Роль и значение машин постоянного тока
2. Принцип работы машин постоянного тока
3. Конструкция машин постоянного тока
4. Характеристики генератора смешанного возбуждения, Роль и значение машин постоянного тока
В настоящее время машины постоянного тока изготов-ляются на мощности от долей ватт до 12 МВт. Номиналь-ное напряжение их не превышает 1500 В и только иногда для крупных машин доходит до 3000 В. Частота вращения машин колеблется в широких пределах — от нескольких оборотов до нескольких тысяч оборотов в минуту.
Наиболее широкое применение нашли машины постоян-ного тока с механическим коммутатором — коллектором. Коллектор осложняет условия работы машины, но опыт эксплуатации в самых тяжелых условиях работы показал, что правильно спроектированная и качественно изготовлен-ная машина постоянного тока является не менее надежной, чем более простые по конструкции машины переменного тока.
Принцип работы машин постоянного тока
На рис. 1 схематично изображен поперечный разрез машины постоянного тока. На неподвижной части машины (статоре) размещаются стальные полюсы П с надетыми на них катушками обмотки возбуждения В. Катушки соединяются между собой так, чтобы при прохождении по обмотке постоянного тока полюсы приобретали чередующуюся полярность (N, S, N, S и т.д.).
Магнитный поток Ф, созда-ваемый обмоткой возбуждения, неизменен во времени.
Рис. 1. Поперечный разрез машины постоянного тока с кольцевой обмоткой якоря
Конструкция машин постоянного тока
Ста-тор машины по-стоянного тока состоит из станины и прикрепленных к ней главных и дополнительных полюсов. Станину машин относительно небольшой мощности изготовляют из отрезков цельнотянутых труб, а у более крупных машин выполняют сварной из толстолистового стального проката. Для закрепления ма-шины на фундаменте или исполнительном механизме к ниж-ней части станины приваривают лапы , а для возможности транспортировки в станину ввертывают рым-болты.
Сердечники главных полюсов собирают из штампованных листов электротехнической стали толщиной 1 мм. Листы спрессовывают в пакет и скрепляют стальными заклепками , число которых принимают не менее четырех. Крайние листы полюса выполняют из более толстой ста-ли (4 — 10 мм) во избежание распушения листов.
Для того чтобы получить необходимый характер распре-деления магнитного поля в воздушном зазоре, полюс за-канчивают полюсным наконечником определенной формы. Воздушный зазор между полюсами и якорем или выполня-ют одинаковым по всей ширине полюсного наконечника, или под краями наконечника вследствие его скоса делают больше. Иногда выполняют эксцентричный воздушный за-зор, при котором центры радиусов якоря и наконечника полюса не совпадают. Зазор при этом постепенно увеличива-ется от середины к краю полюса.
Устройство, принцип работы, ТО и ремонт генератора переменного тока автомобиля
... тока генератора. 2. Принцип работы генератора переменного тока Автомобильные генераторы переменного тока ... ток. По принципу действия и устройству генераторы бывают постоянного и переменного тока. В настоящее время применяются генераторы переменного тока, ... двух клювообразных стальных наконечников катушки возбуждения, помещенной ... напряжения. Генераторы представляют собой трехфазную электрическую машину, ...
На сердечнике полюса размещают обмотку возбужде-ния. Обмотку возбуждения изготовляют в виде катушек из медных изолированных проводников круглого или прямоугольного сечения. Катушки изолируют лентой, после пропитки и сушки насаживают на сердечник полюса и закрепляют стальными пружинящими рамками. Иногда для увеличения поверхности охлаждения катушку делят на две части. Полюс с надетой на него катушкой прикрепляют к станине болтами. Болты ввертывают в полюс, в теле которого предусматривают от-верстия с резьбой. Для более надежного крепления полюса у крупных 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 выполняют из одного или нескольких пакетов, которые собирают из листов, вы-рубаемых из электротехнической стали. После штамповки листы лакируют. При длине сердечника менее 25 см его изготовляют из одного пакета (рис. 3), а при большей дли-не — из нескольких. Между пакетами с помощью специальных распорок образуются вентиляционные кана-лы, предназначенные для лучшего охлаждения якоря. В листах якоря вырубают пазы, в которые укладывают об-мотку якоря. Собранный сердечник якоря спрессовывают между двумя нажимными шайбами и закрепляют на валу втулкой либо пружинным разрезным кольцом.
Рис. 3. Якорь машины постоянного тока:
1 — сердечник (состоит из одного пакета); 2 — банда-жи; 3 — коллектор
Укладка обмотки в пазы обеспечивает надежное ее за-крепление на вращающемся якоре и уменьшает воздушный зазор. Форму пазов выбирают овальной полузакрытой для машин небольшой мощности и прямоугольной открытой для машин средней и большой мощности. Между стенками паза и проводниками обмотки укладывают изоля-цию (пазовая изоляция).
