1.3.5 Сложная волновая обмотка

Сложная волновая обмотка состоит из m простых волновых обмоток, уложенных на одном якоре. После первого обхода якоря и коллектора переходят к коллекторной пластин, отстающей от исход­ной на m коллекторных делений. Следовательно,

.

Остальные шаги рассчитываются аналогично простой волновой обмот­ке. Ширина щеток, как и в сложной петлевой обмотке, берется та­кой, чтобы каждая щетка одновременно перекрывала не менее m коллекторных пластин. Так как каждая простая волновая обмотка имеет две параллельные ветви, то сложная волновая обмотка будет иметь в m раз больше т.е. 2а = 2m .

Комбинированная обмотка (лягушечья) представляет собой сочетание простой петлевой и сложной волновой обмоток, уложенных в одни и те же пазы и присоединенных в общему коллектору. При этом обе обмотки должны состоять из одинакового числа секций и параллель­ных ветвей 2а_п = 2р = 2а_в = 2m.

Секция и принцип образования комбинированной обмотки показан на рисунке 1.23. Эти обмотки применяются в машинах большой мощности с тяжелыми условиями работы.

Рисунок 1.23

1.4. Электродвижущая сила якоря и электромагнитный момент

В соответствии с законом электромагнитной индукции в каж­дом отдельном проводнике обмотки якоря независимо от режима ра­боты машины, индуктируется ЭДС

,

(1.8)

где е_x – ЭДС произвольно взятого проводника обмотки якоря;

B _x – магнитная индукция в месте размещения данного провод­ника;

L– длина якоря;

V – линейная скорость движения проводника.

Р

Рисунок 1.24

аспределение индукции в воздушном зазоре на одном полюсном делении τ имеет примерно трапециидальный характер (рисунок 1.24), поэтому для определения ЭДС удобно воспользоваться средним зна­чением магнитной индукции, приняв его равным высоте прямоуголь­ника АВ´С´Д с основанием τ, площадь которого равна площади фигу­ры АВСД (см. рисунок 1.24)

.

(1.9)

Тогда среднее значение ЭДС, индуктируемой в одном проводнике равно

.

(1.10)

Обмотка якоря состоит из N проводников, однако, как было пока­зано выше, ЭДС обмотки на зажимах якоря равна ЭДС одной параллельной ветви, в которую входит N/2a последовательно сое­диненных проводников. Поэтому ЭДС обмотки якоря

,

(1.11)

где – линейная скорость вращающегося якоря;

n – частота вращения якоря, об/мин;

Д_а –диаметр якоря.

Длину окружности якоря можно выразить .Тогда

.

(1.12)

Подставив значение V в формулу для ЭДС получим

.

(1.13)

Здесь произведение l·τ=S представляет собой площадь, которую пронизывает магнитный поток Ф под одним полюсом. Поэтому .Следовательно, ,

где – для данной машины есть величина постоянная.

Отсюда

(1.14)

Таким образом, ЭДС машины, индуктируемая в проводниках обмотки якоря зависит от магнитного потока и частоты вращения якоря. Изменяя их, можно изменять величину ЭДС.

В соответствии с законом электромагнитных сил на каждый отдельный проводник обмотки якоря независимо от режима работы машины действует сила равная

,

(1.15)

где f_x – сила действующая на произвольно взятый проводник обмотки якоря;

B_x – магнитная индукция в месте размещения данного проводника;

L – длина активной стороны проводника якоря;

i_a– ток секции якоря.

Сила f_x создает на валу машины момент, который равен

.

1.16)

В реальной машине под каждым полисом находится N/2p провод­ников, поэтому общий момент будет равен сумме всех моментов, создаваемых каждым проводником под полюсом умноженным на число полюсов 2р

.

(1.17)

При достаточно большом числе проводников величина суммы равна среднему значению индукции B_ср, умноженному на число проводников под одним полюсным делением

,

(1.18)

где по аналогии с ЭДС

.	(1.19)
Кроме того, известно, что .	(1.20)

Подставим выражение (1.18) и (1.20) в формулу (1.17)

.

В этом выражении можно заменить и , откуда .

Тогда момент машины будет

,	(1.21)
где – для данной машины величина постоянная, зависящая от конструкции. Следовательно .	(1.22)

Таким образом, из полученного выражения видим, что электромагнит­ный момент машины постоянного тока зависит от тока в якоре, магнитного потока и постоянной величины С_м.