Стартовая >> Оборудование >> Эл. машины >> Коллекторы электрических машин

Коллекторы электрических машин

В электрических машинах обычно применяют цилиндрические коллекторы, собранные из медных пластин 5 (рис. 1, а) клинообразного сечения, изолированных друг от друга прокладками 12. В пластинах с торцов выполняют выточки, которые придают им форму «ласточкина хвоста». Пластины от втулки 10 и нажимного кольца 3 изолируют манжетами 8, выполненными в виде колец конусной формы, и цилиндром 7.
Выточки должны быть такого размера, чтобы наружные поверхности манжет отделялись от пластин зазором 6. Благодаря этому конусные выступы на втулке и кольце при сближении их с помощью гайки 1 сжимают за «ласточкин хвост» пластины и прижимают их и прокладки друг к другу боковыми сторонами. Такое крепление пластин называется арочным.

В верхней части пластины со стороны якорной обмотки расположены петушки 9, которые представляют собой выступы с прорезями 11 для вкладывания проводников обмотки. В средних и крупных машинах, в которых диаметр коллектора намного меньше диаметра якоря, для удобства соединения обмотки 14 (рис. 35, б) с коллектором и экономии коллекторной меди в пластины 5 впаивают ленточные петушки 13.
Коллектор является одной из наиболее сложных и трудоемких частей электрической машины. Набор пластин и изоляционных прокладок должен быть прочно закреплен. Наружная (рабочая) поверхность коллектора, по которой скользят щетки, должна иметь строго цилиндрическую форму. Коллекторные пластины должны быть надежно изолированы друг от друга и других металлических деталей коллектора. Пыль и влага не должны проникать во внутренние полости коллектора, недоел иные для осмотра и чистки. Поэтому в коллекторах с арочным распором на манжеты накладывают бандаж 4, закрывающий зазор 6.
Коллектор с креплением нажимными кольцами
Рис. 1. Коллектор с креплением нажимными кольцами и арочным распором (а) и пластина с ленточным петушком (б)
Коллектор со стяжными шпильками
Рис. 2. Коллектор со стяжными шпильками:
1,4 — нажимные кольца, 2 — коллекторная пластина, 3 — шпилька, 5 — ступица, 6 — гайка

Бандаж предохраняет также выступающую часть манжеты от расслаивания. Контровка гайки коллектора осуществляется винтом 2 или другим способом.
Медь имеет больший коэффициент линейного расширения при нагреве (17-10 * град-1), чем сталь (12-10-6 град-1).
Кроме того, температура коллекторных пластин выше, чем температура стальной втулки, так как пластины нагреваются трением о них щеток и проходящим по ним током. Это приводит к тому, что в рабочем состоянии пластины удлиняются больше, чем втулка.
Температурные деформации могут привести к бочкообразному выгибу коллекторных пластин и нарушению контакта щетки с коллектором. Деформации особенно значительны в крупных коллекторах с большой длиной пластин. Поэтому в таких коллекторах «ласточкин хвост» стягивают с помощью податливых элементов: шпилек 3 (рис. 2) или гайкой через упругое пружинящее кольцо.

При удлинении пластин относительно тонкие шпильки растягиваются. Такая конструкция помогает сохранить цилиндричность рабочей поверхности коллектора. Шпильки рассчитывают таким образом, чтобы их деформация при удлинении происходила в пределах упругости материала. Появление в них остаточных деформаций при нагреве может привести к ослаблению коллектора при его остывании.
Коллектор па пластмассе
Рис. 3. Коллектор па пластмассе
В быстроходных машинах при значительной длине коллектора центробежные силы, действующие на пластины, настолько велики, что могут вызвать продавливание манжет, а сами пластины прогнутся. В таких .машинах применяют коллекторы с бандажными кольцами 4 (рис. 3), в которых комплект из медных 8 и изоляционных пластин насаживают на конусную втулку 5, изолированную миканитом 6. Кольца от пластин также изолируют миканитом 7. Втулка с натягом насажена на вал 1 только со стороны петушков, чтобы вал не препятствовал удлинению коллектора при нагреве.
Коллектор с бандажными кольцами
Рис. 4. Коллектор с бандажными кольцами
В осевом направлении пластины на втулке закрепляют гайкой 2, давление от которой передается через металлическую 3 и изоляционную 9 шайбы. В крайних бандажных кольцах протачивают канавки в виде «ласточкина хвоста» для размещения балансировочных грузиков.
В малых и средних машинах применяют коллекторы на пластмассе. В таких коллекторах во внутреннее отверстие цилиндра из медных и изоляционных пластин впрессовывается пластмасса 3 (рис. 4), которая охватывает крепежные выступы пластин 4. Пластмасса в такой конструкции удерживает пластины при работе машины. Поэтому для коллекторов применяют пластмассы высокой прочности. В случае необходимости пластмассовый корпус упрочняют стальными кольцами 5. Чтобы кольца не вызывали замыкания между пластинами, изоляционные прокладки 2 делают таких размеров, при которых они выступали бы за контур медных пластин внутри корпуса. Для повышения надежности посадки на вал в пластмассе корпуса располагают втулку I. Применение пластмассы упрощает конструкцию и удешевляет изготовление коллектора.
В электрических машинах наряду с цилиндрическими иногда применяют дисковые коллекторы, у которых пластины располагают на торцовой поверхности диска.

 
« Коллекторные машины переменного тока   Коммутационный процесс мощного электродвигателя с обмоткой якоря в зазоре »
электрические сети