Конструкция машин постоянного тока

  Автор: admin Генераторы постоянного тока, Двигатели постоянного тока, Машины постоянного тока

Машина постоянного тока состоит из двух систем: из неподвижной части — статора и подвижной — якоря. Статор состоит из корпуса, в котором укрепляются 2 вида полюсов: главные полюса, на которых располагается обмотка возбуждения и добавочные полюса, которые служат для улучшения работы машины.

Главные полюса собирают из листочков электротехнической стали (рис. 1), добавочные полюса также собирают из листочков электротехнической стали (рис. 2).

Главные полюса имеют башмак, который служит для растягивания магнитного поля вдоль окружности расточки якоря.

Главный полюс машины постоянного тока.

На главные и добавочные полюса надевается обмотка, которая изготавливается двумя способами: либо на каркасе, либо на гильзе.

Собранное по длине машины железо полюсов с одетыми на них обмотками пропитывается лаком и сушится в печах, в результате чего полюса представляют собой монолит, который с помощью болтов крепится в корпус.

Вращающаяся часть машины постоянного тока называется якорь и состоит из двух частей: обмотки якоря и коллектора.

Обмотка якоря укладывается в электротехническое железо круглой формы. На наружной части железа штампуются пазы. Железо круглой формы набирается из отдельных листочков электротехнической стали, набирается по длине, равной длине полюса и сажается на вал горячей посадкой.

В зависимости от мощности машины в железе якоря вырезаются пазы разной формы.

Для машин мощностью до 50 кВт пазы якоря делают грушевидной формы.

В пазы грушевидной формы укладывается обмотка круглого сечения, которая называется всыпной.

В электрических машинах мощностью более 50 кВт делаются пазы прямоугольного сечения с параллельными стенками.

И в эти пазы укладывается обмотка из проводов прямоугольного сечения.

Все провода круглого сечения поступают на электромашиностроительные заводы покрытые эмалевой изоляцией.

В пазы укладывается изоляция, которая называется корпусной.

Полузакрытый паз грушевидной формы с обмоткой и изоляцией: 1 — Гетинаксовый клин; 2 — Изолированные проводники; 3 — Прокладка из стеклоткани толщиной 0,18 мм; 4 — Прокладка из электрокартона толщиной 0,2 мм; 5 — Стеклолакоткань эскапоновая толщиной 0,18 мм; 6 — Электрокартон толщиной 0,2 мм.

Все обмотки якорей машин постоянного тока изготавливаются двухслойными, при этом кладут прокладку.

В отличие от всыпной, секции жесткой обмотки изготавливаются отдельно, и готовые секции укладываются в паз.

Все провода прямоугольного сечения поступают без изоляции, поэтому сначала их изолируют на специальных станках хлопчатобумажными, шелковыми или виниловыми нитками. Изолированные провода прямоугольного сечения собираются в секции.

Укладка обмотки в пазу: 1 — Сторона секции верхнего слоя; 2 — Сторона секции нижнего слоя.

Открытый паз прямоугольной формы с обмоткой и изоляцией: 1 — Деревянный клин; 2 — Прокладка из электрокартона; 3 — Проводник изолированный; 4 — Синтетическая лента или микалента толщиной 0,13 мм; 5 — Синтетическая пленка или микафолий толщиной 0,15 мм; 6 — Телефонная бумага; 7 — Электрокартон толщиной 0,2 мм; 8 — Прокладка из электроепртона.

Уложенную в пазы обмотку соединяют с коллектором.

Коллектор состоит из фигурной шайбы, напрессованной на вал якоря. В эту фигурную шайбу вставляют коллекторные пластины.

На коллекторной пластине имеются петушок, в который запаиваются концы обмотки якоря и ласточкин хвост, который служит для закрепления коллекторной пластины в фигурной шайбе.

Коллектор машины постоянного тока.

Ширина коллекторной пластины колеблется от 3 до 7 мм в зависимости от мощности машины.

