В настоящее время промышленность изготавливает электрические машины постоянного тока, предназначенные для работы в различных условиях. Поэтому отдельные узлы машины могут иметь разную конструкцию, но общая конструктивная схема этих машин одинакова.
Машина постоянного тока состоит из неподвижной части — статора, вращающейся части — ротора, разделенная воздушным зазором.
Статор состоит из станины, главных и добавочных полюсов. Станина машины постоянного тока служит для крепления полюсов и подшипниковых щитов и является частью магнитопровода, так как через нее замыкается магнитный поток машины. Поэтому станину изготавливают из стали — материала, обладающего достаточной механической прочностью и большой магнитной проницаемостью. Машина крепится к фундаменту при помощи отлитых или приваренных лап с отверстиями для болтов. По окружности станины расположены отверстиями для крепления главных и добавочных полюсов. В верхней части станина имеет подъемное кольцо (рым-болт), служащее для подъема машины при ее сборке и монтаже. В машинах больших габаритов, рым-болтов может быть два или четыре.
В машинах малой или средней мощности станину изготавливают либо цельной, в виде стальной отливки, либо сварной из листовой стали. В крупных машинах станину делают разъемной, что облегчает ее монтаж и транспортировку.
Конструкция двигателя постоянного тока.
Главные полюса. Магнитное поле в машине создается намагничивающей силой обмотки возбуждения, выполняемой в виде полюсных катушек, надетых на сердечники главных полюсов. Со стороны, обращенной к якорю, сердечник полюса заканчивается полюсным наконечником, при помощи которого обеспечивается требуемое распределение магнитной индукции в зазоре.
Сердечники главных полюсов изготавливают в виде пакетов стальных листов толщиной 0,5-2 мм, которые прессуют и стягивают шпильками. Такой конструкцией достигается уменьшение вихревых токов в сердечнике полюса, возникновение которых объясняется изменением (пульсацией) магнитной индукции в полюсных наконечниках при вращении якоря, имеющего зубчатую поверхность, а также упрощается изготовление сердечника.
Полюса крепятся к станине болтами или шпильками. Полюсные катушки обычно выполняются из медного провода, намотанного на каркас из изолирующего материала. Иногда катушки делят по высоте на несколько частей, между которыми оставляют вентиляционные каналы. Такая конструкция улучшает охлаждение катушки.
Двигатели постоянного тока: пуск, регулирование скорости, тормозные режимы
... установится постоянный ток I. В режиме двигателя машина преобразует электрическую энергию в механическую: к якорю и к обмотке возбуждения машины одновременно подводится постоянный ток от источника. Взаимодействие магнитного поля полюсов статора с током обмотки ...
Добавочные полюса. Обычно их применяют в машинах, мощностью свыше 1,0 кВт с целью уменьшения искрения на щетках. Добавочный полюс состоит из сердечника и катушки, выполненной медным проводом, сечение которого рассчитано на рабочий ток машины, так как катушки добавочных полюсов включаются последовательно с обмоткой якоря. Добавочные полюса устанавливаются между главными полюсами и крепятся к станине болтами.
Якорь машины постоянного тока состоит из вала сердечника, обмотки и коллектора.
Сердечник якоря представляет собой цилиндр, набранный из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,35 или 0,5 мм. Обычно листы покрывают с двух сторон лаком и собирают в общий пакет, который насаживают на вал якоря. Пакет удерживается в сжатом состоянии нажимными шайбами. Такая конструкция позволяет уменьшить потери энергии в нем, от действия вихревых токов, возникающих в результате перемагничивания сердечника при вращении якоря в магнитном поле. Для лучшего охлаждения машины обычно в сердечниках якоря устраивают вентиляционные каналы для охлаждающего воздуха. На поверхности сердечника имеются продольные пазы, в которые укладывают обмотку якоря.
Обмотку якоря выполняют из медного провода круглого или прямоугольного сечения и располагают в пазах якоря. Это позволяет лучше механически укрепить обмотку, защитить ее от возможных механических повреждений, более надежно изолировать и уменьшить воздушный зазор между полюсными наконечниками полюсов и поверхностью сердечника якоря.
Обмотка якоря состоит из секций, концы которых припаивают к пластинам коллектора. Для прочного закрепления проводов обмотки якоря, в пазах применяют деревянные, гетилаксовые или текстолитовые клинья. В некоторых конструкциях машин пазы не заклинивают, и прикрывают сверху бандажом. Для того чтобы бандаж не выступал за пределы якоря, место на сердечнике под бандаж делают несколько меньшего диаметра.
Бандаж выполняют из стальной или бронзовой проволоки, намотанной с предварительным натяжением. Лобовые части обмотки крепят к обмоткодержателю так же при помощи проволочного бандажа.
Коллектор машины состоит из пластин холоднокатаной меди (коллекторная медь) изолированных друг от друга прокладками коллекторного миканита. Выступающая часть коллекторной пластины называют петушком, к ней припаивают провода обмотки якоря. Нижние края пластины имеют форму ласточкиного хвоста, после сборки коллектора они оказываются зажатыми конусными шайбами.
Для исключения замыкания медных пластин применяют миканитовый цилиндр и миканитовые манжеты, прикрывающие втулку и конусные шайбы. Чтобы миканитовые прокладки при срабатывании медных пластин коллектора не выступали под этими пластинами, что вызвало бы искрение, вибрацию щеток и их разрушение, между коллекторными пластинами фрезеруют пазы (дорожки) на глубину до 1,5 мм.
