Волновые обмотки якоря — ключевой элемент электрического двигателя, обеспечивающий эффективную работу и максимальную энергоэффективность

В работе электрических двигателей постоянного тока волновые обмотки якоря играют важную роль. Они представляют собой спиралевидные проводники, которые расположены вдоль магнитного поля. Щетки, проводящие электрический ток в обмотку, соприкасаются с этими проводниками, обеспечивая передачу энергии. Если волновая обмотка состоит из двух или более петлевых обмоток, то они могут быть соединены друг с другом либо быть изолированными.

В большинстве случаев волновые обмотки якоря имеют простую форму. Каждая обмотка представляет собой некоторое число петлевых проводников, уложенных в пластину. Например, волновая обмотка может иметь вид развернутой спирали или скрученной плоскости. Такая форма организации обмоток обеспечивает параллельную комбинированную схему, в которой все обмотки соединены с уравнительным проводником.

Волновые обмотки якоря имеют ряд особенностей. Во-первых, они расположены вдоль оси обмоток, что позволяет им создавать волновые постоянные магнитные поля вокруг главных полюсов. Во-вторых, волновая обмотка может иметь несколько секций, что создает частичный характер обмотки и показывает симметрию поля. В-третьих, волновая обмотка может состоять как из простых, так и из сложных волновых пластин.

Сложная петлевая обмотка

В петлевой обмотке обычно парой щеток соответствует каждая петлевая ветвь, поэтому числа пальцев на щетках должны быть равны числу петлей обмотки якоря. Если в одном ряде комбинированная обмотка сделана из одновитковыми иои полых пластин, то для выполнения петлевой обмотки используются развернутую форму этих пластин, при которой каждая из петель обмотки изначально расположена не на одной плоскости, а на нескольких плоскостях.

Следует отметить, что сложная петлевая обмотка якоря позволяет увеличить число петель на одной секции, и, следовательно, увеличить число обмоток якоря в целом. Это позволяет снизить электрические потери и улучшить эффективность работы машины.

В случае использования сложной петлевой обмотки волновые токи в каждой петле будут должны быть равны друг другу, что позволяет лучше распределить потоки и токи по всем секциям обмотки. При этом, сложная петлевая обмотка обеспечивает более равномерное распределение токов на поверхности якоря и более равномерное нагружение проводников обмотки.

• Сложная петлевая обмотка состоит из петлевых секций, уложенных на пластину;
• Каждая петлевая секция образует пару симметричных ветвей;
• В петлевой обмотке используется развернутая форма пластин;
• Сложная петлевая обмотка позволяет увеличить число обмоток;
• В петлевой обмотке волновые токи равны друг другу;
• Сложная петлевая обмотка обеспечивает более равномерное распределение токов на якоре.

№28. Обмотки якоря

Каждая правоходовая обмотка якоря машины состоит из нескольких волновых витков, каждая из которых имеет форму петлевой катушки. Обычно в обмотке якоря используются две такие витковые обмотки, которые выполнены в форме пластин с уравнительным числом витков. Каждая из этих витковых обмоток состоит из двух параллельных проводников, которые разделены между собой одной или несколькими пластинами с катушкой витком на каждую пластину. Витки каждой обмотки симметрично расположены относительно начала обмотки, чтобы обеспечить равномерное распределение токов по всей обмотке. В результате этого обмотка якоря имеет простую и понятную схему, и она может иметь более чем одну пару волновых витков.

Волновые обмотки якоря выполняют функцию согласования между коллекторными пластинами и якорной обмоткой. Они также могут быть использованы для увеличения числа волновых витков обмотки якоря, в зависимости от особенностей машины. В обмотке якоря волновые обмотки обычно расположены между коллекторными пластинами и щеточными пальцами. Волновые обмотки машины могут быть как одновитковыми, так и многовитковыми, в зависимости от числа пазов на коллекторе. Каждая волновая обмотка должна быть подключена к соответствующей ветви обмотки якоря, чтобы проходить через пару щеток. В результате этого обмотка якоря обеспечивает равномерное распределение напряжения и тока по всем ее ветвям.

Волновые обмотки являются частичной обмоткой якоря, но в качестве простых обмоток с равным числом витков они выполняют очень важную функцию в электромашине. Основное назначение волновых обмоток — обеспечение равномерного распределения тока и напряжения в обмотке якоря.

Простая петлевая обмотка

Форма петлевой обмотки должна обеспечивать непрерывный ход волновых токов вдоль всех секций якоря, начиная от коллекторных пластин и заканчивая верхней частью обмотки.

Волновая обмотка	Простая петлевая обмотка
Одна обмотка	Состоит из двумя обмотками
Токи в обмотке протекают в одном направлении	Токи в обмотке протекают в противоположных направлениях
Обмотка замнута, не имеет начала и конца	Обмотка имеет начало и конец

Простая петлевая обмотка состоит из двух обмоток, каждая из которых составляет половину витков.

При этом каждая обмотка протекает в противоположном направлении. Токи в нижней обмотке в каждом пальцевом витке идут вправо, а в верхней – влево.

Полюсной знак	Ток в петле
Верхний	Влево
Нижний	Вправо

Витки двух обмоток должны быть развернуты в противоположных направлениях, образуя сложную петлевую обмотку.

Простая петлевая обмотка показывающая, как витки уложены в обмотку, может иметь различное количество шагов, рассчитанных от начала одной обмотки до начала следующей.

В различных случаях петлевую обмотку можно выразить потоком волны на одной из ветвей обмотки и делением этого потока на число шагов, которое секция обмотки равно или меньше.

Простая петлевая обмотка обеспечивает более сложную и сложную схему обмотки. Каждая секция обмотки соединена с несколькими секциями якоря, чтобы управлять напряжением и делить поток и волновую обмотку на несколько частичных обмоток.

