Площадь сечения катушки, перпендикулярного к направлению обмоточных проводов, непосредственно занятая обмоточными проводами, называется обмоточным пространством катушки (рис. 8.6) и равно
(8.1) где h — высота обмоточного пространства; а — ширина обмоточного пространства.
Если Dвн — внутренний диаметр обмотки катушки, а Dнар — ее наружный диаметр, то
(8-2)
Обычно рекомендуется соотношение высоты обмоточного пространства к его ширине h/a=(2-6), но это соотношение не является обязательным.
Использование обмоточного пространства будет тем лучше, чем большая часть его заполнена чистой медью. Эта величина характеризуется коэффициентом заполнения катушки по меди, который равен отношению площади, занятой медью, к площади обмоточного пространства:
(8.3)
Поскольку в качестве обмоточного провода в большинстве случаев применяется провод круглого сечения, то сечение меди одного провода q=πd2/4, где d — диаметр медной жилы провода; площадь катушки, занятая медью, если катушка имеет w витков, SM= (nd2/4)w.
Рис. 8.6. Обмоточное пространство катушки и укладка обмоточного провода:
а — рядовая; б — шахматная
Подставляя это выражение в (8.3) и учитывая (8.1), получим
(8.4)
Совершенно очевидно, что значение коэффициента заполнения по меди желательно иметь наибольшим. Величина коэффициента заполнения по меди зависит от следующих факторов:
- профиля медной жилы. Обмотка катушки, выполненная из прямоугольного обмоточного провода, будет иметь более высокое значение kз.м, так как прямоугольный провод можно уложить более плотно, чем круглый;
- толщины изоляции обмоточного провода. Чем толще изоляция, тем меньшую площадь занимает медь и тем ниже значение kз.м. Обычно принимается: для обмоточных проводов с эмалевой изоляцией kз.м.= (0,45-0,55); для проводов с изоляцией из пряжи и с комбинированной изоляцией kз.м=(0,28-0,35);
- сечения обмоточного провода. Чем больше сечение, тем выше значение kэ.м. Это объясняется не только тем, что провод крупного сечения можно уложить более плотно, но и тем, что радиальная толщина изоляции меняется незначительно при изменении диаметра провода, и для тонких проводов по отношению к сечению меди занимает большую площадь;
- способа намотки. Различают три способа намотки: рядовая (рис. 8.6, а), когда витки одного слоя располагаются достаточно плотно друг к другу и находятся точно над витками предыдущего слоя — наиболее распространенный способ; шахматная (рис. 8.6,б), когда витки слоя расположены в промежутках между витками предыдущего слоя — способ очень трудоемкий в изготовлении; когда витки хотя и расположены слоями, но точной укладки их не производится — применяется в катушках с большим числом витков из провода малого диаметра (0,14-0,3 мм).
В зависимости от способа намотки меняется ее плотность, а следовательно, меняется и значение kз.м. Наибольшую плотность и наибольшее значение kз.м. имеет шахматная обмотка, но из-за большой трудоемкости она почти не применяется. Наименьшую плотность и наименьшее значение kз.м. имеет дикая намотка, поскольку выполнить рядовую намотку при очень малых диаметрах обмоточного провода практически невозможно из-за огромной трудоемкости.
Величиной, характеризующей плотность намотки и возможность ее изготовления, является обмоточный коэффициент заполнения
(8.5)
В зависимости от способа намотки значение обмоточного коэффициента заполнения следующее: дикая обмотка kз.об.=0,6-0,75; рядовая обмотка kз.об.= 0,75-0,85; шахматная обмотка kз.об.=0,85 -0,95. При очень тщательной укладке витков достаточно большого диаметра (больше 1 мм) при рядовой, обмотке можно получить kз.об.=0,9-0,95. Обмоточный коэффициент заполнения при выполнении обмотки из меди прямоугольного сечения kз.об.=0,94-0,93.