Для придания машине постоянного тока формы и жесткости с корпусом статора соединяются крышки. В крышки запрессовываются подшипники, а сама крышка вставляется в вал.

Крышки бывают двух видов. Со стороны выходного вала крышка бывает закрытая и, как правило, с упорными подшипниками. Крышка со стороны коллектора имеет специальную конструкцию.

Крепление щеточного пальца к траверсе: 1 — Палец; 2 — Траверса; 3 — Изоляция; 4 — Шина токособирательная.

В крышке укрепляется траверса — это стальной круг с прорезями, которые служат для того, чтобы круг можно было двигать относительно геометрической нейтрали. К траверсе жестко крепятся щеткодержатели.

Щеткодержатель состоит из кармана для щеток, удерживающих пружин и изолированной прокладки, на которую крепится вывод от щетки.

Щеткодержатель со щеткой: 1 — Обойма щеткодержателя; 2 — Щетка; 3 — Пружина нажимная; 4 — Кабель токоведущий; 5 — Колодки для крепления к пальцу.

дюбель bogirus

21. Устройство машин постоянного тока.

Рис
25 Машина постоянного тока

1
— станина. 2,
3 — главные
и добавочные полюсы. 4 —
вентилятор 5 —якорь. 6 —
коллек­тор. 7 —угольные
щетки. 8 — щеткодержатели;
9 —траверса

Основными
частями ма­шины являются неподвижная
станина с электромагнитными полю­сами
и вращающийся якорь (рис 25). Станина
представляет собой короткий полый
цилиндр, изготовленный из прокатной
или литой стали. На внутренней поверхности
станины крепятся главные и до­бавочные
полюсы. Главные полюсы, предназначенные
для созда­ния основного потока в
машине, состоят из сердечника и катушки
возбуждения. Со стороны якоря сердечник
полюса заканчивается полюсным
наконечником. Сердечник полюса собирают
на заклеп­ках из листовой стали
толщиной 0,5—1 мм. Катушки возбуждения
выполняют из круглой медной проволоки
или медных шин, намо­танных и закрепленных
на специальном каркасе. Катушки всех
полюсов соединяют обычно последовательно.
Мощность, затрачи­ваемая на возбуждение,
составляет около 0,5—3% номинальной
мощности машины.

Добавочные
полюсы, ослабляющие искрение под щетками,
ус-чанавливают между главными полюсами.
Сердечники добавочных полюсов изготовляют
из стальной поковки. Катушки добавочных
полюсов соединяют последовательно с
обмоткой якоря по опреде­ленной схеме.

Вращающаяся
часть машины —якорь — представляет
собой цилиндрический сердечник, набранный
из дисков листовой электро-технической
стали толщиной 0,5 мм. Для уменьшения
потерь от вихревых токов диски покрывают
изоляционным лаком. Сердечник якоря
жестко насажен на стальной вал. По
окружности сердечники имеются пазы для
укладки обмотки. Обмотка надежно
изолируется от сердечника пазовой
изоляцией и крепится в пазах с по­мощью
клиньев, изготовленных из прочного
изоляционного матери­ала, и бандажа
из стальной проволоки. Обмотку якоря
выполняют по определенной схеме и
соединяют с коллекторными пластинами
пайкой.

На
одном валу с сердечником якоря напрессован
коллектор, вы­полненный из медных
клиновидных пластин, изолированных
одна от другой и от вала якоря миканитом.
По коллекторным пласти­нам вращающегося
якоря скользят угольные щетки, закрепленные
на щеткодержателях траверсы.

На
вал якоря со стороны, противоположной
коллектору, наса­жен вентилятор для
охлаждения токоведущих частей машины.

Концы
вала якоря укреплены в подшипниках,
вмонтированных в подшипниковые щиты.

Режим
генератора тока. Рассмотрим
принцип действия генератора по­стоянного
тока (рис. 16 а). Здесь
постоянный магнит N—Sпредставляет
собой статор с вектором магнитной
индукции 5, рамка abсd— якорь,
а два полуколь­ца К₁ и К₂ —
коллекторы, Щ₁ и Щ₂ —
щетки.

