Устройство машин постоянного тока

На рис. 6.5 показано устройство двигателя постоянного тока защищенного исполнения с самовентиляцией серии П. Статор имеет сборную конструкцию и состоит из станины 1, главных полюсов 3 с обмоткой возбуждения в виде катушек 2 каркасного типа, т. е. намотанных на каркас из изоляционного материала. Кроме того, для улучшения условий работы на статоре устанавливают дополнительные полюса, которые на рисунке не показаны. Якорь двигателя 4 включает сердечник, обмотку якоря, коллектор 6, на который накладываются неподвижные щетки 5. Якорь насаживается на вал, который вращается на подшипниках, установленных на подшипниковых щитах 7.

Рис. 6.5. Устройство машины постоянного тока серии П

Сердечник якоря — это цилиндр, набранный из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Перед сборкой листы покрывают специальным изоляционным лаком. Такая конструкция сердечника якоря позволяет значительно ослабить вихревые токи, возникающие в нем при его перемагничивании в процессе вращения в магнитном поле. В продольные пазы сердечника якоря уложены пазовые стороны секций обмотки якоря. Часто пазы якоря делают со скосом, как это видно на рис. 6.4, что позволяет ослабить пульсации магнитного потока в воздушном зазоре и уменьшает вибрации и шум.

Обмотку якоря изготавливают из провода круглого или прямоугольного сечения; обычно она состоит из отдельных, заранее намотанных, якорных катушек, которые обматывают изоляционными лентами и укладывают в пазы сердечника якоря. Обмотку выполняют двухслойной; в каждом пазу укладывают две стороны различных якорных катушек одну поверх другой (рис. 6.6). Каждая якорная катушка включает в себя несколько секций, концы которых припаивают к соответствующим коллекторным пластинам, при этом секции могут быть одно- и многовитковыми.

Рис. 6.6 Укладка секций обмотки якоря в пазы

Катушки главных и добавочных полюсов изготовляют из изолированного медного провода круглого или прямоугольного сечения. Катушки машин малой мощности выполняют из тонкой проволоки, последовательные катушки обмоток возбуждения и добавочных полюсов — из полосовой меди. Расположенную на полюсе обмотку иногда разбивают на несколько катушек (секций) для лучшего ее охлаждения. При секционном выполнении катушек между отдельными секциями устанавливают дистанционные шайбы из изоляционного материала, посредством которых образуются вентиляционные каналы.

Коллектор машины обычно выполняют в виде цилиндра, собранного из клинообразных пластин, изготовляемых из твердотянутой меди. Между пластинами 4 располагают изоляционные прокладки из миканита (рис. 6.7).

Узкие края коллекторных пластин имеют форму «ласточкина хвоста», обеспечивающего надежное крепление пластин, после сборки коллектора их зажимают между корпусом 1 и нажимным фланцем 2 (рис. 6.7) и изолируют манжетами 3 из миканита. Секции обмотки якоря впаивают в прорези, имеющиеся в выступающей части коллекторных пластин.

В машинах малой и средней мощности применяют коллекторы, в которых медные пластины и миканитовые прокладки запрессованы в пластмассу. 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. 6.7. Устройство коллектора

Скользящий токосъем осуществляется щетками, которые скользят по цилиндрической части коллектора щетки, и установлены в щеткодержателях. Щетки представляют собой прямоугольные бруски из материала, составленного на основе графитового порошка. Они предназначены для соединения коллектора с внешней цепью и прижимаются к поверхности коллектора пружинами (рис. 6.8).

Рис. 6.8. Щеткодержатель со щеткой (а) и щетка для мощных машин (б)

В зависимости от состава, способа изготовления и физических свойств все щетки делят на шесть основных групп: угольно-графитовые, графитовые, электрографити рованные , меднографитовые, бронзографитовые и серебрянографитовые.

Для каждой машины следует применять щетки только установленной марки, которая выбирается заводом-изготовителем исходя из условий работы машины.

При вращении якоря щетки сохраняют неизменное положение по отношению к полюсам машины. Щеткодержатели укрепляют на щеточных пальцах и изолируют от них (рис. 6.8,а). Щеткодержатели включают обойму 2 с щеткой 1, нажимной палец 6, прижимаемый к щетке пружиной 3 и зажим 4 для прикрепления к щеточному пальцу. Щеточные пальцы, в свою очередь, крепят либо к подшипниковому щиту, либо к траверсе, которая позволяет при необходимости поворачивать всю систему щеток по отношению к геометрической нейтрали машины.