Обмотка якоря машины постоянного тока представляет собой замкнутую систему изолированных проводников, определенным образом уложенных в пазы сердечника якоря и присоединенных к коллектору. К обмотке якоря предъявляются ряд требований. Она должна обеспечить получение необходимой ЭДС, прохождения тока номинальной величины и безыскровую работу щеточного контакта. При этом она должна иметь достаточную электрическую, термическую и механическую прочность, обеспечивать возможно меньший расход материалов, максимальное значение КПД.
Обмотка якоря состоит из отдельных элементов–секций. Секция – это часть обмотки, содержащая один или несколько витков и присоединенная к двум коллекторным пластинам. Несколько секций скрепленных между собой для удобства укладки в пазы якоря образуют катушку. Секции в виде катушек являются основным конструктивным элементом при образовании якорной обмотки. Они укладываются в пазы в два слоя так чтобы левые стороны секций лежали в верхней части паза, а правые – в нижней. Такая обмотка носит название двухслойной (рисунок 1.11).
Рисунок 1.11
Части секций, лежащие в пазу, называются активными сторонами секции, они находятся в магнитном поле главных полюсов и при вращении якоря в них индуктируется ЭДС. Части секции, находящиеся вне пазов, называются лобовыми частями. Они находятся вне основного магнитного потока и ЭДС в них не индуктируется.
Верхняя сторона одной секции и нижняя сторона другой, уложенные в одном пазу, образуют так называемый элементарный паз (обозначается zэ). В реальном пазу может располагаться несколько элементарных пазов, их число равно числу секций в катушке. На рисунке 1.12, а показан разрез элементарного паза и разрез паза (рисунок 1.12,б), который имеет Us=2 элементарных паза.
Так как секция имеет два активные стороны, то каждой секции в обмотке соответствуют один элементарный паз. Концы секции присоединяются к коллекторным пластинам, при этом к каждой пластине присоединяют конец одной секции и начало следующей, в результате чего все секции соединяются последовательно и на каждую секцию приходится одна коллекторная пластина (рисунок 1.13).
Чтобы ЭДС, индуктируемые в активных сторонах секции, складывались и величина суммарной ЭДС секции при этом была наибольшей, необходимо секцию располагать в пазах сердечника так, чтобы ширина ее была равна или незначительно отличалась от полюсного деления ?. При этом с секцией будет сцепляться полный поток полюсов и ЭДС в ней будет достирать максимального значения. Для характеристики обмотки необходимо знать, как расположены в магнитном поле ее секции и как соединены они между собой. Это указывается на развернутой схеме обмотки. На этой схеме цилиндрические поверхности якоря и коллектора, разрезанные вдоль оси машины в любом месте, развертывают на плоскость и представляют прямоугольниками. Диаметр коллектора условно принимается равным диаметру якоря. Пазы якоря и все соединения проводников изображают отрезками прямых линий. Секции для простоты изображаются всегда одновитковыми (Wc =1). Активные стороны секций, находящиеся в нижнем слое паза,
черчивают пунктиром. Для расчета, составлений схем и монтажа обмотки испопользуются понятия шагов обмотки. Расстояние между двумя активными сторонами секции, определяющие ее ширину (рисунок 1.14), называется первым частичным шагом обмотки y1. Расстояние между правой активной стороной секции и левой активной стороной последующей секции называется вторичным частичным шагом обмотки y2.
Рисунок 1.14
Расстояние между началами двух последовательно соединенных секций называется результирующим шагом обмотки y. Шаги y1, y2, y измеряются обычно числом элементарных пазов. Расстояние между коллекторными пластинами, к которым присоединяются начало и конец секции, измеренное числом коллекторных пластин, называется шагом обмотки по коллектору yк. Так как начало следующей секции присоединяется к концу предыдущей, то yк равен числу коллекторных делений между началом одной секции и началом следующей. По якорю это соответствует результирующему шагу y. Таким образом, ход обмотки по коллектору соответствует ходу обмотки по якорю. Это обеспечивает выполнение симметричной обмотки и справедливо для всех типов обмотки якоря.
По внешнему очертанию контуров, образуемых последовательно соединенными секциями, различают петлевые, волновые и комбинированные.
