Обмотка якоря машины постоянного тока представляет собой замкнутую систему проводников, определенным образом уложенных на сердечнике якоря и присоединенных к коллектору.
Элементом обмотки якоря является секция (катушка), присоединенная к двум коллекторным пластинам. Расстояние между пазовыми частями секции должно быть равно или мало отличаться от полюсного деления τ:
, (3.4)
где Da, – диаметр сердечника якоря, мм.
Обмотки якоря обычно выполняют двухслойными. Они характеризуются следующими параметрами: числом секций S; числом пазов (реальных) Z; числом секций, приходящихся на один паз, Sп = S/Z; числом витков секции wc; числом пазовых сторон в обмотке N; числом пазовых сторон в одном пазу пп=N/Z=2Sпwc. Верхняя пазовая сторона одной секции и нижняя пазовая сторона другой секции, лежащие в одном пазу, образуют элементарный паз. Число элементарных пазов в реальном пазе Zn определяется числом секций, приходящихся на один паз:
Sп = S/Z.
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 обмотки 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. Если по контуру обмотки сумма ЭДС не равна нулю, то появляются уравнительные токи.
| Рис. 163 |
1) Простая петлевая обмотка якоря. В простой петлевой обмотке якоря каждая секция присоединена к двум рядом лежащим коллекторным пластинам. При укладке секций на сердечнике якоря начало каждой последующей секции соединяется с концом предыдущей, постепенно перемещаясь при этом по поверхности якоря (и коллектора) так, что за один обход якоря укладывают все секции обмотки. В результате конец последней секции оказывается присоединенным к началу первой секции, т. е. обмотка якоря замыкается.
2) Простая волновая обмотка. Простую волновую обмотку получают при последовательном соединении секций, находящихся под разными парами полюсов. Концы секций простой волновой обмотки присоединены к коллекторным пластинам, удаленным друг от друга на расстояние шага обмотки по коллектору. За один обход по якорю укладывают столько секций, сколько пар полюсов имеет машина, при этом конец последней по обходу секции присоединяют к пластине, расположенной рядом с исходной.
3) Сложная петлевая обмотка. При необходимости получить петлевую обмотку с большим числом параллельных ветвей, как это требуется, например, в низковольтных машинах постоянного тока, применяют сложную петлевую обмотку. Такая обмотка представляет собой несколько (обычно две) простых петлевых обмоток, уложенных на одном якоре и присоединенных к одному коллектору. Число параллельных ветвей в сложной петлевой обмотке 2а = 2рт, где т – число простых петлевых обмоток, из которых составлена сложная обмотка (обычно т = 2). Ширина щеток при сложной петлевой обмотке принимается такой, чтобы каждая щетка одновременно перекрывала т коллекторных пластин, т. е. столько пластин, сколько простых обмоток в сложной. При этом простые обмотки оказываются присоединенными параллельно друг другу.
4) Сложная волновая обмотка. Несколько простых волновых обмоток (обычно две), уложенных на одном якоре, образуют сложную волновую обмотку. Число параллельных ветвей в сложной волновой обмотке 2а = 2т (обычно 2а = 4), где т – число простых обмоток в сложной (обычно m = 2). Простые обмотки, входящие в сложную соединяют параллельно посредством щеток.
5) Смешанная (лягушечья) обмотка. Смешанная обмотка представляет собой сочетание петлевой и волновой обмоток, расположенных в одних пазах и присоединенных к общему коллектору. Так как каждая из составляющих обмоток двухслойная, то комбинированную обмотку укладывают в пазах якоря в четыре слоя, а к каждой пластине коллектора припаивают по четыре проводника. Достоинство комбинированной обмотки – большое число параллельных ветвей при отсутствии уравнительных соединений. Однако некоторая технологическая трудность в выполнении комбинированных обмоток ограничивает их применение машинами постоянного тока большой мощности, а также быстроходными машинами, в которых выполнение уравнителей затруднено.