В
основе работы генератора лежит закон
электромагнитной индукции. При вращении
рамки abed в
магнитном поле постоянного магнита в
ней будет индуцироваться переменная
ЭДС, изменяющаяся по синусоидально­му
закону.

Когда
плоскость витка совпадает с плоскостью
осевой линии полюсов (виток расположен
вертикально), то проводники ab и cd пересекают
макси­мальный магнитный поток и в них
индуцируется максимальная ЭДС. При
гори­зонтальном положении витка ЭДС
в проводниках равна нулю.

Направление
индуцированной ЭДС определяется по
правилу правой руки. При переходе витка
под другой полюс направление ЭДС в нем
меняется на обратное. Но так как вместе
с витком вращается и коллектор, то на
верхней щетке, находящейся под северным
полюсом, всегда будет один и тот же знак
ЭДС. В результате полярность щеток
остается неизменной. Если же полукольца
заменить кольцами, то щетками с них мы
будем снимать синусоидальное на­пряжение
при вращении якоря.

Несмотря
на то, что знак ЭДС не изменяется, по
величине она достигает (некоторого
максимального значения и снижается до
нуля (рис. 16,б).ЭДС с такой пульсацией
непригодна для большинства приемников.
Поэтому для умень­шения пульсаций
обмотку якоря выполняют из большого
числа витков (кату­шек), а коллектор
— из большого числа коллекторных пластин.
На(рис. 16,б).показана ЭДС при вращении
одного витка при двух коллекторных
пластинах; если витковт, то
пластин2т. Прит = 16пульсация
уже практически незаметна.

Рис.
16. Модель генератора постоянного тока: а
— схема
устройства; б- графики
ЭДС в якоре и во внешней цени

Таким
образом, коллектор представляет
собой механический
выпрямитель,
пре­образующий переменную ЭДС в
постоянную.

Если
к щеткам якоря подсоединить нагрузку,
то по цепи пойдет ток. С появлением тока
в проводниках обмотки якоря, находящихся
в магнитном поле, действует электромагнитная
сила. Направление электромагнитной
силы можно определить по правилу левой
руки. Оказывается, направление
электро­магнитных сил противоположно
направлению вращения якоря, т. е. создает
противодействие. Таким образом, чтобы
машина работала в режиме генерато­ра,
необходимо преодолевать тормозной
электромагнитный момент. Напряже­ние
на зажимах генератора меньше ЭДС Е на
величину падения напряжения на внутреннем
сопротивлении якоря:

 U = E − r_Я I_Я (1)

Уравнение
(1) называют уравнением электрического
состояния генератора

Режим
двигателя. Подадим
на зажимы этой же машины напряжение от
внешнего источника. В цепи якоря потечет
ток. Работа двигателя основана на
принципе движения проводника с током
в магнитном поле.

На
проводник с током, находящийся в магнитном
поле, действует элект­рическая cила F.
Направление этой силы определяется по
правилу левой руки. Если момент,
развиваемый машиной, больше момента
сопротивления якоря, то якорь машины
начнет вращаться, совершая механическую
работу. Чем боль­ше потребляемый ток
от внешнего источника, тем больше
развиваемый ма­шиной момент. Таким
образом, чтобы преодолеть сопротивление
механичес­кой нагрузки на валу,
двигатель должен потреблять электроэнергию
от внеш­него источника.