Обмотку в пазу закрепляют кли-ном из стеклотекстолита или бандажами, рас-полагаемыми в кольцевых канавках сердечника якоря (по-зиция 13 на рис. 3 и позиция 2 на рис. 3).
Вне пазов (в лобовых частях) обмотку закрепляют бандажами из проволоки или стеклоленты.
Станина, сердечники полюса и якоря являются участка-ми магнитопровода, по которым замыкается магнитный поток, созданный обмотками возбуждения. Для уменьшения магнитного сопротивления по пути этого потока все указан-ные участки выполняют из стали, имеющей улучшенные маг-нитные характеристики. Для уменьшения магнитного сопро-тивления воздушный зазор между якорем и полюсами ста-раются брать меньше. Обычно он составляет доли миллиметра у небольших машин и несколько миллиметров у машин большей мощности. При вращении якоря его сер-дечник будет перемагничиваться, в нем будут индуцироваться переменные (вихревые) токи, которые будут вызы-вать потери. Для снижения потерь от вихревых токов сер-дечник, как указывалось, собирают из отдельных листов. Из-за зубчатого строения якоря поток в зазоре будет пуль-сировать, в результате чего в полюсном наконечнике также будут наводиться вихревые токи, для уменьшения которых наконечник и весь полюс собирают из отдельных листов.
Технология ремонта обмоток электрических машин
... листов картона с наклеенными на них кусками лакоткани. Рис. 3. Укладка в пазы сердечника статора проводов катушки всыпной обмотки При ремонте электрических машин ... обротов 5- рукоятка Один конец обмоточного провода закрепляют на шаблоне и, вращая рукоятку 5, наматывают требуемое ... по формуле : (1) где - длина пакета активной стали, см; длина половины лобовой части, включающая два прямолинейных участка, ...
Коллектор состоит из большого числа электрически изолированных друг от друга пластин, которые штампуют из профильной меди. Изоляцию осуществляют тонкими прокладками, вырубленными из миканита (прес-сованной слюды), которые закладывают между медными пластинами. Прокладки имеют форму пластин. Набор кол-лекторных пластин с прокладками должен быть прочно за-креплен и иметь строго цилиндрическую форму. По способу крепления пластин существует большое многообразие кон-струкций коллекторов, две из которых показаны на рис. 4. На рис. 4, а коллекторные пластины зажимают между корпусом и нажимным фланцем. Корпус и нажимной фланец выполняют из стали, а для изоляции на них надевают миканитовые манжеты. На рис. 4, б показано креп-ление пластин с помощью пластмассы. В настоящее время для машин небольшой и средней мощности наибольшее при-менение находят коллекторы на пластмассе.
Рис. 4. Коллектор машины постоянного тока с металлическим (а ) и пластмассовым (б) корпусами:
1 — корпус; 2 — нажимной фланец; 3 — изоляционные манжеты; 4 — коллекторные пластины;
5 — пластмасса; 6 — запирающее кольцо; 7 — бандаж
Собранный коллектор насаживают на вал и закрепляют от проворачивания шпонкой. К каждой коллекторной пластине подсоединяют проводники от секций, из которых со-стоит обмотка якоря. Для возможности подсоединения про-водников у коллекторных пластин со стороны, обращенной к якорю, выполняют выступы, называемые петушками, в ко-торых фрезеруют шлицы. В эти шлицы закладывают и затем запаивают проводники обмоток.
По коллектору скользят щетки, которые размещаются в щеткодержателях. Щеткодержатели выпол-нены с радиальным или наклонным по отношению к поверх-ности коллектора перемещением щетки. Наиболее распро-страненными являются щеткодержатели с радиальным перемещением щетки. Наклонные (реактивные) щеткодер-жатели применяют для машин с односторонним направле-нием вращения. Щетки прижимаются к коллектору пружи-нами. Щеткодержатели закрепляют на цилиндрических или призматических пальцах, которые в свою очередь закрепляют на траверсе. Пальцы выпол-няют из гетинакса либо из стали, опрессованной пластмас-сой в месте сочленения с траверсой. Обычно число пальцев выбирают равным числу полюсов.
При работе машины может наблюдаться искрение ще-ток. Для улучшения работы щеточного узла в машинах постоянного тока применяют дополнительные полюсы. Сер-дечники дополнительных полюсов выполняют цельными из толстолистовой стали или собранными из листов электротехнической стали толщиной 1 мм. На сер-дечниках размещают катушки обмотки дополнительных полюсов. Дополнительные полюсы рас-полагают между главными полюсами и прикрепляют к ста-нине болтами.
Якорь вращается в подшипниках, ко-торые размещаются в подшипниковых щитах .
