Обмотки якоря

Елементом обмотки якоря є секція, яка своїми кінцями приєднана до двох пластин колектора. одновитковими та багатовітковими.Пазові сторони секцій розташовані в пазах сердечника якоря.

де D_a - Діаметр сердечника якоря.

Зазвичай обмотки якоря виконують двошаровими. Залежно від порядку приєднання секцій до пластин колектора обмотки поділяють на хвильові та петлеві, прості, складні та комбіновані.

Проста хвильова обмотка

У простій хвильовій обмотці кінці кожної секції приєднані до пластин колектора, що знаходяться на відстані, званому кроком обмотки по колектору,

де До - Число колекторних пластин в колекторі.

На рис. 13.5 показана схема простої хвильової обмотки якоря. дві паралельні гілки (2а = 2). I_а та ЕРС Е_а обмотки якоря:

де S - кількість секцій в обмотці якоря; е_з - ЕРС однієї секції; I_з - Припустиме значення струму в секції.

Складна хвильова обмотка

Застосовується в машинах постійного струму, розрахованих на великі струми. чотири паралельні гілкиОтже, струм у ній може бути збільшений у два рази, а ЕРС при цьому залишається незмінною.

Проста петльова обмотка

У машинах постійного струму низької напруги (значного струму) необхідна обмотка якоря з великою кількістю паралельних гілок.У простій петлевій обмотці якоря (рис. 13.7) кожна секція приєднана до двох колекторних пластин, що лежать поруч, а число паралельних гілок дорівнює кількості полюсів, тобто. 2а = 2р.

Складна петльова обмотка

При необхідності отримати ще більше паралельних гілок застосовують складну петлеву обмотку якоря (рис. 13.8). Така обмотка містить дві прості петлеві обмотки (m = 2), тому в неї число паралельних гілок подвоєне, тобто. 2а = 2 * 2р = 4р. Такі обмотки необхідні в машинах значної потужності за низької напруги мережі: 12; 24; 48 Ст.

Для того, щоб розподіл струмів у паралельних гілках обмотки якоря був однаковим, необхідно, щоб електричний опір цих гілок не відрізнявся один від одного і щоб ЕРС, що наводяться в секціях, що становлять кожну паралельну гілку, були однаковими. За недотримання цих умов між паралельними гілками з'являються зрівняльні струми, що порушують роботу щітково-колекторного контакту.

Виняток становить проста хвильова обмотка секції якої рівномірно розподілені під усіма полюсами машини, тому магнітна не симетрія машини не викликає появи в цій обмотці зрівняльних струмів. Що ж до простої петльової і всіх видів складних обмоток якоря, то в них завжди є причини появи зрівняльних струмів. Це призводить до необхідності застосування в зазначених обмотках так званих зрівняльних з'єднань, якими замикаються зрівняльні струми, розвантажуючи щітково-колекторний контакт від перевантаження. Вирівнювальні сполуки ускладнюють виготовлення обмотки якоря і ведуть до додаткової витрати обмотувальної міді.

Комбінована обмотка

В електричних машинах із значним струмом в обмотці якоря прості хвильові обмотки непридатні, тому що в цих обмотках число паралельних гілок не може бути більше двох. Щоб збільшити кількість паралельних гілок і уникнути небажаного застосування зрівняльних з'єднань у машинах з великим струмовим навантаженням, використовують комбіновану обмотку. Така обмотка складається з секцій хвильової та петльової обмоток, а число паралельних гілок у ній дорівнює сумі паралельних гілок петльовий та хвильовий обмоток. Необхідно, щоб число паралельних гілок хвильової обмотки дорівнювало числу гілок петлевої обмотки . Тому в чотириполюсній машині комбіновану обмотку виконують простий петльовий (2а = 2р = 4) та складної хвильової (m = 2) обмоток. У цьому випадку кількість паралельних гілок комбінованої обмотки дорівнює 2а_комб = 4 + 4 = 8. У такій обмотці гілки однієї зі складових обмоток є зрівняльними з'єднаннями для іншої. У результаті комбінована обмотка з таким числом паралельних гілок виявляється найпростіше складної петльової обмотки.

1.3. Обмотки якоря та їх ЕРС

Полюсним розподілом т називають частину кола якоря, що припадає на один полюс або, як показано на малюнку 1.10, відстань між середніми лініями сусідніх різноіменних полюсів.

Мал. 1.10. Полюсний поділ

Обмотка якоря є замкнуту систему, в якій секції з'єднані послідовно, т. е. до кожної колекторної пластини припаюють кінець однієї секції і початок іншої, що йде за нею за схемою обмотки.

