3. Задача 1. Построение схемы обмотки якоря.

Исходные данные приведены в таблице 1, по которой свой ва­риант студент определяет по последней цифре своего индивиду­ального шифра: например, если шифр студента ЭМ-09-186, то ва­риант задания по таблице 1 будет 6.

Таблица 1 - Варианты исходных данных на составление схемы обмотки якоря

Вари­ант №	Тип обмотки	Число пазов	Число кол­лекторных пластин	Число полюсов	Кратность обмотки
		Z	к	2р	т
0	Простая петлевая	16	16	4	1
1	Простая петлевая	24	24	6	1
2	Простая петлевая	20	20	4	1
3	Простая петлевая	18	18	6	1
4	Простая волновая	21	21	4	1
5	Простая волновая	17	17	4	1
6	Сложная петлевая	16	16	4	2
7	Сложная петлевая	24	24	4	2
8	Сложная волновая	18	18	4	2
9	Сложная волновая	22	22	4	2

Примечание к таблице 1: коэффициент кратности «т» указывает на количество простых обмоток в составе одной сложной.

Дано: (Вариант 5) Тип обмотки - Простая волновая, Число пазов Z=17, Число коллекторных пластин k=17, Число полюсов 2p=4, Кратность обмотки m=1.

Методические указания

1 Расчётные формулы, необходимые для составления обмотки, приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Расчётные формулы обмоток якоря

Тип обмотки	Первый частичный шаг	Результирующий шаг	Второй частичный шаг	Шаг по коллектору	Число параллельных ветвей
Простая волновая

Определяем первый частичный шаг:

Определяем результирующий шаг:

Определяем второй частичный шаг:

Определяем шаг по коллектору:

Число параллельных пар ветвей:

Схема простой волновой обмотки

Простой волновой обмоткой называется обмотка, в которой последовательно соединяются секции, находящиеся под разными парами полюсов. При этом расстояние между коллекторными пластинами, к которым присоединяются концы секции (рисунок 2), примерно равно двойному полюсному делению:

т.е. за один обход по якорю укладывается столько секций, сколько пар полюсов имеет машина. При этом конец последней по обходу секции присоединяют к коллекторной пластине, расположенной рядом с исходной слева или справа. В зависимости от этого обмотку называют левоходовой или правоходовой. Обычно применяют левоходовую обмотку.

Рисунок 2 - Простая волновая обмотка

Простая волновая обмотка состоит из группы последовательно соединенных катушек, которая замкнута сама на себя.

Вид катушек и обозначение параметров обмотки показаны на рисунке 3.

Рисунок 3 – Катушки волновой обмотки

Замкнутая цепь катушек собирается в следующем порядке:

а) Первоначально, начиная с первой катушки, последовательно соединяются те катушки, которые лежат под одноимёнными и еще при этом в одинаковых магнитных условиях; такая группа катушек называется обходом. Например, на рисунке 3 первый обход образован катушками 1…i.

б) Далее таким же образом соединяются катушки второго и последующего обходов под полюсами одинаковой полярности, например под северным.

в) Затем к катушкам под северными полюсами последовательно присоединяются катушки, лежащие под южными полюсами. Конец последней катушки последнего обхода должен быть соединён с коллекторной пластиной № 1: обмотка замыкается сама на себя.

Как видно из рисунка 4 очередной обход в простой волновой обмотке начинается от коллекторной пластины, лежащей рядом с той, от которой начинается предыдущий обход. Для этого необходимо, чтобы шаг по коллектору соответствовал бы следующему условию:

при этом для чётного числа пар полюсов p число коллекторных пластин k и число пазов z должно быть нечётным.

Рисунок 4 – Обходы волновой обмотки

Все последовательно соединённые катушки обмотки разделяются на две группы: одна группа лежит под северными полюсами, другая – под южными. Щётки устанавливаются на стыке этих групп и таким образом образуются две параллельные ветви обмотки и не более (см. таблицу 2); минимальное необходимое число щеток также равно двум.

При чётном числе полюсов p и, соответственно, нечётном z параллельные ветви по числу катушек отличаются на одну и становятся несимметричными, что является причиной циркуляции уравнительного тока в обмотке.

Для их ликвидации устанавливается ещё одна щётка, с помощью которой избыточная катушка замыкается накоротко и параллельные ветви симметрируются.

Перед составлением схемы для распределения катушек обмотки под полюсами (то есть по параллельным ветвям) строится векторная диаграмма э.д.с. катушек (звезда пазовых э.д.с.), в которой угол между соседними пазами в электрических градусах вычисляется по формуле (1)

(1)

Звезда пазовых э.д.с. линией симметрии a-a' делится на две части: в одной из них сосредоточены катушки под полюсами одной полярности (1-я параллельная ветвь), в другой – катушки под полюсами другой полярности (2-я параллельная ветвь).

Если число катушек нечётное, то линия симметрии a-a' совпадает с вектором э.д.с. той катушки, которая в текущий момент времени будет замкнута накоротко.

Рассмотрим пример составления схемы простой волновой обмотки.

Дано: z = 17; 2p = 4; k = 17.

(1→5);

(1→9);

(1→5).

Звезда пазовых э.д.с. при пазовом угле:

изображена на рисунке 5.

Рисунок 5 – Звезда пазовых э.д.с. простой волновой обмотки Z = 17; 2p = 4

Порядок соединения катушек и расстановка щёток показаны на рисунке 6.

Рисунок 6 – Порядок соединения катушек и расстановка щёток простой волновой обмотки Z =17; 2p = 4

Схема рассматриваемой обмотки изображена на рисунке 7.

Рисунок 7 – Схема простой волновой обмотки Z = 17; 2p = 4

Так как в формуле для перед принят знак «минус», то обмотка – левоходная, с неперекрещивающимися лобовыми частями.

Для проверки правильности схемы расставляются направления токов в катушках. Схема составлена правильно, если направление токов катушек в пазу совпадают, кроме как в пазу, где расположена начальная сторона короткозамкнутой катушки. В остальных пазах направления токов чередуются в соответствии с чередование полюсов машины.