В последнее время наметилась тенденция собирать ста-тор двигателей постоянного тока из отдельных листов элек-тротехнической стали. Штамп в листе одновременно выру-бает ярмо, пазы, главные и дополнительные полюсы.
Генераторы постоянного тока
... генераторах постоянного тока, как и в других машинах постоянного тока, кроме потерь мощности в обмотках возбуждения, различают следующие виды потерь: механические потери мощности, потери на перемагничивание и вихревые токи магнитопровода якоря, потери мощности в обмотках якоря. ...
Характеристики генератора смешанного возбуждения
Параллельная обмотка возбуждения может быть подключена к цепи якоря до последовательной обмотки или после нее . Характеристики гене-ратора при той и другой схеме будут практически одина-ковыми, так как последовательная обмотка имеет небольшое сопротивление и падение напряжения в ней будет мало. Увеличение МДС последовательной обмотки из-за протекания по ней тока I в также ничтожно из-за малого количества ее витков и относительно небольшого тока.
Самовозбуждение генератора протекает так же, как и у генератора параллельного возбуждения. Ток якоря I а =I + I в .
Наибольшее практическое применение находят генера-торы с согласным включением обмоток возбуждения. Наи-большую долю МДС возбуждения создает параллельная обмотка . Последовательная обмотка рассчитывается так, чтобы ее МДС несколько превышала МДС размагни-чивающей составляющей реакции якоря. В этом случае по-следовательная обмотка не только скомпенсирует размаг-ничивающую составляющую реакции якоря, но и создаст избыточную МДС, которая будет увеличивать поток воз-буждения и ЭДС якоря при увеличении тока нагрузки. В результате подмагничивающего действия последователь-ной обмотки напряжение генератора с ростом тока I будет возрастать. Уровень повышения напряжения генератора с ростом тока I зависит от числа витков последовательной обмотки. Обмотку можно рассчитать так, чтобы напряжение увеличивалось на зна-чение, необходимое для компенсации падения напряжения в проводах, идущих от генератора к потребителю. Тогда у потребителя при любых нагрузках напряжение автомати-чески будет поддерживаться примерно постоянным.
При слабой последовательной обмотке внешняя харак-теристика имеет падающий характер. Отметим, что эффек-тивность действия последовательной обмотки зависит от насыщения магнитной цепи машины. МДС последователь-ной обмотки при сильном насыщении будет давать неболь-шое увеличение потока и ЭДС, поэтому даже при достаточ-но сильной обмотке или при больших нагрузках напряже-ние на выводах машины будет уменьшаться с ростом то-ка I.
Характеристику холостого хода генератора смешанного возбуждения снимают так же, как и генератора параллельного возбуждения, и она имеет такой же характер. Так же как и для генератора параллельного возбуждения, для генератора смешанного возбуждения снимают нагрузочную характеристику U=f (I ) при I =const.
В зависимости от соотношения МДС последовательной обмотки возбуждения F c и размагничивающей составляющей реакции якоря F qd нагрузочная характеристика может располагаться или выше, или ниже характеристики холо-стого хода. При достаточно сильной последовательной об-мотке нагрузочная характеристика 2 идет выше характери-стики холостого хода.
Сварочные генераторы: общие сведения
... коллекторные сварочные генераторы выпускаются в СССР только по схеме с последовательной обмоткой возбуждения. Эти генераторы составляют основную долю парка эксплуатируемых машин. Поэтому в этом разделе рассматриваются только генераторы с последовательной обмоткой возбуждения. Принципиальная схема генератора с последовательной обмоткой возбуждения ...
Регулировочная характеристика I в =f (I ) при U =const у генератора смешанного возбуждения зависит от вида внешней характеристики.
Генераторы смешанного возбуждения при встречном включении обмоток применяются относительно редко. У этих генераторов последовательная обмотка будет созда-вать МДС, направленную так же, как и МДС размагничи-вающей составляющей реакции якоря. Под их совместным размагничивающим действием результирующий поток воз-буждения машины с ростом тока нагрузки будет умень-шаться. В результате этого внешняя характеристика такого генератора будет иметь резко падающий характер.
1. Электрические машины и микромашины: Учеб. для электротехн. спец. вузов/Д. Э. Брускин, А. Е. Зорохович, В. С. Хвостов. — 3-е изд., перераб. доп. — М.: Высш. шк., 1990. — 528 с.: ил.
2. Электрические машины: Учебник для сред. спец. учеб. заведений/М. М. Кацман. — М.: Высш. школа, 1983. — 432 с.: ил.
3. Электрические машины: Учебник для студентов высш. техн. учебн. заведений/А. И. Вольдек. — Изд. 2-е, перераб. и доп. — Л.: “Энергия”, 1974. — 840 с.: ил
4. Электрические машины:Учебник для вузов/ Копылов И.П.-М.:Энергоатомиздат,1986-360с.:ил
