1.3. Обмотки якорей машин постоянного тока

1.3.1. Принципы построения обмоток

Обмотка якоря машины постоянного тока представляет собой замкнутую систему изолированных проводников, определенным образом уложенных в пазы сердечника якоря и присоединенных к коллектору. К обмотке якоря предъявляются ряд требований. Она должна обеспечить получение необходимой ЭДС, прохождение тока номинальной величины и безыскровую работу щеточного контакта. При этом она должна иметь достаточную электрическую, термическую и механическую прочность, обеспечивать возможно меньший расход материалов и максимальное значение КПД.

О

Рисунок 1.11 – Расположение секций двухслойной обмотки

бмотка якоря состоит из отдельных элементов – секций. Секция – это часть обмотки, содержащая один или несколько витков и присоединенная к двум коллекторным пластинам. Несколько секций, скрепленных между собой для удобства укладки в пазы якоря, образуют катушку. Секции в виде катушек являются основным конструктивным элементом при образовании якорной обмотки. Они укладываются в пазы в два слоя так, чтобы левые стороны секций располагались в верхней части паза, а правые – в нижней. Такая обмотка носит название двухслойной (рисунок 1.11).

Рисунок 1.12 – Пазы якоря

Части секций, лежащие в пазу, называются активными сторонами секции, они находятся в магнитном поле полюсов и при вра­щении якоря в них индуктируется ЭДС. Части секции, находящиеся вне пазов, называются лобовыми частями. Они находятся вне основного магнитного потока и ЭДС в них не индуктируется.

Верхняя сторона одной секции и нижняя сторона другой, уложенные в одном пазу, образуют так называемый элементарный паз (обозначается u). В реальном пазу может располагаться несколько элементарных пазов. На рисунке 1.12,а показан разрез элементарного паза и разрез паза (рисунок 1.12,б), который имеет u=2 элементарных паза.

Т

Рисунок 1.13 -

Образование простой петлевой обмотки

ак как секция имеет две активные стороны, то каждой секции в обмотке соответствует один элементарный паз. Концы секции присоединяются к коллекторным пластинам, при этом к каждой пластине присоединяют конец одной секции и начало следующей, в результате чего все секции соединяются последовательно и на каждую секцию приходится одна коллекторная пластина (рисунок 1.13).

Чтобы ЭДС, индуктируемые в активных сторонах секции, складывались и величина суммарной ЭДС секции при этом была наибольшей, необходимо секцию располагать в пазах сердечника так, чтобы ширина ее была равна или незначительно отличалась от полюсного деления τ. При этом с секцией будет сцепляться полный поток полюсов и ЭДС в ней будет достигать максимального значения.

Для характеристики обмотки необходимо знать как расположены в магнитном поле ее секции и как они соединены между собой. Это указывается на развернутой схеме обмотки. На этой схеме цилиндрические поверхности якоря и коллектора, разрезанные вдоль оси машины в любом месте, развертывают на плоскость и представляют прямоугольниками. Диаметр коллектора условно принимается равным диаметру якоря. Пазы якоря и все соединения проводников изображают отрезками прямых линий. Секции для простоты изображаются всегда одновитковыми (W_c =1). Активные стороны секций, находящиеся в нижнем слое паза, вычерчивают пунктиром.

Рисунок 1.14 – Шаги простой петлевой (а) и простой волновой (б) обмоток

Д ля расчета, составления схем и монтажа обмотки используются понятия шагов обмотки. Расстояние между двумя активными сторонами секции, определяющие ее ширину (рисунок 1.14), называется первым частичным шагом обмотки y₁. Расстояние между правой активной стороной секции и левой активной стороной последующей секции называется вторичным частичным шагом обмотки y₂. Расстояние между началами двух последовательно соединенных секций называется результирующим шагом обмотки y. Шаги y₁, y₂, y измеряются обычно числом элементарных пазов. Расстояние между коллекторными пластинами, к которым присоединяются начало и конец секции, измеренное числом коллекторных пластин, называется шагом обмотки по коллектору y_к.