Обмотки якоря

В видно, что в обмотке якоря имеется две обмотки: простая и волновая. Простая обмотка обычно состоит из коллекторных петлей, которые образуются при делении волновой обмотки на несколько секций. Волновая обмотка состоит из ряда петлевых обмоток, которые образуются при разделении каждой секции на несколько петлевых пластин. Частичный поток волновых обмоток якорной обмотки направляется в верхнем пазу якоря и образует витки волновых обмоток.

Обмотки якоря могут быть уравнительными или неуравнительными. Уравнительная обмотка обычно выполнена параллельно основной якорной обмотке и имеет такое же число обмоток. Она служит для создания симметричного магнитного поля и уравновешивает поток между полюсом и коллекторными пластинами. Неуравнительная обмотка имеет разное число обмоток в каждой секции и не выполняет уравнительную функцию.

Одновитковые обмотки обмотки якоря образуют пару витков, которые развернуты и параллельно обмоткам якоря. Эти обмотки являются частью волновой обмотки и служат для создания дополнительного магнитного поля. Каждая обмотка одновитковой обмотки имеет свой собственный полюс и может использоваться для увеличения или уменьшения поля на определенной части якоря.

Волновые обмотки якоря часто используются в электромагнитных системах, таких как электрические двигатели и генераторы. Они обеспечивают более эффективное магнитное поле и улучшают производительность этих устройств. Кроме того, волновые обмотки якоря позволяют легче регулировать и контролировать магнитное поле и поток внутри якоря.

Сложная волновая обмотка

Чтобы выполнить сложную волновую обмотку, следует рассмотреть простую волновую обмотку в виде одного проводника, который образует ломаную линию в форме плоскости. Затем проведенные шаги размещаются на пластинах якоря, при этом пластины равномерно расположены и соединены соседней пластиной. Верхний проводник в каждой секции является обмоткой обычной волновой обмотки, а нижний проводник соединен с пластинами полюсов якоря.

Секции сложной волновой обмотки также получают свое название в зависимости от числа шагов в их обмотках. Например, в секциях может быть четыре шага, и они называются четырехшаговыми секциями. В такой секции токовое напряжение отображается в виде ломаной линии, показывающей направление токов в разных ветвях. Каждая ветвь является обмоткой со своими коллекторной и якорной щетками, которые расположены на соседней обмотке. Симметрия обмотки гарантирует, что знаки токов в каждой ветви всегда будут одинаковыми.

Сложная волновая обмотка имеет меньше секций, чем простая волновая обмотка, но эти секции содержат больше проводников. Это позволяет увеличить число полюсных щеток. Секции обмотки сложной волновой обмотки также могут быть уложены таким образом, чтобы образовать развернутую схему, в которой предусмотрено известное число частичных секций. Такая схема обмотки дает более равномерное распределение магнитного поля.

Простая волновая обмотка

Расположение проводников

Проводники простой волновой обмотки обычно лежат в секциях, имеющих форму петли. Каждая петлевая секция состоит из двух проводников, проложенных параллельно между собой и связанных на концах с помощью уравнительного проводника. Суммарное число петлевых секций в обмотке волновой обмотки равно числу пазов якоря, обозначаемому обычно символом «Z».

Работа простой волновой обмотки

В простой волновой обмотке токи, проходящие по проводникам каждой петлевой секции, имеют одинаковую величину и направление. Таким образом, обмотка простой волновой обмотки является сложной, состоящей из нескольких петлевых обмоток. При работе электрической машины петлевые обмотки создают магнитное поле, которое взаимодействует с проводами коллектора. Каждая петлевая обмотка образует отдельную ветвь обмотки, при этом все ветви соединены друг с другом и с коллекторными пластинами или щетками.

При движении тока по пластинам коллектора, магнитный поток, создаваемый каждой петлевой обмоткой, будет проходить через все пластины коллектора, расположенные в соседних секциях.

Симметрия простой волновой обмотки позволяет равномерно распределить напряжение между всеми петлевыми обмотками, обеспечивая стабильную работу электрической машины.

Комбинированная обмотка

В комбинированной обмотке секция с одновитковыми проводниками называется «петлевой обмоткой», а секция с пластинами — «пластинной обмоткой».

Петлевая обмотка

Петлевая обмотка представляет собой обмотку, в которой проводники соединены последовательно, образуя петли. Каждая петля содержит определенное число витков, откуда и произошло название обмотки.

При выполнении обмотки якоря комбинированной обмоткой петлевая обмотка обычно располагается на верхнем пазу якоря, а пластинная обмотка — на нижнем пазу. Такая обмотка позволяет увеличить число витков и тем самым повысить напряжение волновой обмотки.

Пластинная обмотка

Пластинная обмотка состоит из пластин меди или межпазового провода. Пластины соединены последовательно, образуя волновую форму.

В каждой секции пластинная обмотка может быть соединена параллельно или последовательно с другими секциями. Если пластинная обмотка соединяется параллельно с другой, то образуется «ветвь пластинной обмотки». Если же пластинная обмотка соединяется последовательно с другой, то образуется «соединение пластинных обмоток».

Комбинированная обмотка может быть сложной конструкции, в которой петлевая и пластинная обмотки соединены по сложной схеме. Расстояние между пластинами такой обмотки всегда меньше расстояния между петлями петлевой обмотки.

Комбинированная обмотка является более сложной и затратной по сравнению с простыми волновыми обмотками якоря. Однако, она позволяет достичь высокого напряжения волновой обмотки и улучшенных эксплуатационных характеристик машины.

Видео:

Принцип работы генератора переменного тока

Принцип работы генератора переменного тока by Halyk Smart 754,294 views 6 years ago 5 minutes, 35 seconds