УСТРОЙСТВО МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

По конструктивному выполнению машина постоянного тока (рис. 8.2) подобна обращенной синхронной машине, у которой обмотка якоря расположена на роторе, а обмотка возбуждения — на статоре. Основное отличие заключается в том, что машина постоянного тока имеет на якореколлектор, а на статоре кроме главных полюсов с обмоткой возбуждения — добавочные полюсы,которые служат для уменьшения искрения под щетками.

Статор.На статоре расположены главные полюсы с катуш­ками обмотки возбуждения и добавочные полюсы (на рис. 8.2 не показаны) с соответствующими катушками. Полюсы крепят болтами к стальному корпусу, который является частью магнитной цепи машины. Главные полюсы (рис. 8.3) выполняют шихтованными (из стальных штампованных листов), а добавочные — массивными или также шихтованными.

По станине и полюсам замыкается постоянный магнитный поток, поэтому выполнение полюсов массивными или из листов определяется в основном удобствами технологии. Стальные листы спрессовывают под давлением и скрепляют заклепками и нажимными щеками, установленными по краям каждого полюса. Шихтованными должны быть только наконечники главных полюсов, так как при вращении зубчатого якоря из-за пульсации магнитного потока в воздушном зазоре в них возникают вихревые токи и потери мощности. Однако по условиям технологии обычно выполняют шихтованным весь полюс. Полюсы крепят к станине болтами; резьбу для болтовнарезают непосредственно в шихтованном сердечнике полюса (рис. 8.3, а) либо в массивных стальных стержнях, которые вставляют в выштампованные отверстия в полюсах (рис. 8.3,6).

Рис. 8.2. Устройство машины постоянного тока: 1 — коллектор; 2 — щетки; 3 — сердечник якоря; 4— главный полюс; 5 — катушки обмотки возбуждения; 6 — корпус (станина); 7 — подшипниковый щит; 8 — вентилятор; 9 — обмоткаякоря

Рис. 8.3. Устройство главных полюсов: 1 — полюсный наконечник; 2 — сердечник полюса; 3 — установочный болт; 4 — заклепки; 5 — установочный стержень; 6 — нажимные щеки

Рис. 8.4. Устройство катушек главных (а) и добавочных (б) полюсов: 1 — главный полюс; 2 — катушка обмотки возбуждения; 3 — опорный угольник; 4 — добавочный полюс; 5 — катушка обмотки добавочных полюсов

Катушки главных и добавочных полюсов изготовляют из изолированного медного провода круглого или прямоугольного сечения. Катушки машин малой мощности выполняют из тонкой проволоки; последовательные катушки обмоток возбуждения и добавочных полюсов — из полосовой меди (рис. 8.4). Расположенную на полюсе обмотку иногда разбивают на несколько катушек (секций) для лучшего ее охлаждения. При секционном выполнении катушек между отдельными секциями устанавливают дистанционные шайбы из изоляционного материала, посредством которых образуются вентиляционные каналы. Якорь. Сердечник якоря, так же как в синхронной машине, собирают из изолированных листов электротехнической стали (рис. 8.5), Обмотку якоря изготовляют из провода круглого или прямоугольного сечения; обычно она состоит из отдельных, заранее намотанных, якорных катушек (рис. 8.6), которые обматывают изоляционными лентами и укладывают в пазы

Рис. 8.5. Устройство сердечника якоря (а)и сборка его (б): 1, 3— нажимные шайбы (обмоткодержатели);2 — выточки для наложения бандажа;4 — место для запрессовки коллектора; 5 — изоляционная пленка; 6 — стальной лист

Рис. 8.6. Устройство якорных катушек (а) и расположение их в пазах (б): 1-якорные катушки;2 — сердечник якоря; 3 — коллектор; 4,5 — верхняя и нижняя стороны якорной катушки

сердечника якоря. Обмотку выполняют двухслойной; в каждом пазу укладывают две стороны различных якорных катушек — одну поверх другой. Каждая якорная катушка включает в себя несколько секций, концы которых припаивают к соответствующим коллекторным пластинам; секции могут быть одно- и многовитковыми.

Коллектор. Обычно коллектор выполняют в виде цилиндра (рис. 8.7), собранного из клинообразных пластин твердотянутой меди; между пластинами располагают изоляционные прокладки из слюды или миканита. Узкие края коллекторных пластин имеют форму ласточкина хвоста; после сборки коллектора их зажимают между корпусом и нажимным фланцем (рис. 8.7, а) и изолируют манжетами из миканита. Секции обмотки якоря впаивают в прорези, имеющиеся в выступающей части коллекторных пластин.

