2015-05-26
2518
Обмотка якоря должна удовлетворять следующим требованиям:
- быть рассчитана на напряжение и токи нагрузки, соответствующие номинальной мощности машины;
- иметь необходимую электрическую, механическую и термическую стойкость;
- иметь конструкцию, обеспечивающую удовлетворительные условия токосъема с коллектора;
- соответствовать минимальному расходу материала при заданных показателях работы машины;
- технология изготовления обмотки должна быть по возможности простой.
Обычно обмотки якоря выполняют двухслойными. При этом одна активная сторона находится в нижнем слое одного паза, а другая – в верхнем слое другого паза. Различают петлевые и волновые обмотки якоря (рис. 6.12). В машинах большой мощности применяют обмотки, представляющие сочетание петлевой и волновой обмоток. Основной частью каждой обмотки является секция, состоящая из одного или нескольких последовательно соединенных витков. Концы секции присоединены к «петушкам» коллекторных пластин. Две стороны разных секций, располагаются одна над другой и образуют элементарный паз. Число пластин коллектора 
равно числу секций обмотки 
и числу пазов 
. Число коллекторных пластин по возможности должно быть большим для уменьшения пульсаций тока и эдс. При этом уменьшается разность потенциалов между ними. Практически в низковольтных машинах постоянного тока имеет место отношение 
. Однако, при изготовлении якорей с большим числом пазы получаются узкими, снижается их прочность. Изоляция обмоток занимает значительную часть сечения паза, уменьшается сечение проводников. Это ведёт к снижению мощности машины и ее удорожанию. Во избежание этого в каждом слое паза размещают рядом несколько элементарных пазов 
. В каждом слое элементарного паза располагается одна секционная сторона (рис. 6.13). Общее число элементарных пазов якоря определяется выражением
|
|
|
. (6.3)
Пазовые стороны секций расположены в пазах сердечника якоря. Расстояние между пазовыми сторонами секции примерно равно полюсному делению
, (6.4)
где 
– диаметр сердечника якоря.
Секции обмоток якоря соединёны последовательно друг с другом и образуют замкнутую на себя цепь (рис. 6.14). В этом случае обмотка имеет одну пару (
) параллельных ветвей. Машина может иметь 
Для обеспечения наилучших условий работы требуется, чтобы эдс всех ветвей обмотки и их сопротивления были равны. В этом случае токи всех параллельных ветвей также будут равны
. (6.5)
Обмотка якоря считаются симметричной, если симметрична магнитная цепь и все пары параллельных ветвей располагаются в магнитном поле идентичным образом. При нарушении указанных требований разные ветви обмотки нагружаются различными по значению токами. Это вызывает нарушение работы щеточных контактов и рост потерь в обмотке.
|
|
|
На схемах обмоток стороны секций, находящиеся в верхнем слое, изображаются сплошными линиями, а стороны, расположенные в нижнем слое, – штриховыми линиями. В простой волновой обмотке (рис. 6.15) концы каждой секции присоединены к пластинам коллектора. Пластины находятся на расстоянии, которое называется шагом обмотки по коллектору
. (6.6)
В схеме рис. 6.15 
– первый частичный шаг, который определяет расстояние по поверхности якоря между начальной и конечной сторонами секции. Второй частичный шаг 
определяет расстояние между конечной стороной данной секции и начальной стороной следующей за ней секции. Результирующий шаг обмотки 
. Число параллельных ветвей 
.
В простой петлевой обмотке (рис. 6.16) каждая секция присоединена к двум рядом лежащим коллекторным пластинам. Результирующий шаг обмотки . Шаг обмотки по коллектору 
. Число параллельных ветвей равно числу полюсов 
[1].
Эдс, наводимые во всех параллельных ветвях петлевой обмотки, должны быть равны. Однако, из-за технологических допусков в величинах воздушного зазора под разными полюсами, дефектов литья в корпусе и других причин магнитные потоки отдельных полюсов различаются между собой. При этом в параллельных ветвях индуцируются неодинаковые эдс. Эти эдс могут оказаться достаточными для того, чтобы по параллельным ветвям протекали уравнительные токи. Из-за малого сопротивления обмотки якоря они оказываются значительными, даже на холостом ходу машины. Уравнительные токи нагружают щетки и вызывают искрение на коллекторе. Поэтому в петлевых обмотках выполняются уравнительные соединения точек обмотки, которые имеют теоретически равные потенциалы. Уравнительные соединения располагают обычно под лобовыми частями обмотки рядом с коллектором. При этом они находятся вне магнитного поля главных полюсов и эдс в них не наводятся. Токи, проходящие по уравнительным соединениям, создают магнитодвижущие силы, которые уменьшают неравенство магнитных потоков отдельных полюсов.
Схема простой петлевой обмотки показана на рис. 6.17 [19].
Уравнительные соединения для простой волновой обмотки не требуются. У таких обмоток в каждую параллельную ветвь входят секции, стороны которых расположены под всеми полюсами. При этом неравенство потоков отдельных полюсов не вызывает неравенства эдс в параллельных ветвях. Схема простой волновой обмотки показана на рис. 6.18 [19].
Простые петлевые обмотки применяются в машинах с мощностями 50 – 500 кВт при напряжении до 440 В и большой мощности при напряжении до 600 В. При этом уменьшается величина тока в параллельной ветви. В мощных машинах этот ток не должен превышать определенных значений. При этом по (6.5) с увеличением мощности и тока машины увеличивают число полюсов. Простые волновые обмотки используются в машинах малой и средней мощности (до 200 – 300 кВт) при напряжениях 750 В и выше. В машинах мощностью более 1000 кВт применяют сложные петлевые и волновые обмотки, а также обмотки комбинированного типа [9].
