измеряют его числом пропущенных изоляционных прослоек.

Шаги по якорю измеряют числом пазов.

В современных машинах ширину секции делают меньше величины полюсного деления ух < т, такую секцию называют секцией с укороченным шагом. Укорочение шага позволяет экономить медь в лобовых соединениях.

§ 2. Простая петлевая (параллельная) однослойная обмотка

Петлевой обмотку называют потому, что ее секции имеют форму петли (рис. 22). В простой петлевой обмотке начало и конец секции присоединяют к рядом расположенным коллекторным пластинам.

Расчетные формулы для простой петлевой обмотки следующие:

У = У1 - У2, (3)

Ук=и (4)

р = 2ук = 2; (5)

Z±b

Vi = ~2f-. (6)

где Z - число пазов;

р - число пар полюсов;

Ъ - самое меньшее число, которое добавляют к Z или отнимают от него, чтобы- при делении уу было целым числом.

Z = 2S,

где S - число секций.

2р - 2а, (7)

где а - число пар параллельных ветвей в обмотке якоря.

S = K,

где К - число коллекторных пластин.

Пример 1. Вычертить простую петлевую обмотку по следующим данным:

2р = 4; 5 = 6.

Решение. Для простой петлевой обмотш

*/к = 1; у - 2ук = 2; 2 = 23 = 2.6 = 12; tf=S = 6;

Z±b 12 - 0

у i

2р

Начинаем выполнять обмотку с первой коллекторной пластины, затем укладываем ее в паз 1 (рис. 23).

\уу Y УУУУ.У

УЧ\ \ I / [, ) I JL I j ,! ,. * I JL

Рис. 23 Простая петлевая однослойная обмотка:

а - радиальная схема, б - развертка обмотки, в - схема параллельных

Для определения номера паза, в который нужно укладывать конец секции, к номеру паза, в котором лежит начало секции, прибавляем уъ 1 + 3 = 4. Конец секции укладываем в паз 4 и заканчиваем ее на второй коллекторной пластине, так как ук = 1, т. е. между началом и концом секции по коллектору лежит одна изоляционная прослойка.

Вторую секцию начинаем со второй коллекторной пластины.

Для определения номера паза, в который нужно уложить начало второй секции, к номеру паза, в котором лежит начало первой секции, прибавляем у, 1 4- 2 = 3. Начало второй секции находится в пазу 3.

В дальнейшем обмотка выполняется по тому же принципу. Для облегчения выполнения обмотки составляем обмоточную таблицу.

Принцип составления обмоточпой таблицы следующий. В первой графе по вертикали к каждой цифре добавляем ук, во второй по вертикали у, а по горизонтали уг и в третьей по вертикали г/к.

Щетки на коллекторе устанавливают так, чтобы они находились на коллекторных пластинах, соединенных с проводами, лежащими на геометрической нейтрали.

В проводах, лежащих на геометрической нейтрали, индуктируемая э. д. с. равна нулю, так как магнитная индукция на нейтрали равна нулю, поэтому при переходе щетки с одной коллекторной пластины на другую ток в секции, замыкаемой щеткой накоротко, также будет равен нулю. Лобовые соединения секции должны располагаться симметрично относительно оси секции и коллекторных пластин, к которым она присоединена. При правильной установке щеток, когда стороны замыкаемой накоротко секции находятся на геометрической нейтрали, коллекторные пластины, к которым эта секция присоединена, находятся под серединой полюса (рис. 24). Различают нейтраль на якоре - геометрическую нейтраль машины и нейтраль на коллекторе - линию, совпадающую с осью полюсов, на которой устанавливают щетки. Поэтому щетки в обмотках барабанного якоря при симметричных лобовых соединениях устанавливают на коллекторе под серединой полюсов, т. е. по оси полюсов.

Число щеток в простой петлевой обмотке всегда равно числу полюсов 2р. Ширина щетки может быть равна

ширине двух, трех, а иногда и более коллекторных пластин.

Составим схему параллельных ветвей обмотки (рис. 23,в).