Рис. 8.7. Устройство коллектора машины постоянного тока с металлическим и пластмассовым корпусом: 1 — корпус; 2 — нажимный фланец; 3 — изоляционные манжеты; 4 — коллекторные пластины; 5 — изоляционные прокладки; б — пластмасса; 7 — втулка

В машинах малой и средней мощности широко применяют коллекторы, в которых медные пластины и миканитовые прокладки запрессованы в пластмассу (рис. 8.7,б). Поверхность собранного коллектора обтачивают на токарном станке и тщательно шлифуют. Чтобы миканитовые прокладки при срабатывании коллектора не выступали над пластинами и не вызывали вибрации щеток, их профрезеровывают на 0,8—1,5 мм ниже поверхности коллектора.

Щеточный аппарат. По цилиндрической части коллектора скользят щетки, установленные в щеткодержателях. Щетки представляют собой прямоугольные бруски, изготовленные путем прессовки и термической обработки из порошков графита, кокса и других компонентов. Они предназначены для соединения коллектора с внешней цепью и прижимаются к поверхности коллектора пружинами (рис. 8.8, а).

При вращении якоря щетки сохраняют неизменное положение относительно полюсов машины. Щеткодержатели укрепляют на щеточных пальцах и изолируют от них. Щеточные пальцы, в свою очередь, крепят либо к подшипниковому щиту, либо к траверсе, которая позволяет при необходимости поворачивать всю систему щеток относительно полюсов машины. В машинах малой мощности часто применяют трубчатые щеткодержатели (рис. 8.8,б), устанавливаемые непосредственно в подшипниковом щите.

Рис. 8.8. Устройство щеткодержателей машин средней (а) и малой (б) мощностей: 1 — щетка; 2 —обойма; 3 — пружина; 4 — зажимы для крепления к щеточному пальцу; 5 — щеточный канатик; 6 — нажимный палец; 7 — колпак; 8 — изоляционная втулка; 9 — подшипниковый щит; 10 — зажим для выводного проводника

Рис. 8.9. Устройство щеток машин малой (а) и большой (б) мощностей: 1 — щетка; 2 — щеточный канатик; 3 — кабельный наконечник

В зависимости от состава, способа изготовления и физических свойств все щетки (рис. 8.9) делят на шесть основных групп: угольно-графитные, графитные, электрографитированные, медно-графитные, бронзо-графитные и серебряно-графитные. Для каждой машины следует применять щетки только установленной марки, которая выбирается заводом-изготовителем, исходя из условий работы машины.

Устройство машин постоянного тока.

Машина постоянного тока состоит из двух основных частей: неподвижной части — статора, выполняющего функции магнитопровода и несущей конструкции, и вращающейся части — яко­ря [1,2,3,4].

Станина 1, рис. 1, представляет собой короткий полый цилиндр из стали. Часть станины, по которой проходит магнитный поток основных и добавочных полюсов называется ярмом.

К станине с помощью болтов крепятся главные полюсы 3, которые набираются из листов электротехнической стали толщиной листа 0,5. 1 мм. Иногда главные полюсы могут набираться из листов конструкционной стали толщиной до 2 мм [1,4]. Листы электротехнической или конструкционной стали главного полюса стягиваются шпильками, концы которых расклепываются. Количество главных полюсов всегда четно, причем северные и южные полюсы чередуются между собой.

Главные полюсы (общий вид главного полюса показан на рис. 2) оканчиваются полюсными наконечниками для равномерного распределения магнитного потока по цилиндрической поверхности якоря. На главных полюсах размещены обмотки возбуждения 2, выполняемые из медного изолированного провода, рис.1. Магнитный поток главных полюсов машины, создаваемый током, протекающим по обмотке возбуждения, пронизывает витки обмотки якоря 4, рис.1, и замыкается по станине.

1-станица, 2-катушка с обмоткой возбуждения

3-сердечник 4якорь с обмоткой

7и 12 подшипниковые щиты

Рис. 2. Общий вид глав — ного полюса машины постоянного тока: 1 — станина; 2 – болты крепления полюса к станине; 3 — главный полюс; 4 -полюсный наконечник.

Рис.3. Щеткодержатель со щеткой: 1 — щетка; 2 — прижимающая пру­жина щетку к коллек­тору; 3 -отверстие для крепления щеткодержа­теля к траверсе; 4 — обойма щеткодержа­теля.

Рис.4. Якорь машины постоянного тока без обмотки (а) и с обмот — кой, уложенной в пазы (б): 1 — цилиндр, набранный из листов электротехнической стали; 2 — вал электрической машины; 3- пазы для укладки обмотки якоря; 4 — обмотка якоря; 5-бандажи для крепления обмотки; 6 — коллектор.