Для получения электрического контакта с поверхностью коллектора, в машине постоянного тока имеются щетки, которые устанавливают в щеточное устройство, состоящее из щеточной траверсы, пальцев и щеткодержателей.
Щеточную траверсу обычно крепят к подшипниковому щиту (в машинах большой мощности — к станине).
Между щеткой, траверсой и пальцами — изоляция. На каждый палец, число которых обычно равно числу главных полюсов в машине, устанавливают комплект щеткодержателей. Щеткодержатель состоит из обоймы, в которую помещают щетку, курка, представляющего собой откидную деталь, передающую давление пружины на щетку. Щеткодержатель крепят на пальце зажимом. Щетка снабжается гибким тросиком для присоединения к ней элементов электрической цепи машины. Все щеткодержатели одной полярности соединены между собой шинами, подключенными к выводам машины. Одно из условий бесперебойной работы электрической машины — плотный и надежный контакт между щеткой и коллектором.
Технология ремонта обмоток электрических машин
... наклеенными на них кусками лакоткани. Рис. 3. Укладка в пазы сердечника статора проводов катушки всыпной обмотки При ремонте электрических машин старых конструкций с закрытыми пазами рекомендуется до начала демонтажа ... проходящей через середины пазов, в которые катушка укладывается: ф=вр() (2) где в - коэффициент укорочения шага; D- диаметр расточки, см; h- высота паза (знак « + » в скобке ...
Применяют два типа щеткодержателей: радиальный, у которого ось щетки совпадает с продолжением радиуса коллектора и реактивный, у которого ось щетки расположена под углом к продолжению радиуса коллектора, в сторону вращения последнего.
Помимо указанных частей, машина постоянного тока имеет два подшипниковых щита: передний (со стороны коллектора) и задний. В центральной части щита имеется расточка под подшипник. Обычно применяются подшипники качения. Лишь в некоторых машинах, с целью обеспечения безопасности в процессе работы или же при очень больших габаритах машины, применяют подшипники скольжения. На переднем подшипниковом щите находится смотровое отверстие (люк) с крышкой, через которое можно осмотреть коллектор и щетки, не разбирая машину.
Для присоединения обмоток машины к электрической сети, машина снабжена коробкой выводов, где на изоляционную панель выведены концы обмоток.
Для лучшего охлаждения большинство машин снабжено вентиляторами, которые насаживаются на вал машины. В процессе работы машины вентилятор вращается и создает в машине аэродинамический напор, в результате с одной стороны (со стороны коллектора) поступает охлажденный воздух, соприкасается с нагретыми частями (обмотки и сердечники) и выбрасывается с другой стороны машины через вентиляционную решетку.
2. Электромагнитный расчет, .1 Главные размеры
Максимально допустимый наружный диаметр корпуса
Где минимально допустимое расстояние от нижней части корпуса машины до опорной плоскости лап (рис.1-2 [1]).
Максимально допустимый наружный диаметр сердечника статора
Наружный диаметр сердечника якоря
(рис.10-1 [1])
Коэффициент равный
(по рис.10-2 [1])
Коэффициент равный
(по рис.10-3 [1])
Предварительное значение КПД
Расчетная мощность
Принимаем изоляцию класса нагревостойкости
Предварительные значения электромагнитных нагрузок (по рис.10-5,а [1])
(по рис.10-5,б [1])
Расчетный коэффициент полюсной дуги
(по рис.10-6 [1])
Расчетная длина сердечника якоря машины
Коэффициент теплопроводности изоляции
Коэффициент теплопроводности изоляции
2.2 Сердечник якоря
Принимаем для сердечника якоря: сталь 2013, толщина 0,5 мм, листы сердечника якоря лакированные, форма пазов полузакрытая овальная, обмотка двухслойная высыпная скос пазов на ½ зубцового деления.
Коэффициент заполнения сердечника якоря сталью
(§10-3, [1])
Принцип работы машин постоянного тока конструкция машин постоянного тока
... машин и машин, работающих в условиях тряс-ки, болты вворачивают в специальный стержень , встав-ленный в полюс. Якорь состоит из сердечника, обмотки и коллектора. Сердечник якоря ... в проводах, идущих от генератора к потребителю. Тогда у ... якоря. Для возможности подсоединения про-водников у коллекторных пластин со стороны, обращенной к якорю, ... характер. Отметим, что эффек-тивность действия последовательной ...
Припуск на сборку сердечника по ширине паза
(табл.10-6 [1])
Конструктивная длина сердечника якоря
(§10-3, [1])
Эффективная длина сердечника якоря
Предварительное значение внутреннего диаметра листов якоря
(рис.10-10 [1])
2.3 Сердечник главных плюсов
Принимаем для сердечников главных полюсов сталь 3411, толщина 1 мм, листы сердечников полюсов неизолированные; компенсационная обмотка не требуется; вид воздушного зазора между главными полюсами и якорем эксцентричный.
Коэффициент заполнения сердечника сталью
(§10-3, [1])
Количество главных полюсов (§10-3, [1])
Воздушный зазор
(рис.10-13 [1])
Высота воздушного зазора у оси
Высота воздушного зазора у края
Длина сердечника полюса
(§10-3, [1])
Полюсное деление
