2. Простая петлевая обмотка.

Выполним развёрнутую схему простой петлевой обмотки со следующими данными:

К = S = z_э = 12; 2p =4; ; ; .

Предварительно выполним схему соединений секционных сторон, по шагам (рис. 1.19).

Рис. 1.19. Схема соединений секционных сторон

По данной схеме выполним развёрнутую схему простой петлевой обмотки, которая представлена на рис. 1.20.

Рис. 1.20. Развернутая схема простой петлевой обмотки

Щётки устанавливаются на тех коллекторных пластинах, к которым присоединены секционные стороны, лежащие вблизи геометрической нейтрали. Так как при вращении якоря некоторая часть секций оказывается замкнутой накоротко через щётки и коммутируют, и чтобы индуктируемые в данных секциях ЭДС были минимальными, и не было больших бросков тока, такие секции должны находиться на линии геометрической нейтрали.

Число щёток –; в данном случае; ширина щётки – в_щ>в_к.п. где в_к.п. – ширина коллекторной пластины.

Мысленно совершим обход цепи обмотки слева направо (проходим против направления е_а) от первой щётки проходим, секции 1, 2, 3 и приходим к щётке 2. Эти 3 секции составляют одну параллельную ветвь, ЭДС которой равна сумме ЭДС этих секций.

Затем от второй щётки через секции 4, 5, 6 движемся по направлению е_а, секция 6, оказывается, замкнута накоротко через щётки и коммутирует.

Таким образом, простая петлевая обмотка имеет 2а = 2р параллельных ветвей, в данном случае, . В каждой ветви в данном случае 3 секции.

Чтобы обмотка работала нормально, каждая параллельная ветвь должна состоять из одинакового числа секций, и ЭДС всех параллельных ветвей должны быть равны, все секции должны быть одинаково загружены током, и все параллельные ветви должны находиться в одинаковых магнитных условиях, т.е. потоки полюсов должны быть равны. В противном случае в якорной обмотке возникают уравнительные токи, нарушающие работу обмотки якоря и ЭМ в целом.

Обмотка, в которой выполняются все указанные условия, называется симметричной.

Итак, условия симметрии обмотки якоря ЭМПТ:

1. –целое число, т.е. каждая параллельная ветвь должна состоять из одинакового числа секций;

2. –целое число;

3. –целое число, т.е. каждая параллельная ветвь должна находиться в одинаковых магнитных условиях.

Здесь – число секций; – число зубцов (пазов).

3. Уравнительные соединения

Характерные признаки простых петлевых обмоток:

1. .

2. .

3. Применяются уравнители I рода.

В простой петлевой обмотке, если не выполняются условия симметрии обмотки якоря, и даже если выполняются все условия симметрии, могут возникать уравнительные токи.

Причиной их возникновения в последнем случае может быть магнитная несимметрия ЭМ, которая может быть вызвана различными факторами производственного и технологического характера, в частности:

• Неоднородность материала сердечника;

• Наличие воздушных раковин в литой станине;

• Эксцентриситет якоря;

• Прогиб вала.

Покажем, что происходит в случае прогиба вала (рис. 1.21).

В результате прогиба вала зазор под нижними полюсами уменьшился по сравнению с воздушным зазором под верхними полюсами , следовательно, поток нижней пары полюсов увеличивается по сравнению с потоком, созданным верхней парой полюсов:

, (1.51)

где – магнитное сопротивление потоку нижней и верхней пары полюсов; – МДС возбуждения.

Следовательно, ЭДС, индуцируемая в нижних секциях обмотки якоря больше, чем ЭДС, индуцируемая в верхних секциях обмотки якоря, т.к. е ~ dФ. Разница ЭДС нижних и верхних секций вызывает уравнительный ток, протекающий по обмотке якоря от нижних секций к верхним.

Уже при холостом ходе в обмотке якоря будут циркулировать уравнительные токи, которые замыкаются через щётки одинаковой полярности с соединительные провода между ними, а так как внутреннее сопротивление обмотки якоря мало, то уравнительные токи могут быть значительными уже при небольшой разности потоков полюсов.

При работе машины уравнительный ток достигает

. (1.52)

При работе машины уравнительные токи складываются с токами нагрузки, в результате чего пара щёток перегружается, возникает искрение, и правильная работа щёточного контакта нарушается.

Чтобы не пропустить уравнительные токи через щётки во внешнюю цепь и дать им возможность замыкаться внутри машины, ставят уравнительные соединения, или уравнители I рода. Это медные проводники малого сопротивления, соединяющие точки обмотки якоря теоретически равного потенциала.

Уравнительный ток, замыкающийся по обмотке якоря и по уравнителю, создаёт магнитный поток, который стремится сгладить магнитную несимметрию, т.е. в данном случае будет ослаблять поток нижней пары полюсов, и усиливать поток верхней пары полюсов.

Сечение уравнителя выбирается равным:

, (1.53)

где – сечение обмотки якоря.

Обычно устанавливается полное число уравнителей I рода:

, (1.54)

где ,– число коллекторных пластин и пар полюсов соответственно.

Уравнители устанавливаются с шагом:

. (1.55)

Этот шаг называют ещё потенциальным шагом , т.к. он равен расстоянию между точками теоретически равного потенциала обмотки якоря.

Уравнители I рода могут выполняться:

• На стороне коллектора, т.е. соединяют коллекторные пластины теоретически равного потенциала;

• Или на противоположной от коллектора стороне, т.е. соединяют равнопотенциальные точки лобовых частей обмотки якоря.