Параллельной ветвью обмотки называют часть обмотки, находящуюся между двумя разноименными щетками. Если начать вычерчивать параллельную ветвь с плюсовой щетки, то закончится она на минусовой. Начнем вычерчивать параллельную ветвь с коллекторной пластины, на которой стоит плюсовая щетка. Обходя обмотку по часовой стрелке, наносим на схему секцию 1-4, которая заканчивается на коллекторной

иости, то это и будет одна параллельная ветвь обмотки. Обходя обмотку далее по часовой стрелке, составляем схему параллельных ветвей, которых в данной обмотке четыре. Так как в простой петлевой обмотке число параллельных ветвей равно числу полюсов, 2а = 2р, то ее называют параллельной. Если параллельные ветви обмотки обладают одинаковыми электрическими сопротивлениями и в них индуктируются одинаковые по величине э. д. с, то такая обмотка называется симметричной.

Выполненную обмотку называют однослойной, так как в каждом пазу лежит одна активная сторона какой-то секции.

Существуют двухслойные и многослойные обмотки.

В двухслойной обмотке в одном пазу находятся две активные стороны разных секций. Как правило, все машины постоянного тока делают с двухслойной пли много-

Рис. 24. Установка щеток на коллекторе.

пластине 2. Эта секция замкнута щеткой накоротко. Обходя обмотку далее по часовой стрелке, вычерчиваем секцию 3-6, выходящую из коллекторной пластины 2. Секция 3-6 заканчивается на коллекторной пластине 3, на которой стоит минусовая щетка. Так как эта секция лежит между щетками противоположной иоляр-

слойной обмоткой как при петлевой, так и при волновой обмотке.

В расчетах многослойных обмоток применяют понятие элементарного паза. Под элементарным пазом понимают паз с двумя активными сторонами. На рисунке 25 изображены элементарные пазы обмоток.

/77777/.

77Л

/ / / /

/ / / / / /

о о

О о

о о

о о

о о

о о

о о

р о

о о

о о

о о

о о

о о

о о

б

о о

о о

о о

о о

о о

о о

о о

о о

о о

о о

Hi

о о о о ] о о

о о

о о

о о

о о

о о

о о

о о

о о

)< ] /

Рис. 25. Реальные и элементарные пазы:

а - один элементарный паз, б - два элементарных паза, элементарных паза.

три

В одном реальном пазу может быть несколько элементарных пазов.

Так как в секции есть две активные стороны, то каждой секции соответствует один элементарный паз, и на каждую секцию приходится одна коллекторная пластина, так как к каждой пластине припаивают начало одной секции и конец другой. Поэтому для каждой многослойной обмотки

где S - число секций в обмотке якоря; Ъш - число элементарных пазов; К - число коллекторных пластин.

§ 3. Простая волновая (последовательная) двухслойная обмотка

Обмотку называют волновой потому, что форма секции обмотки напоминает волну.

Шаги волновой обмотки показаны на рисунке 26.

Расчетные формулы простой двухслойной волновой обмотки следующие:

y=vi-\-y*> (8)

= J/k = ---; (9)

(10) (П)

2а = 2; эл = S = К;

эл 1 7

(12)

Пример 2. Рассчитать и вычертить простую двухслойную волновую обмотку для машины с такими данными:

2/ = 4; Zaa = S = K = 9;

Решение.

У -

У = Ук

К - 1

Рис. 26. Шаги волновой обмотки.

2р

= 4;

4 4~~ Z 1/2 = - = 4 - 2 = 2.

Вычертим радиальную схему обмотки (рис. 27).

Условимся начало секции изображать в верху паза, а конец секции внизу.

Номера проводов, лежащих в низу паза, обозначим в обмоточной таблице штрихами.

Обмотку выполняют аналогично петлевой.

Обмоточная таблица

Как видно из схемы параллельных ветвей (рис. 27), в простой волновой обмотке при любом числе полюсов будут две параллельные ветви, так как 2а = 2. Число щеток в обмотке должно быть не меньше одной на каждую параллельную ветвь. Поэтому в данном случае можно

Рис. 27. Простая волновая двухслойная обмотка.

было бы поставить и две щетки, но принято ставить столько щеток в машине, сколько в ней полюсов, для уменьшения плотности тока под щетками.

