УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА И СИНХРОННЫХ МАШИН
Устройство машин постоянного тона
Машина постоянного тока состоит из следующих основных частей: станины, якоря с обмоткой, коллектора щеточного аппарата, основных полюсов с обмотками, добавочных полюсов с обмотками, подшипниковых щитов
Станина выполняется из стали или чугуна и служит для скрепления всех частей машины. Станина являете: частью магнитной цепи машины, к которой крепятся главные и добавочные полюсы машины.
Якорь машины постоянного тока по своему устройству похож на ротор асинхронного двигателя. На вал якоря насаживается активная сталь якоря. В пазы якоря укладывается обмотка, которая подключается к коллектору. Коллектор тоже насаживается на вал якоря.
Обмотки якорей машин постоянного тока подразделяются на: простые петлевые, простые волновые, сложные петлевые, сложные волновые, специальные.
Мы рассмотрим только две обмотки: простую петлевую и простую волновую.
Обмотка якоря состоит из одновитковых или много витковых секций. Секцией называют часть обмотки, заключенную между двумя коллекторными пластинами следующими друг за другом по схеме обмотки.
К одной пластине коллектора припаивают конец первой секции и начало секции, следующей за первой, а по этому число коллекторных пластин равно числу секций Обмотки якорей выполняются двухслойными, и, следовательно, одна секция занимает один паз.
Рис. 32. Элементы обмоток машин постоянного тока:
а — секции правоходовой петлевой обмотки; б—секции волновой обмотки.
Секция по внешнему виду похожа на катушку двухслойной обмотки статора асинхронного двигателя. Части одной секции, лежащие в пазах якоря, называются активными сторонами секции.
Для выполнения обмотки необходимо знать три шага обмотки по якорю. Первый частичный шаг по якорю — расстояние, выраженное числом пазов, между активными сторонами одной секции.
Второй частичный шаг по якорю — расстояние, выраженное числом пазов, между первой активной стороной первой секции и первой активной стороной секции, следующей за первой по схеме обмотки.
Результирующий шаг у — расстояние, выраженное числом пазов, между первой активной стороной первой секции и первой активной стороной секции, следующей за первой по схеме обмотки. Кроме шахов по якорю, необходимо знать шаг по коллектору. Расстояние между пластинами коллектора ук, к которым присоединены выводы от одной секции, измеренное числом коллекторных пластин, называется шагом обмотки по коллектору. Мы будем на схемах изображать одновитковые секции. По аналогии с обмотками асинхронного двигателя якорные обмотки будем изображать развернутыми на плоскости. На рисунке 32, а показаны шаги простой петлевой обмотки, а на рисунке 32, б — шаги простой волновой.
При вычерчивании схем обмоток будем считать ширину щетки равной ширине коллекторной пластины. Первый частичный шаг по якорю простой петлевой обмотки
(47)
где е — правильная дробь, превращающая шаг в целое число.
Результирующий шаг по якорю
Знак плюс берется для правоходовой обмотки, а минус- для левоходовой. Второй частичный шаг по якорю
(49)
Шаг по коллектору
(50)
Первый частичный шаг по якорю простой волновой обмотки
(50а)
Результирующий шаг, равный шагу по коллектору,
(51)
Второй частичный шаг по якорю
Иногда реальный паз якоря мысленно разбивают на два или несколько элементарных пазов, в этом случае число секций равно числу элементарных пазов и равно числу коллекторных пластин. При подсчете шагов обмотки по якорю вместо реальных пазов подставляют элементарные. Рассмотрим простую волновую обмотку на конкретном примере. Пусть Z=S = K= 17; 2 р=А. Шаги
обмотки
Рис. 33. Схема петлевой правоходовой обмотки:
а— развернутая; б — упрощенная.
Рис. 34. Схема волновой неперекрещивающейся обмотки:
а — развернутая; б — упрощенная.
По полученным данным на рисунке 34, а построена развернутая схема обмотки, а на рисунке 34, б — упрощенная. Из рисунка видно, что простая волновая обмотка имеет две параллельные ветви:
2 а = 2. (54)
На рисунке 34, б в каждой параллельной ветви работает по шесть секций, остальные закорочены щетками. Число щеток обычно равно числу полюсов машины.
Коллектор машины постоянного тока представляет собой правильное цилиндрическое тело. Его набирают из медных коллекторных пластин, которые в сечении имеют форму трапеции.
Коллекторные пластины изолируют одну от другой прокладками из коллекторного миканита (слюда, склеенная лаком и спрессованная).
Рис. 35. Основные узлы и детали машины постоянного тока:
а — станина; б — основной полюс с обмоткой; в — добавочный Полюс с обмоткой; г — якорь без обмотки и коллектора; д — коллектор; е - траверса; ж — щеткодержатели со щетками; 1— лапы; 2— место для добавочного полюса; 3 — рым-болт; 4 — место для основного полюса; 5 — полюсный наконечник; 6— сердечник полюса; 7 — станина; 8 — полюсная катушка; 9 -нажимная шайба; 10 — место для бандажа; 11 — место для коллектора; 12 — корпус коллектора; 13 — стяжной болт; 14 — нажимной корпус; 15— миканитовая манжета; 16 — петушки (прорези); 17 — коллекторная пластина: 18 — щеточный болт; 19 — изоляция болта от траверсы; 20 — стопорный болт; 21 — медная проводимость; 22 — приспособления для прижатия щеток; 23 — пружина; 24 — щетка; 25 — обойма.
Коллекторные пластины крепят при помощи металлических нажимных конусов. Пластины от конусов изолируют манжетами, выполненными из формовочного миканита. Коллектор является дорогой и ответственной частью машины постоянного тока.
Щеточный аппарат состоит из траверсы со щеточными болтами, щеткодержателей (щеточных обойм) с нажимными пружинами и щеток. Щеточный аппарат крепится к подшипниковому щиту и, как правило, может поворачиваться. Число щеточных' болтов равно числу полюсов машины. Щеткодержатели изолированы от щеточных болтов или щеточные болты изолируются от траверсы.
Основные полюсы набирают из пластин электротехнической стали толщиной 0,5-=-0,8 мм. На основных полюсах размещается одна или две обмотки возбуждения машины. Обмотка возбуждения выполняется из изолированного медного провода и изолируется от станины и основных полюсов.
Добавочные полюсы по устройству аналогичны основным, но имеют меньшее сечение. Устанавливаются точно между основными полюсами.
Подшипниковые щиты машины постоянного тока выполняются аналогично подшипниковым щитам асинхронного двигателя.
Рис. 36. Модель генератора постоянного тока:
1— якорь; 2 — виток; 3—коллекторная пластина; 4— южный полюс; 5— северный полюс; А и В — щетки; R— нагрузка.
Основные узлы и детали машины постоянного тока показаны на рисунке 35.
