Машины постоянного тока с беспазовым якорем

Современные системы автоматического регулирования предъявляют к исполнительным двигателям постоянного тока жесткие требования: быстродействие, максимальная точность регулирования частоты вращения, высокая коммутационная надежность. В последнее время появились двигатели, у которых обмотку якоря располагают не в пазах, а непосредственно на сердечнике якоря. Машины с гладкими якорями обладают следующими особенностями: обмотка якоря имеет относительно меньшую индуктивность, чем обмотка, размещенная в пазах; отсутствие зубцов дает возможность значительно повысить магнитную индукцию в воздушном зазоре. Уменьшение индуктивности обмоток снижает реактивную э. д. с. в коммутируемых секциях. Наличие относительно большого немагнитного участка магнитной цепи машины уменьшает реакцию якоря, поэтому двигатели с гладким якорем имеют прямолинейные устойчивые характеристики частоты вращения и прямолинейную зависимость момента от тока якоря даже при больших перегрузках. Кроме того, вследствие отсутствия зубцов в двигателе практически отсутствуют пульсации основного магнитного потока, что очень важно при эксплуатации электродвигателя. Целесообразность применения гладкого якоря обусловлена в машинах малой мощности улучшением их характеристик, а в машинах большой мощности — обеспечением достаточной коммутационной надежности и улучшением распределения потенциалов на коллекторе. Обмотка якоря крепится либо непосредственно на изолированном сердечнике, либо в пластмассовом слое. В первом случае на изолированный сердечник укладывают пропитанные эпоксидной смолой секции якорной обмотки, которые закрепляют с помощью бандажной стеклоленты. Во втором случае на гладкой поверхности сердечника якоря устанавливают пластмассовые сегменты, в пазы которых укладывают обмотку (рис. 8.4).

Рис. 8.4. Гладкий якорь с пластмассовыми сегментами до укладки обмотки

Одна из главных проблем, возникающих при изготовлении машин с гладкими якорями, — создание обмотки возбуждения, обеспечивающей большую н. с. при ограниченных габаритах. Применяют такие двигатели в приводах, работающих с широким регулированием частоты вращения и нагрузки (прокатные станы, подъемно-транспортные устройства).

Униполярные машины

Униполярные генераторы позволяют получать большой постоянный ток (до 500000 А) при низком напряжении (например, в электролизных установках). Одна из схем униполярного генератора показана на рис. 8.5.

Рис. 8.5 Униполярный генератор

Массивный стальной ротор 1 вращается в магнитном поле, которое создается неподвижными кольцевыми катушками обмотки возбуждения 2. Основной магнитный поток Ф в центральной активной части машины имеет по всей окружности одинаковую полярность, отсюда и происходит название машины. Индуктируемая в стержнях обмотки ротора при его вращении в магнитном поле э. д. с. E = Blv так-же имеет по всей окружности одинаковое направление. Ток с ротора снимается с помощью неподвижных щеток 3. Применение униполярных генераторов ограничено в связи с трудностями отвода тока, так как щеточный аппарат получается громоздким. В настоящее время с ротора отводят ток с помощью жидких металлов (ртуть, натрий). Униполярная индукция используется также в магнитогидродинамических (МГД) генераторах. В этих генераторах вместо движущегося проводника используется поток раскаленных ионизированных газов, называемый «плазма».