Схемы расположения проводников обмотки на якоре барабанного типа (а и б) и схема двухслойной обмотки (в).
1. 2, 3, ... 8, 1', 2', 3'...8'— проводники, образующие обмотку
Обмотки барабанного якоря подразделяют на две основные группы:
- петлевые (параллельные),
- волновые (последовательные).
В машинах большой мощности применяют также «лягушачью» (параллельно-последовательную) обмотку, в которой сочетаются элементы петлевой и волновой обмоток.
Основной частью каждой обмотки является секция, состоящая из одного или нескольких последовательно включенных витков; концы секции присоединяют к двум коллекторным пластинам.
Одновитковая секция, заложенная в пазы (а), и трехвитковая секция (б).
Число секций S равно числу коллекторных пластин К. Все секции обмотки обычно имеют одинаковое количество витков. На схемах обмоток секции для простоты всегда изображают одновитковыми. При двухслойной обмотке стороны секции, расположенные в верхнем слое, изображают сплошными линиями, а в нижнем слое — штриховыми.
Для того чтобы правильно соединить секции обмотки между собой и с коллекторными пластинами, нужно найти шаги обмотки. Их целесообразно измерять числом элементарных пазов, причем под последними понимаются условные пазы с двумя секционными сторонами, расположенными одна над другой. На рис.а показаны реальные пазы, которые в то же время являются и элементарными. На рис.6, в показаны пазы, из которых каждый состоит соответственно из двух и трех элементарных пазов.
Пазы якоря.
Различают следующие шаги обмоток:
у1 — первый шаг, равный ширине секции или расстоянию между начальной и конечной сторонами секции;
у2 — второй шаг, равный расстоянию между конечной стороной одной секции и начальной стороной следующей секции;
у — результирующий шаг, равный расстоянию между начальными сторонами следующих друг за другом секций;
уК — шаг по коллектору, равный расстоянию между началом и коном секции по окружности коллектора (измеряется числом коллекторных делений, т. е. расстояний между серединами соседних коллекторных пластин).
Если у измеряется числом делений элементарных пазов, то у и ук выражаются одним и тем же числом, т. е. y = yК.
Если обозначить: S — число секций, K — число коллекторных пластин, Zэ— число элементарных пазов, то S = K = Zэ.
Минимальное число параллельных ветвей 2а замкнутой обмотки равно двум, т. е. 2a ≥2.
Простая петлевая обмотка. При простой петлевой обмотке секцию присоединяют к соседним коллекторным пластинам.
Общий вид петлевой обмотки (а) и схема соединений ее секций (б).
Формы якорной катушки при петлевой обмотке (при одновитковых секциях).
1, 4 — пазовые части; 2, 5 — лобовые части; 3 — задняя головка; 6 —концы секций, припаиваемые к коллектору
При петлевой обмотке у = у1 - у2 и уК = у. Обмотку называют простой, если у = уК = ± 1.
В простой петлевой обмотке секции, расположенные под каждой парой полюсов, образуют две параллельные ветви. В каждую из параллельных ветвей входит Sв = S/(2p) секций, поэтому число параллельных ветвей во всей обмотке 2а = S/Sв = 2р.
Условие 2а = 2р выражает основное свойство простой петлевой обмотки: чем больше число полюсов, тем больше параллельных ветвей имеет обмотка. Следовательно, тем больше щеточных пальцев должно быть в машине. Поэтому простую петлевую обмотку часто называют параллельной.
Схема параллельных ветвей в обмотке якоря четырехполюсной машины и расположение условных и реальных полюсов.
В реальной машине коллекторные пластины 1, 2 смещены относительно соединенных с ними секций на половину полюсного деления, поэтому щетки расположены по осям главных полюсов, а соединенные с ними секции — на геометрической нейтрали ОА.
Схема петлевой обмотки четырехполюсной машины (а), эквивалентная схема, показывающая последовательность соединения отдельных секций петлевой обмотки и образующиеся при этом параллельные ветви (б).
Цифрами 1, 2, 3 и т. д. обозначены активные проводники, лежащие в верхнем слое, а цифрами 1', 2', 3' — лежащие в нижнем слое обмотки. S = K = 24, y1 = 6, y2=5, y = yК=1.
ЭДС Е, индуцированные во всех параллельных ветвях петлевой обмотки, теоретически должны быть равны. Практически из-за технологических допусков в величинах воздушного зазора под разными полюсами, дефектов литья в корпусе и других причин магнитные потоки отдельных полюсов несколько различаются между собой, а поэтому в параллельных ветвях индуцируются неодинаковые ЭДС. Разница между ними составляет 3 — 5%, однако вследствие небольшого сопротивления обмотки якоря эта ЭДС оказывается достаточной, для того чтобы по параллельным ветвям, даже при холостом ходе, проходили довольно значительные уравнительные токи, которые загружают щетки и способствуют возникновению искрения на коллекторе. Чтобы уравнительные токи замыкались помимо щеток, в петлевых обмотках предусматривают уравнительные соединения точек обмотки, имеющих теоретически равные потенциалы. Обычно между собой соединяют коллекторные пластины, к которым подключены равнопотенциальные точки обмотки. Практически достаточно иметь одно-два уравнительных соединения на каждую группу секций, лежащих в одном пазу якоря, т. е. снабжать уравнителями 1/2 или 1/3 коллекторных пластин. Уравнительные соединения располагают обычно под лобовыми частями обмотки рядом с коллектором. В этом случае они находятся вне магнитного поля главных полюсов и в них ЭДС не индуцируется.
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.