Рис.
17. Схема замещения, поясняющая принцип
работы двигателя постоянного тока

Составим
схему замещения (рис.17). Ток под действием
напряжения от внешнего источника
проходит по проводникам якоря. В якоре,
вращающемся в магнитном поле, наводится
ЭДС. Направление этой ЭДС определяется
по правилу правой руки. Сравнивая
направление тока и ЭДС, видим, что ЭДС
направлена встречно току, поэтому часто
она называется противо-ЭДС.
Таким образом, приложенное к зажимам
яко­ря двигателя напряжение равно
сумме противо-ЭДС и падения напряжения
на внутреннем сопротивлении
якоря: U = E + r_Я I_Я(2)

Из
рассмотренного видно, что одна и та же
машина постоянного тока может работать
как генератором, так и двига­телем.
Это свойство электрических ма­шин
называется обратимостью.

Машины постоянного тока – конструкция, работа, типы и применение

В зависимости от источника поставки электрические машины подразделяются на два типа; Машина переменного тока и машина постоянного тока. Например, двигатели постоянного тока, генератор постоянного тока и т. д.

Содержание

Что такое машина постоянного тока?

Машина постоянного тока представляет собой электромеханическое устройство, которое используется для преобразования электрической энергии в механическую или наоборот.

Машина постоянного тока, используемая для преобразования электрической энергии в механическую, известная как двигатель постоянного тока и машина постоянного тока, используемая для преобразования механической энергии в электрическую, известная как генератор постоянного тока . Одна и та же машина может использоваться как двигатель или генератор. Конструкция одинакова для двигателя постоянного тока и генератора постоянного тока.

Работа машины постоянного тока

Принцип работы и работа машины постоянного тока основаны на эффекте, когда проводник с током скручивается в магнитном поле, магнитное поле создает на нем механическую силу, известную как крутящий момент, который вращает проводник сворачивается в магнитном поле. Направление этого произведенного крутящего момента можно найти по Правило левой руки Флеминга (большой палец — сила). Создаваемая сила может быть рассчитана следующим образом.

F = BIL

Где:

• F = Величина создаваемой силы
• B = плотность потока
• I = ток
• L = длина провода

Конструкция машины постоянного тока

Машина постоянного тока состоит из ярма, полюса и полюсного башмака, сердечника якоря, обмотки возбуждения, обмотки якоря, коммутатора, щеток, вала и подшипников. Давайте подробно объясним каждую часть с приложениями.

• Хомут или рама

Хомут также известен как рама. Он закрывает внутренние части машины. Ярмо изготовлено из магнитного материала с низким магнитным сопротивлением, такого как железо и кремнистая сталь. Как правило, ярмо состоит из железа, потому что железо является более экономичным материалом, чем сталь.

Хомут служит для механической защиты машины. Второе применение ярма заключается в том, что оно обеспечивает путь потока с низким сопротивлением. Итак, флюс завершает свой путь через ярмо.

• Палка и башмак для палки

Обмотка возбуждения размещена на полюсе. Когда ток проходит через обмотку возбуждения, он создает электрическое магнитное поле и ведет себя как электромагнит. Полюсные башмаки расширяют поток во всей машине.

Для уменьшения потерь на вихревые токи полюс и полюсные башмаки ламинированы. Для маленькой машины столб ламинировать не надо. Он изготовлен из тонкой литой стали.

Полюс используется для размещения обмотки возбуждения и создания магнитного потока внутри машины. Полюсные башмаки используются для поддержки обмотки возбуждения и предотвращения соскальзывания с полюса.

• Обмотка возбуждения

Обмотка, намотанная на полюс, известна как обмотка возбуждения. Внешний источник постоянного тока или выход машины используется для возбуждения обмотки возбуждения.

Состоит из меди и алюминия. В большинстве случаев обмотка изготовлена ​​из меди, но когда цена имеет значение, используется алюминий.

Когда постоянный ток проходит через катушку, он генерирует электромагнитное поле (ЭМП). И он намагнитит полюс и создаст магнитный поток. Поток, создаваемый полюсом, прямо пропорционален току возбуждения. И потока более чем достаточно, чтобы пересечь воздушный зазор между якорем и опорными башмаками.

• Сердечник арматуры

Сердечник якоря имеет цилиндрическую форму и соединен шпонкой с валом. Итак, это вращающаяся часть машины постоянного тока.

