Учебное пособие: Синхронные машины. Машины постоянного тока
Рис. 2.5 – Катушки
полюсов:
а – главных: 1 – главный полюс, 2 – катушка обмотки
возбуждения;
б – добавочных: 1 – обмотка добавочных
полюсов, 2 – добавочный полюс, 3 – опорный угольник
Якорь. Сердечник якоря
(рис. 2.6, а), так же как в синхронной машине, собирают из изолированных
листов электротехнической стали (рис. 2.6, б). Обмотку якоря
изготавливают из провода круглого или прямоугольного сечения; обычно она
состоит из отдельных, заранее намотанных якорных катушек (рис. 2.7, а),
которые обматывают изоляционными лентами и укладывают в пазы сердечника
якоря. Обмотку выполняют двухслойной; в каждом пазу размещают две стороны
различных якорных катушек – одну поверх другой (рис. 2.7, б) Каждая
якорная катушка включает в себя несколько секций, концы которых припаивают к
соответствующим коллекторным пластинам; секции могут быть одно- и
многовитковыми.
Коллектор. Обычно
коллектор выполняют в виде цилиндра (рис. 2.8), собранного из
клинообразных пластин твердотянутой меди; между пластинами располагают
изоляционные прокладки из миканита Узкие края коллекторных пластин имеют форму
«ласточкина хвоста»; после сборки коллектора эти края зажимают между корпусом и
нажимным фланцем (рис. 2.8, а) и изолируют от этих деталей
манжетами из миканита Секции обмотки якоря впаивают в прорези, имеющиеся в
выступающей части коллекторных пластин. В машинах малой и средней мощности
широко применяют коллекторы, в которых медные пластины и миканитовые прокладки
запрессованы в пластмассу (рис. 2.8, б). Поверхность собранного
коллектора обтачивают на токарном станке и тщательно шлифуют. Чтобы миканитовые
прокладки при срабатывании коллектора не выступали над пластинами и не вызывали
вибрации щеток, их профрезеровывают на 0,8–1,5 мм ниже поверхности
коллектора
Рис. 2.6 – Сердечник
якоря (а) и процесс его сборки (б):
1, 3 – нажитые шайбы
(обмоткодержатели), 2 – выточки для наложения бандажа,
4 – место для запрессовки
коллектора, 5– изоляционная пленка, 6 – стальной лист
Рис. 2.7 – Наложение
обмотки на сердечник якоря (а) и
расположение якорных
катушек в пазах (б):
1 – якорные катушки, 2 – сердечник якоря, 3 – коллектор,
4, 5 – верхняя и нижняя
стороны якорной катушки
Щеточный аппарат. По
цилиндрической части коллектора скользят щетки, установленные в
щеткодержателях. Щетки представляют собой прямоугольные бруски из композиции,
выполненной на основе графита. Они предназначены для соединения коллектора с внешней
цепью и прижимаются к поверхности коллектора пружинами (рис. 2.9, а). При
вращении якоря щетки сохраняют неизменное положение по отношению к полюсам
машины. Щеткодержатели укрепляют на щеточных пальцах и изолируются от них.
Щеточные пальцы, в свою очередь, крепят либо к подшипниковому щиту, либо
к траверсе, которая позволяет при необходимости поворачивать всю систему щеток
по отношению к полюсам машины. В машинах малой мощности часто применяют
трубчатые щеткодержатели (рис. 2.9, б), устанавливаемые непосредственно
в подшипниковом щите. Щетки (рис. 2.10) в зависимости от состава, способа
изготовления и физических свойств могут иметь различную маркировку. Все марки
объединяются в шесть основных групп: угольно-графитные, графитные,
электрографитированные, медно-графитные, бронзо-графитные и
серебряно-графитные. Для каждой машины следует применять только щетки
установленной марки, которая выбирается заводом-изготовителем исходя из условий
работы машины.
Рис. 2.8 – Коллектор
машины постоянного тока с металлическим (а)
и пластмассовым (б) корпусом:
1 – корпус, 2 – нажимной фланец, 3-изоляционные манжеты, 4 – коллекторные пластины, 5 – изоляционные прокладки,
6 – пластмасса,
7 – втулка
Рис. 2.9 – Щеткодержатели
машин средней (а) и малой (б) мощности:
1 – щетка, 2 – обойма, 3 – пружина, 4 – зажимы для крепления к
щеточному пальцу, 5-щеточным канатик, 6 – нажимной палец, 7 – колпак, 8 – иэолящ. олная втулка, 9 –
подшипниковый щит, 10 – зажим для выводного проводника
Процесс индуктирования э.д.с. в обмотке якоря. Рассмотрим процесс индуктирования э.д. с. в обмотке якоря,
проводники которой для простоты будем считать равномерно распределенными вдоль
окружности якоря (рис. 2.11, а). При вращении якоря в проводниках, лежащих
под полюсами N и S, индуктируются э. д.
