9.3 Понятие об обмотке якоря. Коллектор и его назначение

О сновным элементом обмотки якоря является секция — часть обмотки, подсоединенная к двум коллекторным пластинам, которые следуют друг за другом по схеме обмотки (рис. 9.7).

Секция может состоять из одного или нескольких витков. Активные стороны секции располагаются под разноименными полюсами на расстоянии полюсного деления друг от друга (полюсным делением называют часть длины окружности якоря, приходящуюся на один полюс). При этом ЭДС, индуцируемые в активных сторонах секции, суммируются.

В современных машинах постоянного тока применяют двухслойные обмотки якоря, в каждом пазу которого укладываются две активные стороны двух различных секций. Очевидно, что в этом случае число пазов равно числу секций.

Для уменьшения пульсаций ЭДС секции обмотки соединяют последовательно: к коллекторной пластине припаивают конец одной секции и начало следующей.

Таким образом, число коллекторных пластин также оказывается равным числу секций.

При проектировании и расчете обмоток якорей используют следующие понятия:

первый частичный шаг (ширина секции) — число пазов, расположенных между активными сторонами секции;

второй частичный шаг — число пазов между конечной стороной одной секции и начальной стороной следующей секции;

результирующий шаг у — число пазов между начальными сторонами двух последовательно соединенных секций;

шаг обмотки по коллектору — число коллекторных пластин между началом и концом секции по ходу обмотки.

В зависимости от формы секции различают петлевые и волновые обмотки.

В петлевой обмотке секция имеет форму петли, а начало и конец секции припаяны к двум соседним коллекторным пластинам (рис. 9.8).

Расчет простой петлевой двухслойной обмотки осуществляют по следующим формулам:

, , ,

где z — число пазов якоря; р— число пар полюсов машины; b — дробь, которую отнимают или добавляют к значению у, чтобы оно стало целым числом.

Группы.секций образуют параллельные ветви, число которых равно числу полюсов машины. Наличие параллельных ветвей позволяет уменьшить токовые нагрузки на щетки, что очень важно, так как коллекторно-щеточный контакт — самый уязвимый и ненадежный элемент электрической машины постоянного тока.

В волновой обмотке секция по форме напоминает волну (рис. 9.9).

Расчет простой волновой двухслойной обмотки осуществляется по формулам

, ,

где k – число коллекторных пластин.

Простая волновая обмотка всегда имеет одну пару параллельных ветвей.

В олновую обмотку, в которой половина секций всегда соединена последовательно, применяют в электрических машинах, рассчитанных на высокие напряжения.

В машинах, рассчитанных на сильные токи, используют петлевые обмотки с большим числом пар параллельных ветвей.

Для увеличения числа пар параллельных ветвей разработаны схемы сложных петлевых и волновых обмоток, состоящих из двух или нескольких простых обмоток.

Токи, индуцируемые в якорной обмотке, подводятся к потребителю электрической энергии через щеточно-коллекторный узел. Коллектор машины постоянного тока является самой ответственной в эксплуатации деталью, так как его скользящий контакт требует постоянного наблюдения и ухода, очистки от пыли, нагара и грязи, поддержания оптимального давления между трущимися поверхностями. Кроме того, коллектор является механическим выпрямителем переменного тока, который периодически меняет направление тока в каждой секции, сохраняя постоянство направления тока во внешней цепи.