Сердечник якоря состоит из нескольких пазов на внешней периферии. Он состоит из материала с низким сопротивлением и высокой проницаемостью, такого как чугун или литая сталь. Сердечник якоря ламинирован для уменьшения вихревых токов.

На сердечнике якоря предусмотрены отверстия для отвода тепла машины. Прорези якоря используются для размещения обмотки якоря.

• Обмотка якоря

Обмотка якоря размещается на пазах сердечника якоря. Он состоит из меди. Обмотка якоря связана с магнитным потоком и индуцирует вращающийся магнитный поток.

По способу соединения обмотки бывают двух типов; Намотка внахлест и волновая обмотка

• Намотка внахлестку

В нахлестной обмотке проводники якоря разделены на группы по числу полюсов Р. Все группы проводников соединены параллельно и в одной группе все проводники соединены последовательно.

При намотке внахлест количество параллельных дорожек (A) совпадает с количеством полюсов (P). Поэтому при намотке внахлест количество параллельных дорожек больше. И за счет этого он способен отдавать больший ток нагрузки.

Таким образом, круговая обмотка используется для низковольтных сильноточных приложений.

• Волновая обмотка

В волновой обмотке все проводники соединены последовательно и образуют единый контур. Для волновой обмотки, независимо от количества полюсов, количество параллельных путей всегда равно двум.

Таким образом, при волновой намотке имеется меньшее количество параллельных путей по сравнению с намоткой внахлестку. Волновая обмотка используется для высоковольтной машины постоянного тока с малым током.

• Коллектор

Коллектор устанавливается на вал машины. Проводники якоря вращаются. Коммутатор используется для соединения вращающегося проводника якоря со стационарной внешней цепью.

Преобразует переменный крутящий момент, создаваемый якорем, в однонаправленный крутящий момент. Другими словами, он преобразует крутящий момент переменного тока в крутящий момент постоянного тока. Таким образом, он работает аналогично выпрямителю.

Он состоит из нескольких сегментов твердотянутой меди для уменьшения разрыва и деформации. Потому что он соединяет вращающуюся часть с неподвижной частью. Все сегменты изолированы друг от друга тонким слоем слюдяных, бумажных или пластиковых изоляторов.

• Щетки

Коллектор подключил внешнюю цепь через щетки. Щетки используются для отвода тока от проводников якоря.

В большинстве случаев щетки состоят из углерода для небольших машин и электрографитовые щетки для больших машин.

Щетки удерживаются на поверхности коллектора пружинами и имеют прямоугольную форму.

• Вал

Вал для передачи механической энергии. Если машина используется в качестве двигателя постоянного тока, механическая мощность передается от двигателя к нагрузке. А если машина используется в качестве генератора постоянного тока, механическая мощность передается от первичного двигателя к машине.

• Подшипник

Подшипники используются на конце вала. Трение между вращающейся частью и неподвижной частью уменьшается с помощью подшипников.

Подшипник изготовлен из любого твердого материала, такого как углеродистая сталь. В машине постоянного тока используется вал шарового или валкового типа.

Классификация машин постоянного тока

Существуют различные типы машин постоянного тока , такие как последовательные, шунтирующие, короткие шунтирующие соединения и длинные шунтирующие соединения.

По способу возбуждения поля машины постоянного тока классифицируются как;

• Машина постоянного тока с независимым возбуждением
• Машина постоянного тока с самовозбуждением

Машина постоянного тока с независимым возбуждением

В машине этого типа обмотка возбуждения электрически отделена от обмотки якоря. Физической связи между обмоткой возбуждения и обмоткой якоря нет.

В машинах с независимым возбуждением обмотка возбуждения питается от отдельного источника питания.

Машина постоянного тока с самовозбуждением

В этом типе машины постоянного тока обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены друг с другом. Рабочие характеристики машины зависят от соединения между обмоткой возбуждения и обмоткой якоря.

