Секция обмотки якоря. Первый частичный шаг

Секции являются основным элементом обмотки якоря. Из них непосредственно формируется эта обмотка. На рис. 2.1, а представлена секция обмотки якоря, состоящаяв общем случае из одного или нескольких последовательно соединенных витков. Обычно все секции имеют одинаковое число витков. Секция имеет активные стороны 1, которые расположены в пазах, т. е. находятся в зоне магнитного поля возбуждения,в них при работе машины происходит преобразование энергии. Активные стороны соединяются между собой лобовыми частями 2, расположенными по торцам пакета стали якоря, т.е. вне магнитного поля возбуждения, непосредственно в процессе преобразования энергии лобовые части не участвуют. С помощью выводов 3 секция присоединятся к коллекторным пластинам 4.

Секция характеризуется шириной, которая обозначается и называется первым частичным шагом,определяющим расстояние между активными сторонами секции. Секции в машинах постоянного тока укладываются в пазы якоря всегда в два слоя (рис. 2.2), т. е. якорные обмоткиявляются двухслойными. Такое взаимное расположение секций обеспечиваетих симметрию относительно магнитного поля и равенство всех электрических параметров секций.

Рис.2.1

Левая активная сторона секции называется начальной, а правая – конечной. Начальная активная сторона секции размещается на дне одного паза, а ее конечная активная сторона – в верхней половине другого паза.

При таком способе укладки секций обмотки якоря в пазы все секции обмотки оказываются в одинаковых условиях, обеспечивая симметрию обмотки.

Для удобства первый частичный шаг измеряется числом зубцов, расположенных между пазами, вкоторыхрасположеныактивные стороны однойсекции. Так, например, на рис. 2.2 первый частичный =3.

Полюсный шаг (полюсное деление) якоря также измеряется числом зубцов, приходящихся на одно полюсное деление якоря, и определяется выражением

. (2.1)

В выражении (2.1) представляет собой число зубцов (пазов) якоря.

В соответствии с законом электромагнитной индукции ЭДС, индуцируемая в замкнутом контуре (в данном случае в секции обмотки якоря) пропорциональна магнитному потоку, пронизывающему этот контур (секцию). Применительно к обмотке якоря значение этого магнитного потока будет определяться шириной секции или первым частичным шагом. Для получения в секции наибольшей ЭДС при прочих равных условиях ширина секции выбирается равной полюсному шагу якоря .

На рис. 2.1,б представлены кривая распределения нормальной составляющей магнитной индукции поля возбужденияв воздушном зазоре на поверхности якоря машины постоянного тока и три секции обмотки якоря 1,2 и 3 разной ширины. Секция 1 имеет первый частичный шаг < , для секции 2 = , а для секции 3 > . Площадь кривой определяет магнитный поток возбуждения, приходящийся на одно полюсное деление.

Из рис. 2.1 видно, что секция 2 пронизывается полным магнитным потоком полюса, следовательно, в ней будет индуцироваться наибольшая ЭДС, в то время как магнитный поток через секцию 1 будет меньше на величину, пропорциональную заштрихованной площади , а магнитный поток через секцию 3 также будет меньше на величину, пропорциональную заштрихованной площади . По этой причине ЭДС секций 1 и 3 окажется меньше ЭДС секции 2. Секция 2, для которой = , называется секцией с диаметральным шагом, соответственно, секция 1 ( < ) имеет укороченный шаг, а секция 3 ( > ) – увеличенный.

Таким образом, в общем случае первый частичный шаг будет определяться выражением

. (2.2)

Отношение /2pможет оказаться числом дробным, а так как по определению должно быть обязательно целым числом, то в правой части выражения (2.2) добавляется правильная дробь , обеспечивающая целое значение числа . В выражении (2.2) выбирается, как правило, знак «–», так как обмотка с укороченным шагом < имеет меньшую длину лобовых частей, а значит, будет иметь меньшее сопротивление и, соответственно, меньшие электрические потери, и КПД машины в целом повысится. При этом сокращается расход медного провода,уменьшая массу машиныи,соответственно,ее стоимость.Таким образом, от шага обмотки существенно зависят технические и экономические показатели качества электрической машины.

В простейшем случае в каждом пазу якоря размещаются активные стороны двух различных секций (рис. 2.3,а). При значительном числе секций обмотки якоря в каждом пазу по технологическим соображениям может укладываться не две, а четыре (рис. 2.3,б) или даже шесть активных сторон (рис. 2.3,в). Это дает возможность объединять 2, 3 или 4 секции в одну деталь с общей изоляцией и укладывать их в паз как единое целое, упрощая процедуру выполнения обмотки якоря.

Якорные обмотки машин постоянного тока в зависимости от схемы соединения секций между собой подразделяются на петлевые, волновые и комбинированные.Петлевые и волновые обмотки могут быть простыми и сложными, а сложные обмотки, в свою очередь,подразделяются на однократно и многократнозамкнутые.