Понятие об обмотке якоря. Коллектор и его назначение

Рис. 9.7. Общий вид сек­ции обмотки якоря

Основным элементом обмотки якоря является сек­ция — часть обмотки, подсоединенная к двум коллек­торным пластинам, которые следуют друг за другом по схеме обмотки (рис. 9.7).

 

 

                              Y₁

                            Y y₂

 

Рис. 9.8. Прин­цип построения простой петле­вой обмотки

Секция может состоять из одного или нескольких витков. Активные стороны секции располагаются под разноименными полюсами на расстоянии полюсного деления друг от друга (полюсным делением называют часть длины окружности якоря, приходящуюся на один полюс). При этом ЭДС, индуцируемые в активных сторонах секции, суммируются.

В современных машинах постоянного тока применя­ют двухслойные обмотки якоря, в каждом пазу которого укладываются две активные стороны двух различных секций. Очевидно, что в этом случае число пазов равно числу секций.

Для уменьшения пульсаций ЭДС секции обмотки соединяют последовательно: к коллекторной пластине припаивают конец одной секции и начало следующей.

Таким образом, число коллекторных пластин также ока­зывается равным числу секций.

При проектировании и расчете обмоток якорей ис­пользуют следующие понятия:

- первый частичный шаг у₁, (ширина секции) — число пазов, расположенных между активными сторонами секции;

- второй частичный шаг у₂ — число пазов между ко­нечной стороной одной секции и начальной стороной следующей секции;

- результирующий шаг у — число пазов между на­чальными сторонами двух последовательно соединен­ных секций;

- шаг обмотки по коллектору у_к — число коллектор­ных пластин между началом и концом секции по ходу обмотки.

В зависимости от формы секции различают петлевые и волновые обмотки.

В петлевой обмотке секция имеет форму петли, а начало и конец секции припаяны к двум соседним кол­лекторным пластинам (рис. 9.8).

Расчет простой петлевой двухслойной обмотки осу­ществляют по следующим формулам:

y=y_к=1 y₁= y₂=y₁-y

где z — число пазов якоря; р — число пар полюсов машины; b — дробь, которую отнимают или добавляют к значению у, чтобы оно стал о целым числом.

Группы секций образуют параллельные ветви, число которых равно числу полюсов машины. Наличие парал­лельных ветвей позволяет уменьшить токовые нагрузки на щетки, что очень важно, так как коллекторно-щеточный контакт — самый уязвимый и ненадежный эле­мент электрической машины постоянного тока.

В волновой обмотке секция по форме напоминает волну (рис. 9.9).

Расчет простой волновой двухслойной обмотки осуществляется по формулам

y₂=y₁-y

 

где k — число коллекторных пластин.

 

Рис. 9.9 Принцип пост­роения простой волновой обмотки

Простая волновая обмотка всегда имеет одну пару параллельных ветвей.

Волновую обмотку, в которой половина секций всег­да соединена последовательно, применяют в электри­ческих машинах, рассчитанных на высокие напряже­ния.

В машинах, рассчитанных на сильные токи, исполь­зуют петлевые обмотки с большим числом пар парал­лельных ветвей.

Для увеличения числа пар параллельных ветвей разработаны схемы сложных петлевых и волновых об­моток, состоящих из двух или нескольких простых обмоток.

Токи, индуцируемые в якорной обмотке, подводятся к потребителю электрической энергии через щеточно-коллекторный узел. Коллектор машины постоянного тока является самой ответственной в эксплуатации де­талью, так как его скользящий контакт требует постоян­ного наблюдения и ухода, очистки от пыли, нагара и грязи, поддержания оптимального давления между трущимися поверхностями. Кроме того, коллектор яв­ляется механическим выпрямителем переменного тока, который периодически меняет направление тока в каж­дой секции, сохраняя постоянство направления тока во внешней цепи.