В зависимости от соединения между обмоткой возбуждения и обмоткой якоря машины постоянного тока классифицируются как;

• Серия Машина постоянного тока для намотки ран
• Машина постоянного тока с шунтирующим ранением
• Машина постоянного тока с комбинированной обмоткой

Машина постоянного тока серии

В этом типе машины постоянного тока обмотка возбуждения соединена последовательно с обмоткой якоря. Из-за последовательного соединения весь ток нагрузки (ток якоря) будет проходить от обмотки возбуждения. И этот ток высок.

Итак, серийная обмотка возбуждения выполнена с меньшим числом витков толстого провода для уменьшения сопротивления.

Машина постоянного тока с шунтирующей обмоткой

В машине постоянного тока этого типа обмотка возбуждения подключается параллельно обмотке якоря. Из-за параллельного соединения на обмотку возбуждения подается полное напряжение. Поэтому шунтирующая обмотка конструируется с большим количеством витков с большим сопротивлением.

Ток, протекающий через обмотку возбуждения, очень мал. Он составляет всего 5% от номинального тока якоря.

Машина постоянного тока с комбинированной обмоткой

В этом типе машины постоянного тока используются две обмотки возбуждения. Одна обмотка соединена последовательно, а вторая обмотка параллельно обмотке якоря.

Машина постоянного тока с комбинированной раной также подразделяется на два типа;

• Короткий шунт
• Длинный шунт

Короткий шунт

Если обмотка возбуждения соединена параллельно только с обмоткой якоря, машина называется машиной постоянного тока с короткой шунтирующей обмоткой.

Длинный шунт

Если обмотка возбуждения соединена параллельно с комбинацией последовательной обмотки возбуждения и обмотки якоря, машина называется машиной постоянного тока с составной обмоткой и длинным шунтом.

Применение машин постоянного тока

Использование электроэнергии увеличивается день ото дня. И из-за этого также увеличивается использование электрических машин.

Как правило, машины постоянного тока используются для обеспечения возбуждения генератора переменного тока, а также во многих приложениях, таких как сварочный процесс, приводы двигателей с регулируемой скоростью, электролитические и гальванические процессы.

Небольшие машины постоянного тока используются в качестве управляющего устройства, например, для измерения скорости, позиционирования и отслеживания.

Применение машины постоянного тока в качестве двигателя

Двигатели постоянного тока делятся на три типа; Серийный двигатель, шунтирующий двигатель и комбинированный двигатель.

• Двигатель серии

Серийные двигатели используются в приложениях, где необходим высокий пусковой момент и возможно изменение скорости.

Пример — пылесос, воздушный компрессор, краны, тяговая система и т. д.

• Шунтирующий двигатель

Шунтовой двигатель используется в тех случаях, когда пусковой момент больше не требуется и работает на постоянной скорости.

Пример: конвейер, подъемник, вентиляторы, токарный станок, прядильная машина, центробежный насос и т. д.

• Составной двигатель

Составные двигатели используются в приложениях, где требуется более высокий пуск с постоянной скоростью.

Примеры – прокатные станы, элеваторы, конвейеры, прессы и т. д.

Применение машины постоянного тока в качестве генератора

Генераторы постоянного тока подразделяются на генераторы постоянного тока с независимым возбуждением, генераторы с параллельной обмоткой и генераторы с последовательной обмоткой.

• Генератор постоянного тока с независимым возбуждением

Этот тип генератора постоянного тока используется для испытаний в лабораториях. Потому что он имеет широкий диапазон входного напряжения. Он также используется в качестве источника питания для двигателя постоянного тока.

• Генератор с параллельным возбуждением

Этот тип генератора используется для зарядки аккумулятора и обеспечения возбуждения генератора переменного тока. Этот тип генератора также используется для целей освещения.

• Генератор с последовательной обмоткой

Генераторы с последовательной обмоткой используются в локомотивах для обеспечения тока возбуждения возбуждения, а также для рекуперативного торможения. В системе распределения электроэнергии он используется в качестве усилителя.

