3.2. Обмотки якоря машин постоянного тока

В процессе развития машин постоянного тока не сразу пришли к современному типу якоря – цилиндрическому. На первом этапе развития якорь был кольцевым. Но в связи с малым использованием меди в этих якорях перешли к барабанным. В пазах железа якоря укладывается обмотка. Под обмоткой понимается вся совокупность проводников, которые закладываются в пазы и которые соединяются в строго определенном порядке. Число которых достигает нескольких сотен и даже тысяч.

Основные требования предъявляемые к обмотке

1. Обмотка должна быть замкнута сама на себя, т. е. если начали обход обмотки от какой-то пластины, то после обхода должны прийти к этой же пластине.

2. Отдельные проводники обмотки соединены таким образом, при котором обеспечивается наибольшая ЭДС.

3. Сумма ЭДС по контуру обмотки должна быть равна нулю, (рис. 6). Если по к онтуру обмотки сумма ЭДС не равна нулю, то появляются уравнительные токи.

Для того, чтобы представить себе обмотку, пользуются методом развертки.

Основным элементом обмотки является секция. Секцией называется часть обмотки, которая заключена между двумя коллекторными пластинами.

рис. 6 В машинах постоянного тока используются следующие типы обмоток:

1. Простая петлевая обмотка

2. Простая волновая обмотка

3. Сложно-петлевая обмотка

4. Сложно-волновая обмотка

5. Смешанная (лягушечная) обмотка

3.2.1. Простая петлевая обмотка

Для того, чтобы выполнить обмотку в развернутом виде необходимо рассчитать четыре шага; (рис. 7)

1. Первый шаг – шаг по коллектору –

Шаг по коллектору – расстояние между осями коллекторных пластин концов секции.

Шаг по коллектору измеряется числом коллекторных делений. В простой петлевой обмотке шаг по коллектору . В практике используется правоходовая (знак ).

2. Второй шаг – первый частичный шаг – это расстояние между начальной и конечной активными сторонами секции – .

- измеряется числом элементарных пазов

рис. 7 расположенных между активными сторонами.

Элементарным пазом называется такой паз, в котором расположены две активные стороны. На рис. 8 представлен один реальный паз с тремя элементарными.

3. Третий шаг – второй частичный шаг –

- это расстояние между конечной стороной одной секции и начальной стороной другой секции и измеряется элементарными пазами.

4. Четвертый шаг - - результирующий шаг – это расстояние между соответствующими

рис. 8 сторонами двух секций идущими одна за другой.

Этими основными шагами и характеризуется обмотка. В любой обмотке активные стороны секции необходимо расположить так, чтобы в ней индуктировалась наибольшая ЭДС.

Максимальная ЭДС будет тогда, когда активные стороны проходят через центр полюсов, рис. 9.

П ервый частичный шаг определяется по формуле , где

- число элементарных пазов

- число полюсов

- долевая величина, которая обеспечивает целое число

Если , то это обмотка с полным шагом, если , то с укороченным шагом.

рис. 9

Определим результирующий шаг - .

Обозначим:

- число секций

- число коллекторных пластин

- число элементарных пазов

При элементарных пазах число секций равно числу коллекторных пластин. Кроме того, число элементарных пазов равно числу секций.

Тогда

Т ак как отступление секций по коллектору строго соответствует отступлению секций по элементарным пазам, следовательно .

Второй частичный шаг – .

В простой петлевой обмотке число параллельных ветвей равно числу полюсов (рис. 10).

Число параллельных ветвей определяют область применения машины.

Простая петлевая обмотка применяется для машин средней мощности при номинальном напряжении.

рис. 10