Простая петлевая обмотка.
Простой петлевая обмотка называется в том случае, если ее результирующий шаг у=± 1. Это означает, что начальные стороны двух соседних по ходу обмотки секций отстоят на один элементарный паз, а концы каждой секции присоединяются к соседним коллекторным пластинам, поскольку ук=у=1.
Расчет шагов петлевых обмоток ведут в такой последовательности. Сначала рассчитывают первый частичный шаг. Поскольку им определяется ширина секции, то, сообразуясь с законом наибольшей э.д.с., следует брать
(329)
Появление величины е объясняется следующим образом. Zэл, деленное без остатка на 2р, строго соответствует полюсному делению, выраженному числом элементарных пазов, то есть в этом случае полностью выполняется условие получения наибольшей э.д.с. Но у1 по смыслу должно быть числом целым, и ±е является той дробной величиной, которая при конкретных значениях Z3a и 2р делает у\ целым; при ефО г/igs т. Предпочтительно брать е со знаком минус, так как в этом случае у 1<т и несколько сокращается длина лобовых соединений.
После расчета у1 с учетом выражения (325) определяется второй частичный шаг простой петлевой обмотки
и, наконец, согласно равенству (328), ук =у.
Рассмотрим конкретный пример обмотки, в процессе выполнения которого уясним образование схемы обмотки и выявим некоторые ее свойства, в том числе основное — присущее ей число параллельных ветвей 2а.
При выполнении обмотки предварительно составляют таблицу, в которой записывают, в каком порядке следует соединять секционные стороны, образуя сами секции и соединения между ними. Секционным сторонам присваивают номера тех элементарных пазов, в которых они лежат. Таблицу составляют по известным значениям шагов, исходя из условно начального элементарного паза и прибавляя к номеру этого паза значение первого частичного шага, затем выполняя второй частичный шаг, снова первый и т. д., имея при этом в виду, что стороны каждой секции располагаются в разных слоях — верхнем и нижнем.
Наглядное представление о последовательном соединении секций и присоединении их к коллектору дает схема-развертка, приведенная на рисунке 270, в нашем случае выполненная в соответствии с таблицей 10. Секционные стороны, лежащие в верхнем слое паза, принято изображать сплошными линиями, в нижнем — пунктирными, вынося последние несколько вправо от первых. Нанесенные на схеме-развертке полюса разделяют рисунок на части, соответствующие полюсным делениям.
На рисунке 270 номера элементарных пазов проставлены слева от секционных сторон, лежащих в этих пазах. Номер секции определяется номером элементарного паза, в котором лежит верхняя сторона секции. Коллекторным пластинам присвоен номер той секции, с началом которой соединена эта пластина.
Проследим порядок выполнения обмотки, изображенной на рисунке 270. Начальная сторона первой секции, лежащая в верхнем слое элементарного паза 1, присоединена к коллекторной пластине 1. Смещаясь на первый частичный шаг (у1 = 4), вторая сторона первой секции уложена в нижнем слое элементарного паза 5, конец секции в соответствии с коллекторным шагом (ук=1) присоединен к коллекторной пластине 2, откуда берет начало следующая (вторая) секция. Ее стороны лежат в верхнем слое элементарного паза 2 (поскольку у2== 3) и в нижнем слое элементарного паза 6, конец секции присоединен к коллекторной пластине 3, откуда берет начало следующая секция, и т. д.
Рис. 270. Развернутая схема простой петлевой обмотки.
Следя при выполнении схемы за направлением э. д. с., возникающих в секциях, можно установить узловые точки, в которых э. д. с. расходятся или сходятся. Это будут точки токораздела, определяющие соответственно начало или конец параллельной ветви, места, где должны быть установлены щеточные болты (щетки). Через каждый щеточный болт простой петлевой обмотки протекают токи двух параллельных ветвей. Верхние стороны секций каждой параллельной ветви находятся под одним полюсом, а нижние — под другим. Таким образом, обмотка на рисунке 270 имеет четыре параллельных ветви, а в общем случае простая петлевая обмотка содержит параллельных ветвей
2 а = 2р. (330)
Из рисунка 270 видно, что некоторые секции оказались замкнутыми накоротко щетками (секции со сторонами 17в — 3н и 8в—12н, показаны утолщенными линиями). Этого избежать не удается, но такие секции своими сторонами должны лежать в нейтральных зонах. Тогда наводимые в них э. д. с. практически равны нулю.
В общем виде число параллельных ветвей, которое получается при выполнении простой петлевой обмотки, может быть определено из следующих рассуждений.
Начало каждой новой секции смещено в магнитном поле на один элементарный паз по отношению к предшествующей секции. Между тем начало новой параллельной ветви будет после того, как в процессе постепенного смещения в магнитном поле начал следующих друг за другом по ходу обмотки секций произойдет общее смещение на полюсное деление, которое в числе элементарных пазов выражается отношением
.
Следовательно, число секций, которое войдет в одну параллельную ветвь, будет следующим:
Тогда число параллельных ветвей
(331)
где Zэл=S — общему числу секций машины.
Простая петлевая обмотка выполнима при любом числе секций
S(К). Желательно, чтобы — было целым нечетным числом.
Тогда одна половина перекрытых щетками секций имеет относительно их одно положение, а вторая — другое, сдвинутое по отношению к первым на половину коллекторного деления (рис. 270). Это сокращает время, в течение которого одновременно проходят коммутацию секции, стороны которых лежат в одном элементарном пазу. Следовательно, уменьшается э. д. с. взаимоиндукции в коммутируемых секциях, что благоприятно сказывается на процессе коммутации.
Сложная петлевая обмотка.
Рис. 271. Элементы сложной (т=2) петлевой обмотки.
Сложной петлевая обмотка называется в том случае, если ее результирующий шаг у—±т, где т — целое число, равное двум или больше. Первый частичный шаг по-прежнему определяется по выражению (329). Второй частичный шаг
Шаг по коллектору
Сложную петлевую обмотку следует рассматривать как состоящую из т простых, уложенных на одном якоре. Секционные стороны и коллекторные пластины одной простой обмотки (условно первой) раздвигают, чтобы разместить между ними секционные стороны и коллекторные пластины других т—1 обмоток (рис. 271). Каждую простую обмотку выполняют так, как это было изложено выше. Ширину щетки берут не менее ширины т коллекторных пластин, так как образующиеся простые петлевые обмотки включаются параллельно друг другу именно щеткой.
Поскольку каждая простая петлевая обмотка имеет 2а=2р, то число параллельных ветвей сложной петлевой обмотки
2а = 2 рт. (332)
По условиям коммутации силу тока в одной параллельной ветви ограничивают. Отсюда возникает необходимость в машинах со сложными петлевыми обмотками. Когда число полюсов, определяемое мощностью машины, скоростью вращения, меньше требуемого числа параллельных ветвей, то последнее число можно увеличить при переходе на сложную петлевую обмотку. Сложные петлевые обмотки применяются в машинах низкого напряжения (для гальванопластики, электросварки и т. п.); т обычно бывает не больше двух.
Если Zэл и у имеют общий наибольший делитель s, то обмотка s-кратно замкнутая. Если Zэл и у — числа взаимно простые, то т обмоток непрерывно переходят одна в другую и обмотка будет однократно замкнутой.