с. противоположного направления. Проводники, в которых индуктируются эти э. д.
с, расположены по обе стороны от геометрической нейтрали 0–0-оси
симметрии, разделяющей полюсы. На рис. 2.11, б показана
электрическая схема обмотки якоря с коллектором. Она выполнена в виде
многофазной обмотки, состоящей из большого числа витков, подключенных к
пластинам коллектора, так чтобы между каждой парой смежных коллекторных пластин
был включен один или несколько витков.
Рис. 2.10 – Щетки
машин малой (а) и большой (б) мощности:
1 – щетка, 2 – щеточный канатик, 3 – кабельный наконечник
На коллектор накладываются щетки А и В,
посредством которых вращающаяся обмотка якоря соединяется с внешней цепью.
При вращении якоря между щетками А и В действует
постоянная по величине э.д. с. Е, равная сумме э. д. с, индуктированных
во всех последовательно соединенных витках обмотки якоря, которые включены
между щетками. Чтобы подать от обмотки якоря во внешнюю цепь максимальное
напряжение, ее нужно присоединить к двум точкам обмотки якоря, между которыми
действует наибольшая разность потенциалов. Такими точками при холостом ходе
машины являются точки а и b (рис. 2.11, б), расположенные на геометрической
нейтрали, где и следует устанавливать щетки А и В.
Рис. 2.11 – Якорь
машины постоянного тока (а), упрощенная схема его обмотки (б) и векторная диаграмма
индуктируемых в ней э. д. с (в):
1 – обмотка якоря, 2 – коллектор
При вращении якоря точки а и b смещаются с геометрической нейтрали, но к щеткам будут
подходить все новые и новые точки обмотки, между которыми действует э.д. с. Е,
поэтому э.д. с. во внешней цепи будет неизменна по величине и направлению.
Уменьшения пульсаций э. д. с. Е при переходе щеток с одной коллекторной
пластины на другую добиваются установкой большого числа коллекторных пластин;
число коллекторных пластин, приходящихся на одну параллельную ветвь обмотки
якоря, должно быть не менее восьми.
Если заменить несинусоидальную э.д. с, индуктируемую в
витках обмотки якоря, эквивалентной синусоидальной э.д. с, то действующая между
щетками А и В э.д.с. Е может быть получена из векторной
диаграммы (рис. 2.11, в). Из нее следует, что при достаточно
большом числе секций обмотки якоря э. д. с. Ė будет практически
неизменна во времени и равна диаметру окружности, описанной вокруг
многоугольника э.д. с. ė1, ė2,
ė3 и т.д., индуктированных в отдельных витках этой
обмотки.
Щетки А и В разделяют рассматриваемую обмотку
на две параллельные ветви, в каждой из которых действует э.д. с. Е. При
разомкнутой внешней цепи ток по обмотке не проходит, так как э.д.с,
индуктированные в двух ее ветвях, направлены встречно и взаимно компенсируются.
Полная компенсация будет, очевидно, иметь место при строго симметричном
выполнении обмотки и равенстве магнитных потоков полюсов; условие симметрии в
случае двухполюсной обмотки сводится к равномерному распределению проводников
на внешней поверхности якоря.
Электродвижущая сила. Мгновенное
значение э.д. с, индуктируемой в каждом активном проводнике (рис. 2.12),
 , (2.1)
где Вх–индукция в рассматриваемой точке х
воздушного зазора; va–окружная скорость якоря; lа–длина
проводника в магнитном поле.
Следовательно,
 . (2.2)
Здесь N – общее числа активных проводников обмотки
якоря; N/2а – число активных проводников, входящих в одну параллельную
ветвь.
При достаточно большом числе коллекторных пластин можно
пренебречь пульсацией э. д.с. и считать, что
 , (2.3)
где Вср – среднее значение индукции на
протяжении полюсного деления τ.
Учитывая также, что
Вср1аt = Ф, (2.4)
где τ = πDa/(2p) – полюсное деление;
 ,
Получим
 , (2.5)
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43 |
