3. Способы возбуждения машин постоянного тока

Возбудить машину — означает навести в ней основной магнитный поток. Системы возбуждения определяются схемой включения обмотки возбуждения относительно якоря, зависят от конструкции и назначения машины постоянного тока.

4-5. Обмотки якоря машин постоянного тока

В настоящее время в основном применяются обмотки якоря барабанного типа. При этом проводники обмотки укладываются двумя слоями в пазы, расположенные на наружной поверхности якоря.

Простейший элемент обмотки — виток. Виток имеет две активные стороны, которые лежат в пазах якоря и принимают участие в создании ЭДС или вращающего момента, а также две лобовые части, которые соединяют активные стороны между собой или коллектором. Чтобы ЭДС, индуцированные в двух активных проводниках каждого витка, складывались, их надо располагать под полюсами противоположной полярности. Ряд последовательно соединенных витков, лежащих в двух пазах и имеющих общую пазовую изоляцию, называется секцией. Все секции обычно имеют одинаковое число витков. Концы каждой секции присоединяют к двум коллекторным пластинам. Число секций обмотки равно числу коллекторных пластин.

Последовательность соединения секций между собой и с коллекторными пластинами задается типом обмотки и обмоточными данными:

— первый частичный шаг. Это расстояние между активными сторонами одной секции.

— второй частичный шаг. Это расстояние между второй активной стороной одной секции и первой активной стороной следующей секции при принятом направлении обхода обмотки.

— результирующий шаг. Это расстояние между одноименными соседними секциями.

— шаг по коллектору. Это расстояние между коллекторными пластинами, к которым присоединены соседние секции, следующие по схеме обмоток.

Обмотки подразделяются на петлевые (параллельные) и волновые (последовательные). В машинах большой мощности применяют комбинированные параллельно-последовательные обмотки.

Обмотки бывают простые и сложные, с уравнительными соединениями и без них.

Простая петлевая обмотка

В простой петлевой обмотке каждая секция присоединена к двум рядом лежащим коллекторным пластинам. При укладке секций за один обход якоря укладывают все секции обмотки. В результате конец последней секции должен присоединяться к началу первой, т.е. обмотка замыкается.

Для простой петлевой обмотки

где знаки «+» и «-» указывают направление хода обмотки: правоходовая или левоходовая. Обычно принимают «+1».

Количество щеток простой петлевой обмотки равно количеству полюсов. По коллектору они располагаются равномерно.

Часть обмотки, заключенная между соседними щетками, называется параллельной ветвью. ЭДС простой петлевой обмотки якоря равно ЭДС одной параллельной ветви, а значение тока во внешней сети — равно сумме токов параллельных ветвей.

Число параллельных ветвей 2а=2р. Чем больше полюсов, тем больше параллельных ветвей. Поэтому простую петлевую обмотку называют параллельной.

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

Из-за дефектов при изготовлении машины возникает несимметрия магнитных потоков отдельных полюсов. При этом ЭДС параллельных ветвей петлевой обмотки будет неодинакова. По обмотке и щеткам протекают уравнительные токи, в результате одни щетки будут перегружены, вторые — недогружены. Для выравнивания потенциалов петлевой обмотки используют уравнительные соединения (уравнители) первого рода, то есть электрическое соединение точек обмоток якоря с равными потенциалами. Их количество равно

где Nс — количество секций обмотки.

В целях экономии меди и упрощения конструкции выполняют неполное число уравнителей (снабжают 1/2 или 1/3 коллекторных пластин). Полное число уравнителей первого рода применяют в машинах большой мощности. Уравнительные соединения располагают под лобовыми частями обмотки рядом с коллектором.