Содержание

У машины постоянного тока наименее надежной частью является щеточно коллекторный узел
Устройство коллекторных машин постоянного тока
Устройство щеточно коллекторного перехода.
Достоинства и недостатки коллекторных машин постоянного тока.
Щёточно-коллекторный узел
Содержание
Недостатки
Примечание
См. также
Примечания
Ссылки
Смотреть что такое «Щёточно-коллекторный узел» в других словарях:
V2: 4.2. Машины постоянного тока
V2: 4.3. Асинхронные машины
V2: 4.4. Синхронные машины
V2: 5.1. Элементная база электронных устройств

У машины постоянного тока наименее надежной частью является щеточно коллекторный узел

1. Служит для связи обмоток якоря с внешней цепью.

2. Преобразует переменную ЭДС в якоре в постоянное напряжение на щетках, если машина работает в режиме генератора.

3. При работе в режиме двигателя осуществляет обратное преобразование для получения вращающего момента. При этом постоянное напряжение сети преобразуется в переменное на обмотках якоря.

4. Щетки делят обмотку якоря на параллельные ветви.

При вращении проводника в магнитном поле (рис. 3.36, а) ЭДС и ток в нем меняют свое направление (рис. 3.36, б). Наличие коллектора и щеток (рис. 3.37, а) позволяет выпрямить переменное напряжение, индуцируемое в проводниках обмотки якоря (рис. 3.37, б).

Рис. 3.36. Направление ЭДС во вращающемся проводнике

Рис. 3.37. К вопросу о назначении коллектора и щеток

на примере одного витка обмотки

Рис. 3.38. Упрощенная модель машины постоянного тока ( а), обмотка якоря ( б) и схема замещения обмотки якоря ( в)

Геометрическая нейтраль (ГН) – это линия, проходящая через центр якоря перпендикулярно оси основных полюсов.

Как видно из рис. 3.38, обмотка якоря делится щетками на параллельные ветви – верхнюю и нижнюю. В них индуцируются ЭДС соответственно Е _верхн и Е _нижн .

Смещение щеток с геометрической нейтрали вызывает уменьшение ЭДС. Снимаемая со щеток ЭДС .

, , .

Устройство коллекторных машин постоянного тока

Характерным признаком коллекторных машин является наличие у них коллектора — механического преобразователя переменного тока в постоянный и наоборот. Необходимость в таком преобразователе объясняется тем, что в обмотке якоря коллекторной машины должен протекать переменный ток, так как только в этом случае в машине происходит непрерывный процесс электромеханического преобразования энергии.

К коллекторным машинам постоянного тока относятся двигатель постоянного тока ДПТ и генератор постоянного тока ГПТ которые имеют одинаковую конструкцию и могут заменять друг друга то есть ДПТ может работать как ГПТ и наоборот. Разберем устройство коллекторных машин на примере двигателя постоянного тока.

Коллекторная машина постоянного тока состоит из:

Якоря (подвижная часть) который состоит из вала,обмотки якоря, коллектора, двух подшипников и сердечника. Сердечник — это цилиндр из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм покрытых электроизоляционным лаком. Такая сборная конструкция служит для уменьшения вихревых токов. В сердечнике есть пазы в которые вложены пазовые стороны обмотки якоря.
Статора (4) (неподвижной части) — станина, главные полюса с полюсными катушками(2,3).

Статор конструктивно может быть выполнен двух видов:

сборный — состоит из цельной тянутой трубы и прикреплённым к ней внутри полюсов. Сердечник полюса выполнен в виде стального бруска либо из шихтованных пластин 0,5 — 1 мм. Обмотка полюса намотана вокруг сердечника. Обмотки полюсов соединены между собой последовательно и образуют обмотку возбуждения которая при подключении к источнику постоянного тока создаёт магнитное поле в магнитной системе двигателя.
цельный шихтованный— применяется в машинах мощностью 600 Вт и более. Он состоит из из пакета пластин электротехнической стали сложной конфигурации толщиной 0,35 — 0,5 мм.

Устройство щеточно коллекторного перехода.