Щетки, рис. 3, крепятся в щеткодержателях, прижимаются пружинами к коллектору 6, свободно скользят по его пластинам и связывают обмотку вращающегося якоря с внешней цепью питания двигателя или с внешней нагрузкой генератора. Щетки одинаковой полярности соединяются между собой медными проводами или медными шинами, выводы от которых идут к зажимам машины. Щетки могут оыть угольными или графитовыми с добавками медного порошка.

Вал ротора 8, рис. 1, вращается в подшипниках 9, установленных в подшипниковых щитах 7 и 12 , которые скрепляются болтами (или шпильками) между собой и станиной.

Охлаждение электрической машины производится вентилятором 11, укрепленным на ее валу. Иногда станина имеет специальные лапы 10 для крепления электрической машины к фундаменту.

Якорь, рис.4, представляет собой цилиндр 1, который набран из листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, изолированных друг от друга [1,3]. Пластины сердечника якоря штампуются с центральным отверстием для вала 2 и с пазами 3, в которые укладываются витки обмотки якоря 4, соединенной по определенной схеме. Отдельные штампованные пластины якоря прессуются в пакеты и удерживаются в этом состоянии с помощью крайних нажимных дисков. В более мощных машинах якорь может состоять из нескольких таких пакетов, между которыми остаются вентиляционные каналы.

Воздушный зазор между якорем и наконечниками главных полюсов в машинах малой мощности составляет менее 1 мм, а в машинах большой мощности-до 10 см [1].

Обмотка якоря изолируется от пазов и крепится в них специальными клиньями или бандажами 5. Выводы обмотки припа­иваются к коллекторным пластинам 6, рис. 4.

Коллектор, рис.5, является характерной особенностью машин постоянного тока. Он представляет собой полый цилиндр, набранный из медных пластин 1, имеющих в разрезе клинообразную форму. Пластины изолируются друг от друга миканитом. Кроме того, все пластины изолируются и от вала двигателя. К концам пластин коллектора припаиваются выводы обмотки якоря 2. Коллектор неподвижно закреплен на валу двигателя и вращается вместе с ним. В режиме электрического двигателя коллектор преобразует поступающий из сети постоянный ток в переменный ток обмотки якоря. При работе машины постоянного тока

режиме
Рис.5. Общий вид коллектора машины постоянного тока: 1 — медные пластины клино — образной формы, изолирован — ные друг от друга и от вала машины; 2 — выводы обмотки якоря, припаиваемые к пласти­нам коллектора.

Рис. 6. Простая пет — левая обмотка: а — пример выпол­нения обмотки; б — многовитковая секция петлевой обмотки.

Рис. 7. Простая волно­вая обмотка: а — пример выполнения

обмотки; б — многовит­ковая секция волновой обмотки.

генератора коллектор выпрямляет переменный ток обмотки якоря в постоянный пульсирующий ток.

Для уменьшения искрения щеток в машинах мощностью более 0,5 кВт устанавливаются добавочные полюсы[1,3,4,5,19].

Они крепятся к станине болтами точно «■по средине между главными полюсами.

Добавочные полюсы по геометрическим размерам меньше главных полюсов и выполняются из конструкционной стали. Обмотки добавочных полюсов наматываются медными изолированными проводами и соединяются последовательно с обмоткой якоря.

Важным отличительным признаком машин постоянного тока от других типов машин является способ возбуждения в них основного магнитного потока. В машинах постоянного тока он создается главными полюсами, в качестве которых используются постоянные магниты (для микромашин и машин малой мощности) или электромагниты.

Для машин постоянного тока, как и для всех вращающихся машин, существует такое важное свойство, как их обратимость [6,7,8,12]. Принцип обратимости электрических машин был сформулирован Э. X. Ленцем в 1833 году. Он состоит в том, что при вращении вала электрической машины от какого-либо первичного двигателя, на щетках (при соответствующем возбуждении) появится ЭДС. Если к выводам щеток присоединить сопротивление, то по нему потечет ток, направление которого определится направлением ЭДС по правилу правой руки. В этом случае машина постоянного тока будет работать в режиме генератора, превращая механическую энергию в электрическую.

Если же к обмотке якоря через щетки и коллектор подвести напряжение от внешнего источника питания, то якорь начнет вращаться (при условии наличия возбуждения). Направление его вращения определится по правилу левой руки. При этом электрическая машина будет преобразовывать электрическую энергию в механическую, работая в режиме двигателя.

|	следующая лекция ==>
Явновыраженные и неявновыраженные полюса электромагнитов	|	Общие сведения об обмотках якоря машин постоянного тока.

Дата добавления: 2019-04-03 ; просмотров: 866 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