Связанные сообщения об электродвигателях

• Серводвигатель – типы, конструкция, работа, управление и применение
• Бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC) – конструкция, принцип работы и применение

Шаговый двигатель

• – типы, конструкция, работа и применение
• Пускатель двигателя – типы пускателей и методы пуска двигателя
• Проводка стартера трехфазного двигателя по схеме ЗВЕЗДА/ТРЕУГОЛЬНИК
• Пускатель прямого действия — схема подключения пускателя DOL для двигателей
• Зачем нам устанавливать стартер с двигателем?
• Что такое КПД двигателя и как его повысить?
• Расчет размера кабеля для двигателей LT и HT
• Уравнения напряжения и мощности двигателя постоянного тока
• Привод переменного тока – Работа и типы электрических приводов и ЧРП
• Привод постоянного тока – Работа и типы приводов постоянного тока
• Управление скоростью двигателя постоянного тока – методы контроля напряжения, реостата и потока
• Символы электродвигателей

URL-адрес скопирован

Конструкция машины постоянного тока (генератор и двигатель)

Генераторы постоянного тока и двигатели постоянного тока имеют одинаковую общую конструкцию. На самом деле, когда машину собирают, рабочие обычно не знают, генератор это постоянного тока или двигатель.

Любой генератор постоянного тока может работать как двигатель постоянного тока и наоборот. В этой статье мы подробно объясним конструкцию машины постоянного тока.

Читать: Работа двигателя постоянного тока

Вид в разрезе машины постоянного тока

Все машины постоянного тока имеют следующие основные компоненты

1. Магнитная рама или хомут
2. Сердечники и башмаки для столбов
3. Полюсные катушки или полевые катушки
4. Сердечник арматуры  
5. Обмотка якоря
6. Коллектор
7. Щетки и подшипники

На приведенной ниже схеме представлены различные части 2-полюсной машины постоянного тока.

Детали генератора постоянного тока и двигателя постоянного тока

Поперечное сечение четырехполюсной машины постоянного тока показано на рисунке ниже.

Поперечное сечение машины постоянного тока

Содержание

1. Хомут (магнитная рама)

Внешняя рама или хомут служит двойной цели:

1. Обеспечивает механическую опору для полюсов и действует как защитная крышка на всю машину.
2. Он несет магнитный поток , создаваемый полюсами.

В малых генераторах , где главным соображением является дешевизна, а не вес, вилки изготовлены из чугуна . Но для больших машин обычно используется литая сталь или стальной прокат .

Хомут машины постоянного тока

Современный процесс формирования ярма состоит из прокатки стальной пластины вокруг цилиндрической оправки с последующей сваркой ее нижней части.

После этого к раме привариваются ножки, клеммная коробка и т. д. Такие ярма обладают достаточной механической прочностью и обладают высокой проницаемостью.

2. Полюсные сердечники и полюсные башмаки

Магниты возбуждения состоят из полюсных сердечников и полюсных башмаков . Полюсные башмаки служат двум целям:

1. они распределяют поток в воздушном зазоре, а также, благодаря большему поперечному сечению, уменьшают сопротивление магнитного пути
2. они поддерживают катушки возбуждения (или катушки возбуждения)

Сердечники и башмаки для столбов

Существует два основных типа конструкции столбов.

• Сам стержень полюса может быть сплошным куском, изготовленным из чугун или литая сталь  , но башмак полюса ламинирован  и крепится к поверхности столба с помощью винтов с потайной головкой

• В современной конструкции полные сердечники опор и опорные башмаки изготовлены из тонких пластин отожженной стали , которые склепаны вместе под гидравлическим давлением. Толщина ламинатов варьируется от 1 мм до 0,25 мм .

3. Система возбуждения

Функция системы возбуждения заключается в создании однородного магнитного поля, в котором вращается якорь.