Наиболее сложным и ненадежным местом коллекторной машины является щеточно коллекторный переход который состоит из щеток (которые крепятся в щеткодержатели) и коллектора который состоит из набора коллекторных пластин трапецеидального сечения, разделенных миканитовыми прокладками. Пластины из меди и миканита удерживаются в сжатом состоянии за нижнюю часть, имеющую форму «ласточкина хвоста», посредством стальных конусных колец 1 (рис. 13.2). Выступающая вверх часть коллекторных пластин 6, называемая «петушок», служит для присоединения секций обмотки якоря к пластинам коллектора. Коллекторные пластины изолируют от конусных колец миканитовыми манжетами 3, а от втулки 5 — миканитовым изолирующим цилиндром 4. Поверхность медных пластин каллектора в процессе работы машины постепенно истирается щетками. Что бы при этом миканитовые прокладки не выступали над рабочей поверхностью медных пластин, что могло бы привести к нарушению электрического контакта коллектора со щетками, приходится периодически выполнять «продораживаные» коллектора. Эта операция состоит в том, что между рабочими поверхностями коллекторных пластин фрезеруют пазы (дорожки) на глубину до 1,5 мм (рис. 13.4).

Достоинства и недостатки коллекторных машин постоянного тока.

Электрические машины постоянного тока используют как в качестве генераторов, так и двигателей. Наибольшее применение имеют двигатели постоянного тока, диапазон мощности которых достаточно широк: от долей ватта (для привода устройств автоматики) до нескольких тысяч киловатт (для привода прокатных станов, шахтных подъемников и других крупных механизмов).

Двигатели постоянного тока широко используют для привода подъемных устройств в качестве крановых двигателей и привода транспортных средств, а также в качестве тяговых двигателей.

Основные достоинства двигателей постоянного тока по сравнению с бесколлекторными двигателями переменного тока — хорошие пусковые и регулировочные свойства, возможность получения частоты вращения более 3000 об/мин, а недостатки — относительно высокая стоимость, некоторая сложность в изготовлении, пониженная надежность. Эти недостатки машин постоянного тока обусловлены наличием в них щеточно-коплекторного узла, который к тому же является источником радиопомех и пожароопасности. Но, несмотря на отмеченные недостатки, двигатели постоянного тока в некоторых случаях пока незаменимы, так как обладают большой перегрузочной способностью, хорошими пусковыми и регулировочными свойствами.

Щёточно-коллекторный узел

Щёточно-коллекторный узел — узел электрической машины, обеспечивающий электрическое соединение цепи ротора с цепями, расположенными в неподвижной части машины. Состоит из коллектора (набора контактов, расположенных на роторе) и щёток (скользящих контактов, расположенных вне ротора и прижатых к коллектору).

В коллекторном электродвигателе щёточно-коллекторный узел одновременно выполняет две функции:

является датчиком углового положения ротора (датчик угла) со скользящими контактами и
переключателем направления тока со скользящими контактами в обмотках ротора в зависимости от углового положения ротора.

В бесколлекторных электродвигателях постоянного тока (вентильный электродвигатель) электронным аналогом щёточноколлекторного узла является датчик положения ротора и электронный переключатель направления тока в обмотках статора (инвертор).

В генераторах также одновременно выполняет две функции: является датчиком углового положения ротора со скользящими контактами и переключателем направления тока со скользящими контактами на токосъёмах (щётках) в зависимости от углового положения ротора, т. е. является механическим выпрямителем.

В бесколлекторных генераторах постоянного тока (синхронный генератор) обе функции — и датчика углового положения ротора (по направлению и величине ЭДС), и переключателя направления тока на выходных зажимах (по направлению и величине ЭДС) выполняет неуправляемый выпрямитель на диодах.

Кроме того, до середины ХХ в. широкое распространение имели механические выпрямители, т.е. коллекторы, которые вращались синхронными двигателями для выпрямления сетевого напряжения. Применялись для мощных потребителей, устанавливались на тяговых подстанциях железных дорог и, иногда, трамвая.