Волновую последовательную обмотку применяют в электрических машинах для получения большего напряжения, а петлевую параллельную - для получения больших токов.

§ 4. Понятие о сложных обмотках

Для получения большей силы тока применяют сложную петлевую обмотку. В простой петлевой обмотке увеличить число параллельных ветвей для получения большей силы тока трудно, так как для этого нужно большее число полюсов, что ведет к увеличению размеров и удорожанию машины.

Сложная петлевая обмотка состоит обычно из двух или нескольких простых петлевых обмоток, число которых обозначают буквой т (коэффициент кратности). Эти петлевые обмотки независимы друг от друга и соединяются

между собой только щетками (рис. 28, а). Как видно из рпсувкл, секция 1 первой петлевой обмотки присоединена к коллекторным пластинам 1 и 3, а секция 2 второй петлевой обмоткш - к коллекторным пластинам 2 и 4.

Л? УК с п ш ш

Рис. 28. Сложные обмотки: а - петлевая; б - волновая.

Рис. 29. Сложная волновая обмотка.

Для сложной петлевой обиоткя число параллельных ветвей 2а = 2рт; (13)

результирующий шаг по якорю

У = Ук = ±т, (14)

а у1 определяют как и в щосгош обмотке.

Для получения повышенного напряжения в машинах большой мощности применяют сложную волновую обмотку.

. Сложная волновая обмотка состоит из т простых волновых обмоток (рис. 28, б).

Для сложной волновой обмотки число параллельных

ветвей по /-г-.

2а -2т; (15)

результирующий шаг по якорю

К ± т У = Ук =-г-

(16)

а ух определяют так же, как и в простой обмотке.

На рисунке 29 представлен общий вид двукратной сложной волновой обмотки.

§ 5. Э. д. с. обмотки якоря

При вращении якоря в магнитном поле полюсов в проводах его обмотки индуктируется э. д. с.

Рассмотрим, как можно определить э. д. с. обмотки якоря ненагруженной машины, если щетки ее установлены на геометрической нейтрали, а шаг обмотки ух = т.

Распределение магнитной индукции в воздушндм зазоре под полюсами изображено на рисунке 30 кривой, вычерченной сплошной линией.

Для того чтобы определить величину э. д. с. в проводнике обмотки якоря по известной нам формуле (1)

enr, = lvB (в),

Рис. 30. Распределение магнитной индукции в воздушном зазоре.

нужно найти среднее значение магнитной индукции jf?cp. Заменим площадь, ограниченную

кривой действительной магнитной индукции В и осью абсцисс, равновеликой площадью прямоугольника, у которого основание т, а высота Вср (рис. 30). Тогда среднее значение э. д. с, индуктируемой в одном проводе обмотки якоря, будет

сер. пр- У-Оср \°),

где

/ - длина активной части проводника (м); v - скорость проводника (м/сек); -#ср - среднее значение магнитной индукции в воздушном зазоре (тл). Э. д. с. на зажимах генератора постоянного тока определяется величиной э. д. с. одной параллельной ветви, что видно из схемы параллельных ветвей.

Если число проводников обмотки якоря обозначим через N, а число параллельных ветвей обмотки якоря

через 2а, то число проводников в одной параллельной вет-

ви будет равно 2~. Тогда средняя э. д. с, индуктируемая в обмотке якоря машины постоянного тока Ея, составит

Ея = е(

ср. пр 2

lvBc

Р 2а

Так как на заводском щитке электрических машин обозначают число оборотов якоря в минуту, а не линейную скорость провода обмотки якоря, заменим линейную скорость

Рис. 31. Площадь под полю-с0м„через которую проходит магнитный поток.

60

где D - диаметр якоря (м);

п - число оборотов якоря в минуту. Так как яБ = 2pt,

2рхп , v = -~ м[сек.

Найденное нами значение v подставим в формулу э- Д- с- . пп N

9JpnrE -

Произведение xl представляет собой площадь, через которую проходит магнитный поток Ф (рис. 31), а если эту площадь умножить на Вор, то мы получим значение полезного магнитного потока Ф одной пары полюсов машины

х1Вср=Ф(вб).