Условия симметрии обмоток. Уравнительные соединения

Последовательно соединенные секции якорных обмоток образуют замкнутую на себя цепь. Такая обмотка схематически изображена на рис. 3.9 в виде спирали, по поверхности которой скользят щетки. Если ЭДС параллельных ветвей обмотки и их сопротивления одинаковы, то равны между собой и токи этих ветвей:

.                                            (3.11)

Это возможно в том случае, если магнитная цепь симметрична по устройству и потоки полюсов равны, а все пары параллельных ветвей обмотки эквивалентны, т. е. расположены в магнитном поле идентично. Обмотку, удовлетворяющую этим условиям, называют симметричной. В ней на каждую пару параллельных ветвей приходится одинаковое целое число секций и коллекторных пластин:

                        (3.12)

Для симметричного расположения параллельных ветвей в магнитном поле необходимо, чтобы

 (3.13)

 (3.14)

 Соотношения (3.12) - (3.14) определяют условия симметрии обмоток. Последние проектируются с их учетом. При нарушении этих условий в параллельных ветвях обмотки будут индуктироваться различные по величине ЭДС, что приведет к появлению уравнительного тока и нарушению работы щеточных контактов. Уравнительные токи могут возникать и в симметрично выполненной петлевой обмотке. Из-за технологических допусков в величинах воздушного зазора под разными полюсами, дефектов литья, износа подшипников и других причин магнитные потоки отдельных полюсов несколько различаются между собой, поэтому в параллельных ветвях индуцируются неодинаковые ЭДС. Разница между ними составляет 3 – 5 %, но вследствие небольшого сопротивления обмотки якоря эта ЭДС оказывается  достаточной для того, чтобы по параллельным ветвям даже при холостом ходе проходили довольно значительные уравнительные токи, замыкающиеся через щетки одинаковой полярности и соединительные провода между ними (см. рис. 3.9) и способствующие возникновению искрения на коллекторе. Объединив теоретически равнопотенциальные точки специальными соединениями, называемыми уравнительными (штриховая линия а-б на рис. 3.9), можно создать уравнительным токам замкнутые контуры внутри обмотки, освободив от дополнительных токов щетки. Одно из таких соединений показано штриховыми линиями на рис. 3.7.  Практически достаточно снабжать уравнителями половину или третью часть коллекторных пластин. Уравнительные соединения располагают обычно под лобовыми частями обмотки рядом с коллектором. В этом случае они находятся вне поля главных полюсов и в них ЭДС не индуцируется.

При простой волновой обмотке уравнительных соединений не требуется, так как в каждую параллельную ветвь входят секции, стороны которых расположены под всеми полюсами. В результате неравенство потоков отдельных полюсов не вызывает неравенства ЭДС в параллельных ветвях. Поэтому в большинстве четырехполюсных машин малой и средней мощности применяют волновую обмотку. Петлевые обмотки используют при токах якорных обмоток не менее 250 – 300 А.