Содержание

Недостатки

Щёточно-коллекторный узел является одной из наименее надёжных частей электрических машин, поскольку скользящие контакты интенсивно изнашиваются от трения. Для профессионального электроинструмента, например, щётки являются расходным материалом. По этой причине с точки зрения надёжности предпочтительны двигатели без щёточно-коллекторного узла — вентильный электродвигатель и асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Щеточный контакт при нормальных условиях работы вызывает наиболее большое число отказов в работе электрических машин. Например, для коллекторных машин постоянного тока в среднем 25% отказов приходит из-за выхода из строя щеточно-коллекторного узла (в транспортных установках доля таких отказов достигает 44. 66%) [1] .

Примечание

Часть щёточно-коллекторного узла щётка получила своё название от ранних конструкций, в которых действительно была похожа на щётку из множества гибких проволочек. В настоящее время изготавливается в виде бруска из графита или другого токопроводящего материала с малым удельным сопротивлением и малым коэффициентом трения.

См. также

Примечания

↑Бут Д. А. Глава 1. Общие сведения о бесконтактных электрических машинах // Бесконтактные электрические машины / Под ред.. — М .: Высшая школа, 1990. — С. 9. — 416 с. — ISBN 5-06-000719-7

Ссылки

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Щёточно-коллекторный узел» в других словарях:

Коллекторный электродвигатель — Коллекторный электродвигатель синхронная[1] электрическая машина, в которой датчиком положения ротора и переключателем тока в обмотках является одно и то же устройство щёточно коллекторный узел … Википедия

Коллекторно-щёточный узел — Щёточно коллекторный узел узел электрической машины, обеспечивающий электрическое соединение цепи ротора с цепями, расположенными в неподвижной части машины. Состоит из коллектора (набора контактов, расположенных на роторе) и щёток (скользящих… … Википедия

Щёточноколлекторный узел — Щёточно коллекторный узел узел электрической машины, обеспечивающий электрическое соединение цепи ротора с цепями, расположенными в неподвижной части машины. Состоит из коллектора (набора контактов, расположенных на роторе) и щёток (скользящих… … Википедия

ДПТ — Рис. 1 Устройство простейшего коллекторного двигателя постоянного тока с двухполюсным статором и с двухполюсным ротором Двигатель постоянного тока электрическая машина, машина постоянного тока, преобразующая электрическую энергию постоянного тока … Википедия

Двигатель постоянного тока — Рис. 1 Устройство простейшего коллекторного двигателя постоянного тока с двухполюсным статором и с двухполюсным ротором Двигатель постоянного тока электрическая машина, машина постоянного тока, преобразующая электрическую энергию постоянного тока … Википедия

Читайте также: Тест драйв фотон пикап

Постоянного тока электродвигатель — Рис. 1 Устройство простейшего коллекторного двигателя постоянного тока с двухполюсным статором и с двухполюсным ротором Двигатель постоянного тока электрическая машина, машина постоянного тока, преобразующая электрическую энергию постоянного тока … Википедия

Электродвигатель постоянного тока — Рис. 1 Устройство простейшего коллекторного двигателя постоянного тока с двухполюсным статором и с двухполюсным ротором Двигатель постоянного тока электрическая машина, ма … Википедия

Коллектор — (Collector) Определение коллектора, виды коллекторов, примененеие Информация об определении коллектора, виды коллекторов, примененеие Содержание Содержание Определение В технике Финансовое Прочее канализационный Коллектор (электротехника)… … Энциклопедия инвестора

Коллектор (электротехника) — Щёточно коллекторный узел узел электрической машины, обеспечивающий электрическое соединение цепи ротора с цепями, расположенными в неподвижной части машины. Состоит из коллектора (набора контактов, расположенных на роторе) и щёток (скользящих… … Википедия

ЩКУ — Щёточно коллекторный узел узел электрической машины, обеспечивающий электрическое соединение цепи ротора с цепями, расположенными в неподвижной части машины. Состоит из коллектора (набора контактов, расположенных на роторе) и щёток (скользящих… … Википедия