Катушки возбуждения устанавливаются на полюсах и пропускают постоянный ток возбуждения. Катушки возбуждения соединены таким образом, что соседние полюса имеют противоположную полярность.

М.м.ф. развиваемое катушками возбуждения создается магнитный поток, проходящий через полюсные наконечники, воздушный зазор, якорь и раму.

Практичные машины постоянного тока имеют воздушные зазоры от 0,5 мм до 1,5 мм.

Полевая система

Поскольку арматура и полевые системы состоят из материалов с высокой проницаемостью, большинство м.м.ф. катушек возбуждения требуется для создания потока в воздушном зазоре.

Уменьшая длину воздушного зазора, мы можем уменьшить размер катушек возбуждения (т.е. количество витков).

4. Сердечник якоря и пластины

Сердечник якоря крепится шпонкой к валу машины и вращается между полюсами возбуждения.

Он состоит из пластин из мягкого железа с прорезями (толщиной примерно от 0,4 до 0,6 мм), которые уложены друг на друга, образуя цилиндрический сердечник, как показано на рисунке.

Сердечник якоря и пластины

Пластины индивидуально покрыты тонкой изолирующей пленкой, чтобы они не вступали в электрический контакт друг с другом.

Целью ламинирования сердечника является снижение потерь на вихревые токи. Чем тоньше слой, тем больше сопротивление ЭДС индукции, меньше ток и, следовательно, меньше потери I²R в сердечнике.

Пластины имеют прорези для размещения и обеспечения механической безопасности обмотки якоря, а также для создания более короткого воздушного зазора для прохождения потока между поверхностью полюса и «зубцами» якоря.

5. Обмотка якоря

В пазах сердечника якоря находятся изолированные проводники, соединенные соответствующим образом. Это известно как обмотка якоря.

Катушка якоря и сердечник якоря

Это обмотка, в которой «рабочая» Э.Д.С. индуцируется. Проводники якоря соединены последовательно-параллельно; проводники соединены последовательно, чтобы увеличить напряжение, и параллельно, чтобы увеличить ток.

Обмотка якоря машины постоянного тока представляет собой обмотку замкнутого контура; проводники соединены симметрично, образуя замкнутый контур или ряд замкнутых контуров.

В зависимости от способа соединения проводников якоря с сегментами коммутатора существует два типа обмотки якоря в машине постоянного тока, а именно 

• (а) обмотка внахлестку
• (б) волновая обмотка.

6. Коллектор

Коллектор представляет собой механический выпрямитель, который преобразует переменное напряжение, генерируемое в обмотке якоря, в постоянное напряжение на щетках.

Коллектор

Коллектор изготовлен из медных сегментов, изолированных друг от друга листами слюды и закрепленных на валу машины.

Проводники якоря припаиваются к сегментам коллектора соответствующим образом, образуя обмотку якоря.

В зависимости от способа соединения проводников якоря с сегментами коммутатора существует два типа обмотки якоря в машине постоянного тока, а именно:

1. Обмотка внахлестку
2. Волновая обмотка.

Большое внимание уделяется сборке коллектора, поскольку любой эксцентриситет приведет к подпрыгиванию щеток, вызывая неприемлемое искрение.

Искры могут сжечь щетки, перегреть и обуглить коллектор.

7. Щетки

Двигатели постоянного тока бывают двух типов: щеточный двигатель постоянного тока и бесщеточный двигатель постоянного тока. Бесщеточные двигатели постоянного тока в основном используются в высокоскоростных приложениях, таких как мультикоптеры (например: квадрокоптеры).

Щетки в генераторе постоянного тока предназначены для обеспечения электрических соединений между вращающимся коллектором и стационарной внешней цепью нагрузки.

Щетки изготовлены из углерода и опираются на коллектор. Давление щетки регулируется с помощью регулируемых пружин.

Щетки

Если давление щеток очень велико, трение вызывает нагрев коллектора и щеток.

С другой стороны, если он слишком слабый, несовершенный контакт с коммутатором может вызвать искрение.