§ 106. Обмотки якорей машин постоянного тока

Как было указано выше, обмотки якорей машин постоянного тока изготовляют из изолированных медных проводов, а в машинах больших мощностей — из шин прямоугольного поперечного сечения; обмотки выполняют замкнутыми. При изготовлении обмоток из шин прямоугольного поперечного сечения их делают стержневыми и каждая секция может состоять из двух активных проводов (одновитковая секция).
Из изолированного медного провода секции обмоток изготовляют в виде катушек с определенным числом витков (многовитковые секции).
В машинах постоянного тока исключительное применение находят двухслойные обмотки, у которых в пазах якоря активные части секций размещаются в два слоя.
Каждая секция обмотки состоит из двух активных сторон, находящихся друг от друга на расстоянии, близком к полюсному делению т, т. е. расстоянию между сердечниками соседних разноименных полюсов. При таком расстоянии между активными проводниками (шаге обмотки) э. д. с., индуктированные в этих проводниках, будут направлены в одну сторону при обходе секции и э. д. с. секции будет иметь наибольшее значение, так как э. д. с. ее активных сторон складываются (рис. 147). Одна активная часть секции находится в верхнем слое паза, другая — в нижнем. В развернутых схемах обмоток активные стороны, лежащие в верхнем слое паза, изображаются сплошной линией, а стороны нижнего слоя — пунктирной. Концы секции соединяются как с другими секциями обмотки, так и с коллекторными пластинами.

Секции, образующие обмотки, соединяются между собой так, чтобы индуктированные в них э. д. с. были направлены согласно, т. е. в одну сторону. Для этого начальные (или конечные) проводники последовательно соединенных секций должны находиться в любой момент под полюсами одинаковой полярности.
В зависимости от порядка соединения секций друг с другом обмотки могут быть параллельными (петлевыми) и последовательными (волновыми).
На рис. 148 показана (толстой линией), одновитковая и многовитковая секция параллельной обмотки, состоящая из активной части верхнего слоя паза 1 и нижнего слоя паза 1 + у_x. В этих обмотках последовательно соединяются между собой секции, начальные (и конечные) активные стороны которых находятся под одним полюсом в расположенных рядом пазах. Таким образом, концы секций параллельной обмотки присоединяются к двум соседним коллекторным пластинам (1 и 2), причем в многовитковых секциях к пластине 1 подключается начало первого витка, а к пластине 2 — конец последнего витка, соединяемый с началом следующей секции. Любая коллекторная пластина (например, 1) соединяется с двумя активными проводами, в каждом из которых протекает ток одной параллельной ветви обмотки i_я, так что между двумя щетками различной полярности обмотка образует две параллельные ветви.

При параллельных обмотках число щеток должно быть всегда равно числу полюсов 2р и, следовательно, число параллельных ветвей 2а в этих обмотках равно числу полюсов.
При большом числе полюсов параллельная обмотка образует много параллельных ветвей, что дает возможность уменьшить ток в одной ветви и уменьшает поперечное сечение провода обмотки.
При параллельной обмотке число щеток всегда равно числу полюсов.
В последовательных, обмотках начальные (конечные) активные проводники секций находятся под различными полюсами одинаковой полярности (рис. 149).

При обходе схемы обмотки, начиная с верхнего проводника n, мы получим первую секцию, активные стороны которой находятся под полюсами N₁ и s₁ (секция на схеме изображена толстой линией). Активные стороны второй секции, последовательно соединенной с первой, находятся под полюсами N₂ — S₂, третьей секции — под полюсами N₃ и S₃ и т. д. После полного обхода окружности якоря придем в верхний проводник пары n — 1, лежащей рядом (лучше слева) с проводником пары n, от которого начали обход обмотки. Последовательно с верхним проводником пары n — 1 включим проводники, лежащие под полюсами S₁, N₂, S₂, и т. д., пока вновь не обойдем окружность якоря и не придем к проводнику, лежащему рядом с проводником n — 1. После этого совершается новый обход проводников по схеме обмотки и т. д., пока все проводники не окажутся включенными в замкнутую цепь.
Вне зависимости от числа полюсов простая последовательная обмотка образует две параллельные ветви, т. е. 2а = 2. Поэтому при любом числе полюсов машина может иметь только две щетки, если обмотка якоря последовательная, причем эти щетки должны помещаться на расстоянии части окружности коллектора (например, при р = 2 расстояние между щетками должно быть равно четверти окружности коллектора). Это дает возможность делать доступной для осмотра не всю окружность коллектора, а только часть ее.
Наличие только двух параллельных ветвей свидетельствует о том, что в каждой ветви последовательно соединяется большое число активных проводов и э. д. с. машины может иметь большое значение. Поэтому последовательные обмотки находят применение для машины высокого напряжения.