2.5 Особенности расчета простой петлевой обмотки

В простых петлевых обмотках якоря результирую­щий шаг равен шагу по коллектору: у = у_к = у₁ – у₂ = ± 1. Большее распространение получили обмотки с у = 1, так как при у = – 1 лобовые части секций несколько удлиняются и в них возникает дополнительное перекрещивание выводных концов. Первый частичный шаг петлевой обмотки выбирают близким к полюсному делению: у₁ = Z_э / 2p ± e, где e — наименьшее число (или дробь), при котором у₁ выражен це­лым числом, кратным числу u_п. Значение е характеризует укорочение (удлинение) шага по сравнению с полюсным делением. Обмотки с укороченным шагом применяются чаще. Рассмотрим более подробно особенности простых петлевых об­моток. При простой петлевой обмотке щетки на коллекторе должны быть расположены обязательно через каждое полюсное деление. Замыкая пластины коллектора, они образуют в обмотке 2р па­раллельных ветвей (рис. 3.53). Поэтому в простой петлевой об­мотке число параллельных ветвей всегда равно числу полюсов машины: 2а = 2р. Параллельные ветви в петлевой обмотке содержат несколько после­довательно соединенных между со­бой секций, в каждой из которых во время работы машины наводится ЭДС. При сборке машины из-за до­пусков при штамповке и шихтовке сердечника неравномерности воз­душного зазора под разными полю­сами и ряда других причин всегда существует некоторая асимметрия магнитной цепи. Поэтому ЭДС, наводимые в секциях в разных параллельных ветвях, немного отли­чаются друг от друга. Сопротивления параллельных ветвей практи­чески всегда различаются между собой из-за различного качества паек мест соединений секций и пластин коллектора. В простой петлевой обмотке одинаковые потенциалы должны быть у всех секций, расположенных на расстоянии двойного по­люсного деления друг от друга. Для этого используются уравнительные соединения. Наиболее удобные места для подсоединения уравнителей к секциям — это коллекторные пластины или голов­ки лобовых частей секций со стороны, противоположной коллек­тору. Уравнительные соединения первого рода выполняют проводни­ками с площадью поперечного сечения, равной 20...30 % сечения эф­фективного проводника обмотки. В машинах общего назначения чаще всего устанавливают по два-три уравнительных соединения на каждую пару параллельных ветвей или по одному уравнительному соединению на паз якоря, т. е. в 3 — 4 раза меньше, чем секций в об­мотке. При установке уравнительных соединений усложня­ется технологический процесс изготовления якоря и увеличивает­ся расход меди, поэтому петлевые обмотки применяют лишь в машинах, в которых не могут быть выполнены простые волновые обмотки.

2.6 Расчет воздушного зазора под главными полюсами

Воздушный зазор под главными полюсами является одним из главных размеров машины, хотя выбирают его часто, исходя из тех­нологических и конструктивных соображений. От размера этого за­зора зависят основные характеристики машины, а также потенциа­льные условия коммутации на коллекторе, допустимый диапазон регулирования частоты вращения и т. д. Поскольку в машинах постоянного тока, за редким исключени­ем, щетки устанавливаются строго по линии геометрической ней­трали, а магнитная цепь насыщена, то при расчете магнитной цепи машины рассматривают только поперечную составляющую реак­ции якоря и влияние ее на магнитное поле в воздушном зазоре. Расчет размагничивающего действия поперечной реакции якоря производят по переходной характеристике , построенной по результатам расчета магнитной цепи. При нагрузке под действием поперечной реакции якоря магнитное поле в воздушном зазоре искажается: под одним краем полюса индукция уменьшается, под другим возрастает. Среднее значение индукции в воздушном зазоре в этом случае можно определить по формуле, известной из общего курса теории электрических машин: , где — индукция в воздушном зазоре в режиме холостого хода. Так как поле реакции якоря замыкается по контуру — зубцы якоря, спинка якоря, воздушный зазор, полюсный наконечник, то воздушный зазор выбирают таким, чтобы индукция на протяже­нии всей полюсной дуги не изменяла своего направления. Обычно это условие выполняется на всех рабочих диапазонах изменения тока якоря и индукции в воздушном зазоре, если воздушный зазор находится в пределах. В целях снижения реакции якоря под краями полюсов воздуш­ный зазор может выполняться эксцентричным или с приподнятыми краями полюсов. В этом случае воздушный зазор может быть рассчитан по формуле , где — коэффициент приведения неравно­мерного воздушного зазора, имеющего размер под середи­ной полюса и под краем полюсного наконечника. Обычно .