3.14. Особенности схем обмоток якорей машин постоянного тока

Обмотки якоря подразделяют по направлению отгиба лобовых частей на волновые и петлевые и в зависимости от схем соединений на простые и сложные. Соотношения размеров и схемы обмоток ха­рактеризуются двумя частичными и результирующими шагами, ша­гом по коллектору и шагом по пазам якоря (рис. 3.49). Частичные шаги

Рис. 3.49. Обозначение шагов пет­левой обмотки якоря: а) ук= + 1; 6) ук = - 1

(первый — у1, второй — у2) и результирующий шаг у измеряются в так называемых элементарных па­зах, не имеющих эквивалента в ли­нейных размерах. Под элементар­ным понимают условный паз, в ко­тором как бы расположено по од­ной секционной стороне обмотки в каждом слое. Отсюда число элемен­тарных пазов Zэ, число секций во всей обмотке якоря S, число плас­тин коллектора К и число пазов якоря Z связаны следующим соот­ношением: Zэ = S = К = Z uп,

где u_п — число секций в катушке якоря.

Шаг обмотки по коллектору у_к определяет расстояние между началом и концом секции по окружности коллектора в коллек­торных делениях t_к = (πD_к)/ K, где D_к - наружный диаметр кол­лектора.

Шаг обмотки по пазам (y_z) определяет расстояние между сторо­нами катушки или секции в зубцовых делениях якоря t_z = (πD_a)/ Z, где D_a — наружный диаметр якоря [6].

Схемы обмоток якорей машин постоянного тока изображают на чертежах так же, как и машин переменного тока, т. е. в виде торце­вых (вид со стороны коллектора) или развернутых схем. Наиболь­шее распространение получили развернутые схемы. Их изображение имеет ряд особенностей, связанных с тем, что каждая катушка об­мотки якоря состоит из нескольких секций и имеет столько пар вы­водных концов, сколько секций содержится в ней. Выводные концы секций соединены с пластинами коллектора. Поэтому на схеме об­мотки якоря нужно либо каждую секцию изображать отдельным многоугольником, либо показывать пазовые части катушки одной линией, а лобовые части каждой секции — отрезками, соединенны­ми с концами пазовой части и с пластинами коллектора. Последний способ изображения встречается чаще.

Рис. 3.50. Схема простой петлевой обмотки якоря, Z = 14, u_п = 3, К = 42

На рис. 3.50 приведена развернутая схема простой петлевой об­мотки, каждая катушка которой состоит из трех секций. Пазовые части катушек изображены в зависимости от их положения в пазу сплошными или пунктирными линиями, а в лобовых частях эти ли­нии разветвляются: от каждой отходят три отрезка, обозначающих лобовые части трех секций, входящих в катушку. Начала и концы секций соединяют с пластинами коллектора. На схемах на коллек­торных пластинах обычно показывают места расположения щеток.

Схемы обмоток якорей, как правило, состоят из ряда повторяю­щихся одинаковых элементов, поэтому полное представление об об­мотке могут дать и сокращенные, так называемые практические схе­мы. В практических схемах вычерчивают секции только одной из катушек: показывают расположение обеих сторон секции в элемен­тарных и действительных пазах и их соединение с пластинами кол­лектора. Пластины нумеруют так, чтобы их номера совпадали с но­мерами элементарных пазов, в которых располагают стороны секций, соединенных с данными пластинами. На рис. 3.51 показана практическая схема обмотки, развернутая схема которой приведена на рис. 3.50.

В большинстве обмоток первый частичный шаг секции у₁ выби­рают кратным числу секций в слое паза u_п. В этом случае шаги по пазам катушек и всех секций обмотки одинаковые (y_z = y₁ /u_п) и об­мотку называют равносекционной (рис. 3.52, а). Если же у₁ /u_п не равно целому числу, то у секций будут разные шаги по пазам якоря

Рис. 3.51. Практическая схема пет­левой обмотки, уz = 3, uп = 3, у1 = 9

(рис. 3.52, б). Такую обмотку нельзя выполнить из целых катушек. Она называется ступенчатой, выполняет­ся только в стержневых обмотках и редко встречается в практике. Для того чтобы легче понять особенности различных схем обмо­ток якоря, все последующие схемы в учебнике построены для обмоток с uп = 1, при этом Z = Zэ = К. Следует отметить, что обмотку якоря с uп = 1 выполняют крайне редко, так как в этом случае необоснованно увели­чивается число пазов и ухудшается их заполнение проводниками, пото­му что толщина корпусной изоля­ции катушки, состоящей из одной или из нескольких секций, остается одинаковой.

Рис. 3.52. Равносекционная и ступенчатая обмотки:

а) у₁ = 10, u_п=2, у₁/ у_п — равно целому числу (обмотка равносекционная); б) y₁ = 11

u_п=2, у₁/ у_п — не равно целому числу (обмотка ступенчатая)