проводников одной параллельной ветви:

(1)

где — количество всех проводников в обмотке.

2а – количество параллельных ветвей.

П ри большом количестве коллекторных пластин можно пренебречь пульсацией ЭДС. Тогда для расчета можно взять среднее значение магнитной индукции В_ср в пределах полюсного деления τ. В этом случае

Полюсное деление - называется часть окружности якоря приходящаяся на один полюс:

где — внешний диаметр якоря.

(2)

Линейная скорость проводника:

(3)

где — частота вращения якоря, мин-1.

Подставив выражения (2) и (3) в (1), получим среднее значение ЭДС

- постоянная машины.

Основной магнитный поток

Тогда среднее значение ЭДС машины постоянного тока

Мгновенное значение ЭДС пульсирует между значениями Е_min и Е_max. Максимальное значение пульсаций ΔЕ=0,5(Е_max -Е_max) зависит от числа коллекторных пластин.

Уравнения равновесия ЭДС генератора можно вывести исходя из схемы замещения цепи якоря.

Для двигателя постоянного тока:

5. Электромагнитный момент машины постоянного тока

На каждый активный проводник обмотки якоря с током в магнитном поле будет действовать сила :

где — индукция в точке, где лежит данный проводник;

- активная длина проводника;

— ток проводника, А.

где — ток якоря машины, А.

Сила, действующая на якорь, равна сумме сил действующих на каждый проводник. При большом количестве коллекторных пластин эту силу можно считать постоянной и равной:

(1)

где В_ср — среднее значение индукции в пределах полюсного деления.

Электромагнитный момент, действующий на якорь машины равен:

(2)

(3)

Подставив в выражения (1) и (3) в формулу (2) получим

- постоянную машины при расчете момента.

Основной магнитный поток

Тогда

При работе машины в двигательном режиме электромагнитный момент является вращающим, а в генераторном режиме – тормозным.

Уравнение равновесия моментов генератора:

где — момент приводного двигателя;

— момент генератора (направлен против вращения);

—динамический момент;

— момент инерции якорей генератора, приводного двигателя и соединительной муфты.

Уравнение моментов двигателя

(2.53)

где — момент двигателя;

— момент сопротивления рабочей машины.