ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА
По роду тока все современные электрические машины делятся на машины постоянного и переменного тока. Все современные электрические машины работают на основе явлений электромагнитной индукции.
Постоянным называется ток, протекающий по проводнику только в одном направлении. Получение постоянного тока может быть двояким: от генераторов постоянного тока или из переменного тока
и путем его выпрямления при помощи специальных устройств — выпрямителей, преобразующих переменный ток в постоянный.
Простейший генератор постоянного тока (рис. 164, а и б) имеет полюсы электромагнита N и S, между которыми вращается виток проволоки в виде рамки, концы которой припаяны к полукольцам А и В, вращающимся вместе с витком. Полукольца А и Б изолированы между собой и от вала, и представляют собой в простейшем виде коллектор, служащий для выпрямления тока во внешней цепи. На полукольца опираются неподвижные щетки / и //, по которым ток с полуколец А и Б направляется во внешнюю цепь.
При вращении в магнитном поле рамки в ней будет индуктироваться переменная по величине и направлению электродвижущая сила. Как было рассмотрено ранее, эта э. д. с. изменяется по синусоиде и зависит от положения, занимаемого проводниками а и б в магнитном поле. Направление э. д. с, индуктируемой в каждый данный момент в витке, определяется по правилу правой руки. В те моменты, когда ток в витке меняет свое направление, полукольца меняют щетки, поэтому во внешней цепи ток будет иметь все время одно и то же направление, но будет меняться по значению.
График изменения э. д. с. в витке можно изобразить кривой, показанной на схеме в (рис. 164), а график изменения тока во внешней цепи, соединенной с генератором, будет иметь вид, как на схеме г (рис. 164).
Как показывает-последний график, э. д. с. во внешней цепи за полный оборот рамки не меняется по направлению, а меняется по значению от пуля до 'максимума, снова до нуля и т. д. Поэтому э. д. с. в таком виде имеет большую 'пульсацию, и ток, протекающий по замкнутому контуру, носит название пульсирующего.
Чтобы «сгладить» пульсацию, в генераторах устанавливают очень много витков, концы которых припаивают к коллекторным пластинам. При этом витки оказываются сдвинутыми относительно друг друга на некоторый угол н при вращении всех витков пульсация уменьшается.\
В этом случае ток, вырабатываемый генератором, будет практически постоянным как по направлению, так и по значению. Обычно в генераторах бывает такое количество витков обмоток и коллекторных пластин, что получаемая на щетках э. д. с, имеет совершенно незначительную пульсацию (1 % среднего значения э. д. с), и потому ее значение считается постоянным.
Основные элементы генераторов и двигателей постоянного тока конструктивно одни и те же.
На рис. 165 показаны главные части и компоновка генератора постоянного тока. Генератор состоит из следующих основных частей: станины с закрепленными полюсами-электромагнитами, якоря с обмоткой п коллектором, токоснимающего устройства (щеткодержатели, щетки, траверсы), переднего и заднего подшипниковых щитов.
Станины у современных электрических машин отливаются из стали и в зависимости от типа электрической машины выполняются различной формы (прямоугольные, квадратные, восьмигранные, круглые и т. д.). К станине крепится магнитная система (создает магнитный поток), состоящая из полюсных сердечников с наконечниками (рис. 166), на которых находятся обмотки возбуждения из изолированной медной проволоки.
Полюсные сердечники с полюсными наконечниками образуют полюсы электромагнита, служащие для создания магнитного поля. Полюс генератора, как и всякий электромагнит, состоит из сердечника и надетой на пего катушки, по которой проходит электрический ток, называемый током возбуждения. Этот ток создает магнитный поток. Катушки возбуждения составляют обмотку возбуждения машины, названную так потому, что при прохождении по ней тока она создает (возбуждает) магнитное поле генератора. Количество полюсов у генератора, как правило, четное и составляет, 2, 4, 6 и более. При этом северные и южные полюсы чередуются между собой.
Сердечники полюсов снабжаются полюсными наконечниками (башмаками) для улучшения распределения линий магнитного поля машины. Полюсные сердечники, как и полюсные наконечники, собирают из отдельных листов (пластин) электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Сердечники полюсов изготовляют отдельно от станины и крепят к ней, как это показано на рис. 166.
Якорь — вращающаяся часть машины — служит для несения обмотки, в которой индуктируется переменная э. д. с; он состоит из сердечника и обмотки. В современных машинах сердечник якоря собирается из листов электротехнической стали толщиной 0,35—0,5 мм, изолированных друг от друга специальной тонкой бумагой или покрытых изолирующим лаком. Отдельные листы сердечника якоря штампуются такой формы, чтобы после сборки их на наружной поверхности якоря образовались пазы, в которые затем укладывают секции обмоток якоря из изолированной медной проволоки. Секции обмоток соединяют между собой в определенной последовательности. Набранный таким образом якорь надевают на стальной вал машины, на котором его закрепляют шпонкой. На одном валу с якорем насажены коллектор и вентилятор. Коллектор представляет собой полый барабан, собранный из медных пластин, изолированных друг от друга и от вала машины. Количество пластин равно количеству секций якоря, так как к каждой коллекторной пластине припаиваются начало одной и конец другой секции. Пластины изготовляют из твердотянутой меди соответствующего профиля и изолируют друг от друга прокладками из миканита (склеенные под давлением листочки слюды). Для соединения коллекторных пластин с концами обмотки в углу каждой пластины вырезается углубление (шлиц), в которое вводят (вбивают) концы секций и припаивают их. Коллектор является одной из наиболее ответственных частей электрической машины.
Над коллектором укрепляется траверса со щеткодержателями. Щетки вставляют в гнезда щеткодержателей; они прижимаются к коллектору пружинами, натяжение которых можно регулировать. В современных электрических машинах применяют угольные, медно-графитные и графитные щетки.
Якорь с коллектором вращается в подшипниках, находящихся в подшипниковых щитах. Последние крепятся с боков болтами к станине. Между якорем и башмаками полюсных сердечников имеется небольшой зазор, называемый междужелезным пространством.
На корпусе машины обычно устанавливается выводная коробка, в которой имеются изолированные друг от друга и от корпуса машины болтовые зажимы — выводы, служащие для соединения машины с цепью.
Основные неподвижные части электрической машины образуют статор, вращающиеся-ротор. В машинах постоянного тока якорь является ротором, а магнитная система (иногда называется индуктором) — статором.
Дата добавления: 2016-09-26; просмотров: 2839;