Простая волновая обмотка.
При простой волновой обмотке секции, лежащие под разными полюсами, соединяют последовательно.
При этом, после одного обхода окружности якоря, т.е. последовательного соединения р секций, приходят к коллекторной пластине, расположенной рядом с исходной.
Результирующий шаг обмотки y = y1+ y2 частичные шаги y1 ≈ y2 ≈ τ, а шаг по коллектору yк – двойному полюсному делению. Между шагом по коллектору и количеством коллекторных пластин существует зависимость
р yк±1=К откуда yк= (К±1)/р.
Так как величина yк должна быть целым числом, то число коллекторных пластин не может быть произвольным.
Предпочтительно брать yк= (К-1)/р (неперекрещенная обмотка), т.к. при этом уменьшается расход обмоточного провода.
Якорная катушка в рассматриваемой обмотке имеет форму волны, поэтому обмотку называют волновой. В якоре барабанного типа направление ЭДС сохраняется неизменным во всех сторонах секций, расположенных под одним полюсным делением, т.е. в S/2р сторонах секций. Количество секций в одной параллельной ветви Sв = рS/2р = S/2 , следовательно,
2а = S/Sв = 2
следовательно, число параллельных ветвей при простой волновой обмотке не зависит от числа полюсов и всегда равно двум, поэтому такую обмотку называют последовательной.
Уравнительные соединения при последовательной обмотке не требуются, т.к. в каждую параллельную ветвь входят секции, стороны которых расположены под всеми полюсами, следовательно, неравенство магнитных потоков не вызывает неравенства ЭДС в параллельных ветвях.
Область применения простых петлевых и волновых обмоток.
Двухполюсные машины небольшой мощности выполняют с простой петлевой обмоткой, так как при двух полюсах волновая обмотка превращается в петлевую. По мере увеличения мощности переходят к более компактным четырехполюсным машинам. Четырехполюсные машины небольшой и средней мощности часто имеют волновую обмотку без уравнительных соединений. При повышенном напряжении на щетках (до 1000 В и более) такую обмотку применяют в четырехполюсных машинах мощностью до 200…300 кВт.
Если напряжение на коллекторе невелико (110 или 220 В), то при мощности в десятки кВт применяют четырехполюсные машины с простой петлевой обмоткой для уменьшения тока iа в параллельной ветви. Его значение даже в мощных машинах не должно превышать 250…300 А. Поэтому, при петлевой обмотке для сохранения тока iа в допустимых пределах, увеличивают число полюсов iа = Iа/2а = Iа/2р.
Сложные обмотки.
Сложная петлевая обмотка – многоходовая обмотка, сочетание нескольких простых петлевых обмоток. В m – ходовой обмотке m простых обмоток включаются с помощью щеток параллельно, и количество параллельных ветвей сложной петлевой обмотки 2a=2pm. Такая обмотка применяется в мощных машинах с большими токами якоря, и секции обмотки являются одновитковыми.
Также сложная петлевая обмотка нуждается в уравнителях второго рода, которые служат для выравнивания нагрузки между разными ходами сложной обмотки, т.о. такие уравнители осуществляют параллельное соединение внутри самой обмотки или до щеточного контакта.
Иногда в машинах с тяжелыми условиями коммутации в двухходовых петлевых обмотках применяют уравнители третьего рода. Их задача – чтобы при вращении коллектора щетка замыкала накоротко не сразу всю секцию, а сначала одну ее половину, а затем вторую.
Сложная волновая обмотка – сочетание m простых волновых обмоток, которые включаются на параллельную работу с помощью щеток. Число параллельных ветвей в m раз больше числа ветвей простой волновой обмотки. Для равномерной нагрузки отдельных ходов сложной волновой обмотки ее снабжают уравнителями второго рода.
Комбинированная обмотка.
Представляет собой сочетание петлевой и волновой обмоток, которые расположены в общих пазах, присоединяются к общему коллектору и работают параллельно.
Т.к. каждая из обмоток двухслойная, то в пазу располагаются четыре слоя обмотки. Каждая из обмоток рассчитывается на половину общего тока, и их ЭДС должны быть равны. Таким образом, каждая обмотка рассчитывается на половину мощности машины. Уравнители комбинированной обмотке не требуются. Такие обмотки применяются в машинах предельной мощности и при тяжелых режимах работы.