Устройство и основные элементы конструкции машины постоянного тока

Машина постоянного тока состоит из неподвижной части — статора и вращающейся части — якоря, в котором происходит процесс преобразования механической энергии в электрическую (генератор) или обратно — электрической энергии в механическую (электродвигатель). Между неподвижной и вращающейся частями имеется зазор. Неподвижная часть (рис. 1.5) состоит из станины 3, главных полюсов 1, предназначенных для создания основного магнитного потока, добавочных полюсов 2, служащих для достижения безыскровой работы щеток на коллекторе (улучшения коммутации). К станине крепят болтами подшипниковые щиты, главные и дополнительные полюсы.

Рис. 1.5. Неподвижная часть машины постоянного тока

Основной (главный) полюс (рис. 1.6, а) имеет сердечник 4, набранный из листов электротехнической стали толщиной 0,5—1 мм, стянутых шпильками. На сердечник насажены две катушки обмоток возбуждения 2. Нижнюю часть сердечника — полюсный наконечник 3 — выполняют так, чтобы воздушный зазор увеличивался от центра полюса к его концам. Это делается для того, чтобы уменьшить искажение поля под действием реакции якоря и рассеяние главного поля в зоне коммутации. У компенсированных машин постоянного тока в полюсных наконечниках выштамповывают пазы для размещения компенсационной обмотки.

Рис. 1.6. Основной (а) и добавочный (б) полюсы

Число главных полюсов всегда четное, причем северные и южные полюсы чередуются, что достигается соответствующим соединением катушек обмотки возбуждения полюсов. Катушки всех полюсов соединяют последовательно. Полюсы крепятся к станине 1 болтами или шпильками. Добавочный полюс (рис. 1.6, б) состоит из сердечника 1, изготовляемого из стали, и обмотки 2, изготовляемой из медных шин прямоугольного сечения. Обмотки добавочных полюсов соединяют последовательно с обмоткой якоря, а полюсы устанавливают между главными полюсами и крепят к станине болтами. Воздушный зазор под добавочными полюсами значительно больше, чем под главными. Поперечное сечение добавочных полюсов расширяется в сторону корпуса. Это увеличивает поверхность прилегания добавочного полюса к корпусу, что дает большую устойчивость и предупреждает насыщение от большого потока рассеяния добавочных полюсов. Для создания электрического контакта с поверхностью коллектора в машине устанавливают щетки, которые прикрепляют к щеткодержателю. Щеткодержатель (рис. 1.7) состоит из нажимных пластин 1 пружины 2, передающей давление на щетку 5; из обоймы 4. Для присоединения элементов электрической цепи машины к щетке последняя снабжается гибким медным тросиком 5. Все щеткодержатели одной полярности соеди­няют между собой сборными шинами, присоединенными к выводам машины. Щеткодержатели крепят на траверсе.

Рис. 1.7. Щеткодержатель

Якорь машины постоянного тока состоит из сердечника якоря с обмоткой, коллектора, вентилятора и вала с шарикоподшипником или роликоподшипником. Сердечник якоря (рис. 1.8, а) машины представляет собой пакет из листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, которые для уменьшения потерь от вихревых токов изолируют друг от друга лаком.

Рис. 1.8. Сердечник якоря: а — якорь без обмотки; б — стальной лист сердечника якоря; в — необмотанный якорь ма­шины постоянного тока

Пакет запрессован на валу якоря и удерживается в сжатом состоянии нажимными шайбами 1. Для лучшего охлаждения машины в сердечниках якоря устраивают вентиляционные каналы. Каждый лист пакета (рис.1.8 б) имеет зубцы 1, пазы 2 и вентиляционные отверстия 3. В пазы сердечника укладывают проводники обмотки якоря (рис.1.8 в). Обмотку якоря присоединяют к пластинам коллектора. На рис. 1.9 показан коллектор, собранный из пластин 7 твердотянутой меди, изолированных друг от друга и от вала якоря миканитовыми прокладками 4 и манжетами. Коллектор состоит из корпуса 1, болтов 2, нажимного кольца 3, миканитовых прокладок 4. Для удобства монтажа и обеспечения прочности крепления коллекторные пластины 7 выполняют в форме «ласточкина хвоста» 6.

Рис. 1.9. Устройство коллектора

Соединяют коллекторные пластины с проводами обмотки якоря с помощью «петушков» 5, которые имеют прорези для укладки и запайки в них концов секций обмотки якоря. На рис. 1.10 показано устройство машины постоянного тока. К станине 6 болтами крепят главные полюсы, состоящие из сердечника 4 и катушки обмотки возбуждения 5. С торцовых сторон к станине крепят боковые щиты 7 с подшипниками, удерживающими вал машины. Якорь машины состоит из сердечника 3, обмотки 9 и коллектора 1. На валу якоря укреплен вентилятор 8, на коллекторе помещены неподвижные щетки 2.

Рис. 1.10. Устройство машины постоянного тока