Устройство обмотки якоря электрических машин
Обмотка машины постоянного тока состоит из одинаковых частей, называемых секциями. На рис. 8-8 представлена одна секция, состоящая из одного витка (W = 1), вторая — из двух витков (W = 2),
Число витков в секции может быть и большим. Начало и конец каждой секции припаиваются к петушкам двух коллекторных пластин, находящихся рядом или на некотором расстоянии друг от друга.
Так как конец каждой секции и начало следующей за ней секции припаиваются к одной коллекторной пластине, то образуется замкнутая обмотка.
Боковые части секции (рис 8-8) лежат в пазах. При вращении в них наводится э. д. с, почему они и называются активными сторонами секции.
Остальные части секций лежат на торцах якоря, вне пазов. Они называются лобовыми частями и в них э. д. с. не наводится.
Рис. 8-8. Секция обмотки якоря.
Активные стороны лежат в пазах в два слоя: нечетные сверху, а четные снизу, у дна паза. Цифры на рис. 8-8 обозначают номер паза, а буквы, стоящие рядом, — слой: верхний (в) и нижний (н).
Упрощенная схема обмотки якоря, составленная из секций, показана на рис. 8-9. Число витков в секции принято равным единице.
Активные стороны, лежащие в пазах, идущие от зрителя за плоскость рисунка, изображены кружками, а лобовые части — сплошными линиями на лицевой стороне торца якоря и пунктиром на торце за плоскостью рисунка.
Таким образом, из коллекторной пластины № 1 провод идет в верхний слой паза 7,затем по невидимому торцу (пунктир) в нижний слой паза 4 и из него в коллекторную пластину № 2.
Из коллекторной пластины № 2 провод идет в верхний слой паза 2 и т. д. После полного обхода якоря обмотка замыкается на себя у коллекторной пластины № 1.
Если обмотка якоря вращается по направлению, указанному на рис: 8-9, то в активных частях ее проводов появятся э. д. с, направление которых определено правилом правой руки.
В каждой секции наводится э. д. с.
е = Ем sin ωt
(рис. 5-2) и естественно, что сумма их всех в замкнутой на себя обмотке равна нулю.
Однако при обходе всей обмотки можно заметить, что в одной части проводов э. д. с, имеют одно направление, в другой части — противоположное.
Это указывает на наличие двух параллельных ветвей обмотки.
Рис. 8-9. Схема обмотки якоря.
На рис. 8-10 показано, как образуются параллельные ветви между коллекторными пластинами 1 и 4. Как и ранее, цифры на рисунке обозначают номер паза, а буквы рядом слой — верхний (в) или нижний (н).
Оказывается, что коллекторная пластина 4 является точкой высшего, а коллекторная пластина 1 — низшего потенциала. На эти места и ставятся щетки.
На рис. 8-9 щетки показаны условно расположенными внутри коллектора, в действительности же они всегда расположены на его наружной поверхности.
В момент времени, соответствующий положению якоря, показанного на рис. 8-9, между щетками будет действовать разность потенциалов, равная напряжению машины
U = e1 + e2 + e3 = e6 + e5 + e4
Рис. 8-10. Упрощенное изображение схемы рис. 8-9
Можно заметить, что при повороте якоря на угол 60° величина напряжения U и полярность щеток сохраняется прежними, так как шестой паз займет место первого, первый — второго и т. д.
На схеме на рис. 8-10 секция (3в—6н) из верхней параллельной ветви переключится в нижнюю, а равноценная ей секция (3н—6в) переключится из нижней ветви в верхнюю.
Такое же положение будет и при повороте на любой угол, кратный 60°.
Однако при повороте якоря на угол, меньший чем 60°, положение будет несколько иное.
На рис 8-11 показано положение якоря при повороте на угол 30°, Лобовые части для простоты показаны только для секций (3в — 6н) и (3н 6в).
В этом положении указанные секции замкнуты щетками накоротко и, следовательно, исключены из параллельных ветвей обмотки якоря.
Напряжение машины теперь определяется суммой э. д. с
U = e1 + e2 = e4 + e5
а сами e1 и е2 будут иметь другие мгновенные значения, чем при первом положении якоря.
Очевидно, напряжение будет меньше, чем при положении якоря, представленном на рис. 8-10.
При вращении машины ее напряжение будет непрерывно колебаться в некоторых пределах
Uмакс ≥ U ≥ Uмин
Рис 8-11. Расположение обмотки при повороте якоря на 30° (сравнить рис. 8-9).
Чем больше секций включено в параллельную ветвь, тем меньше величина пульсаций напряжения U. В современных машинах пульсации настолько малы, что напряжение считают постоянным.
Геометрической нейтралью машины называется плоскость, проходящая через ось вала машины и делящая расстояние между полюсами пополам.
Электродвижущая сила, наводимая в секции обмотки, проходящей через геометрическую нейтраль, равна нулю или очень мала.
В этот момент времени и происходит замыкание секции щеткой накоротко. О процессах, происходящих при переключении секций из одной параллельной ветви в другую.
Статья на тему Устройство обмотки якоря