Число пар полюсів у машині позначають р, тоді число полюсів дорівнює 2р. Якщо величину полюсного поділу помножити число полюсів, їх добуток дає довжину кола якоря, т.і. е.

2рт = nD, де D - діаметр якоря, м

При одній парі полюсів геометрична нейтраль перпендикулярна до осі полюсів.При більшій кількості пар полюсів кількість нейтральних ліній дорівнює числу пар полюсів. На нейтралі магнітна індукція У за відсутності навантаження дорівнює нулю.

В обмотках якоря розрізняють такі кроки якоря (рис. 1.11):

• перший частковий крок y_t — відстань між початковою та кінцевою сторонами секції, тобто ширина секції;
• другий частковий крок у₂ — відстань між кінцевою стороною однієї секції та початковою стороною іншої, що йде за нею за схемою обмотки;
• результуючий крок у - відстань між початковими сторонами двох секцій;
• крок обмотки колектором у_до — відстань між колекторними пластинами, до яких підключено початок та кінець секції.

Мал. 1.11. Кроки хвильової обмотки

Кроки обмотки магнітопроводом ротора вимірюють числом пропущених проміжків між пазами, а крок по колектору - числом ізоляційних прошарків між колекторними пластинами.

У сучасних машинах ширину секції роблять менше величини полюсного поділу (у₍ х 7

де 5_сік - Число секцій в обмотці якоря; К - число колекторних пластин; Z _п - Число елементарних пазів.

Для простої двошарової петльової обмотки застосовують такі розрахункові формули:

де b - число, яке забирають (або додають) до Z_3J1, щоб при розподілі у було цілим числом.

Паралельною гілкою Обмотки називають частину обмотки, що знаходиться між двома різноіменними щітками. До однієї гілки входять секції, початкові сторони яких перебувають під північним полюсом, а іншу — під південним (рис. 1.14).

Мал. 1.14. Приклад паралельної гілки

Отже, у простій петльової обмотці число паралельних гілок дорівнює числу полюсів, тобто. la = 2р, де a - число пар паралельних гілок. ЕРС секцій у паралельній гілці складаються.

Між щітками різні моменти часу знаходяться різні секції, так як обмотка з колектором при обертанні безперервно переміщається щодо щіток. Секції переходять з однієї паралельної гілки до іншої, але сума ЕРС секцій у паралельній гілки не змінюється за величиною і, отже, на щітках ЕРС незмінна.

Для наочності обмотку якоря представляють як електричної схеми (рис. 1.15), яка виконується виходячи з розгорнутої схеми. Спочатку на електричній схемі наводять зображення щіток і контактних колекторних пластин, що мають з ними. Потім починають обхід секцій обмоток і зображують у вигляді окремих витків.

Мал. 1.15. Проста петльова двошарова обмотка:

a - розгортка обмотки; б - схема паралельних гілок

Якщо паралельні гілки обмотки мають однакові електричні опори і в них індукуються однакові за величиною ЕРС, то така обмотка називається симетричний.

Виконання петльової обмотки розглянемо з прикладу 1.1.

приклад 1.1. Розрахувати та викреслити просту двошарову петлеву обмотку, якщо відомо, що 2р = 4; Z_3J1 = 12.

Рішення. Для розрахунку простої петлевої двошарової обмотки застосовують формули (1.4), (1.5):

У = Л = 1; 2-я = К = = 12; 1 = _т±0 = 3. (1.5)

Починають виконувати обмотку з першої колекторної пластини, потім укладають в паз 7 (див. рис. 1.15, а). Для визначення номера паза, в який потрібно укладати кінець секції, до номера паза, в якому лежить початок секції, додаємо: 1 +3 = 4. Кінець секції укладають у паз 4 і приєднують її до другої колекторної пластини, оскільки у_до = 1, тобто між початком і кінцем секції по колектору укладено один ізоляційний прошарок.

Другу секцію починають із другої колекторної пластини.Для визначення номера паза, в який потрібно укласти початок другої секції, до номера паза, в якому покладено початок першої секції, додають у. 1 + 1 = 2. Початок другої секції знаходиться у пазу 2. В подальшому обмотка розраховується аналогічно.

Обмоткова таблиця

Номер колекторної пластини, до якої припаяно початок секції

Номери пазів, у яких лежить секція

Номер колекторної пластини, до якої припаяний кінець секції

Закінчення табл.