Файл: Лекции для курсов Электрические машины и аппараты.docx

На рисунке показаны:

1. 
   обмотка главного полюса
   
2. 
   сердечник главного полюса
   
3. 
   полюсный наконечник
   
4. 
   болт крепления полюса к станине
   
5. 
   станина
   
6. 
   якорь
   

Рис. 5. 3. Главный полюс

Машины постоянного тока в зависимости от требуемого числа оборотов и назначения выполняются с двумя ,четырьмя ,шестью и т.д. главных полюсов.
Добавочный полюс необходим для создания более равномерного магнитного поля в воздушном зазоре. Добавочные полюса устанавливаются между главными полюсами.

Добавочный полюс содержит :

1. 
   сердечник добавочного полюса
   
2. 
   обмотка добавочного полюса
   
3. 
   резьбовые отверстия для болтов крепления
   
4. 
   стяжные шпильки
   

Рис. 5.4. Добавочный полюс

Конструкция щеточного устройства

Щеточное устройство представляет собой скользящий контакт между вращающимся якорем и неподвижными обмотками полюсов. (см.рис.5.5).

Щеточное устройство содержит:

1 - щетки

2 - щеткодержатель

3 - палец

4 - поворотная траверса



Рис.5.5. Щеточное устройство

Щетки изготавливаются из графита, угля ,меднографитового сплава .

Они устанавливаются в щеткодержатели и удерживаются в них пружинами.

Щеткодержатели закрепляются на специальном стержне, называемым пальцем. Минимальное количество пальцев -два. Они располагаются диаметрально на траверсе.

Траверса представляет собой кольцо, имеющее возможность поворачиваться вместе с пальцами на некоторый угол.

Поворот траверсы осуществляется для выбора лучших условий коммутации щеток. При хорошей коммутации под щетками отсутствует искрение.
а) Щеткодержатель.

Содержит:

1 - гибкий медный проводник

2 - прижим с пружиной

3 - щетка

4- обойма щеткодержателя

---

Рис.5.6. Щеткодержатель

Конструкция якоря.

Якорь двигателя постоянного тока показан на рисунке 5.7.

Он содержит:

1 - коллектор

2 - сердечник якоря

3 - обмотка якоря

4 - лопатки вентилятора

5 - вал



Рис.5.7. Якорь двигателя постоянного тока
Стальной вал является несущей конструкцией , на которой закрепляются все остальные детали якоря. Выходной конец вала имеет шпонку для соединения с приводным механизмом.
Сердечник набран из листов электротехнической стали. Пакет из листов напрессовывается на вал. В сердечнике выполнены пазы , в которых размещается обмотка якоря.



Рис.5.8. Якорь без обмотки и стальной лист сердечника
Обмотка якоря выполняется из медного изолированного провода круглого или прямоугольного сечения. Секции обмотки укладываются в пазы сердечника. Концы секции припаиваются к пластинам коллектора.



Рис.5.9. Укладка обмотки в пазы якоря.

Конструкция коллектора.

Коллектор (см.рис.5.8.) представляет сложную конструкцию в виде цилиндра , собранного из отдельных медных пластин-ламелей. Пластины коллектора изолированы друг от друга миканитовыми прокладками. К пластинам коллектора припаиваются концы секций якорной обмотки.





На рисунке:

1. 
   корпус коллектора
   
2. 
   стяжной болт
   
3. 
   нажимное кольцо
   
4. 
   изоляционная прокладка
   
5. 
   петушок
   
6. 
   коллекторная пластина
   

---

Принцип действия МПТ

Создание переменной эдс в генераторе постоянного тока.

Простейшим генератором постоянного тока может служить ви­ток из проводника в виде рамки, вращающейся в магнитном поле между двумя постоянными магнитами N и S

(рис. 4.1).


Рис.4.1. Схема работы генератора постоянного тока
Концы витка abсd присоединяются к двум медным пластинам коллектора, изолированным друг от друга и от вала, на котором они помещены. На пластинах помещены неподвижные щетки А и В, к которым присоединена внешняя цепь, состоящая из каких-либо приемников электроэнергии. При вращении витка с постоянной частотой проводники ab и сd пересекают магнитные линии, при этом в проводниках индуктируется э. д. с.

При равномерном распределении магнитного поля в пространстве э. д. с. проводника будет равна



Где: ω=2рf— угловая частота; f — частота э. д. с.

Таким образом, при условии равномерного распределения магнитного поля в витке индуктируется переменная синусоидальная э. д. с. (рис.4.2, а).

В проводнике аЬ наводится переменная во времени э. д. с, изменяющая свое направление 2 раза за один оборот витка.

Время Т, за которое изменяется э. д. с, называют периодом.

Число периодов в одну секунду называют частотой.

В общем случае, когда машина имеет р пар полюсов, частота наводимой э. д. с. увеличивается пропорционально р,
f =pn,

где: n— частота вращения витка в секунду.

Принцип работы коллектора в генераторе постоянного тока.

Для нормальной работы генератора нужно установить щетки так, чтобы наводимая в витке з. д. с. была равна нулю в момент перехода щетки с одной пластины на другую.
Рис.4.2. График ЭДС в витке (а) и во внешней цепи (б)
К аждая из щеток будет соприкасаться только с той коллекторной пластиной и соответственно только с тем из проводников

---

, которые находят под полюсом данной полярности.

Например, в момент времени, показанный на рис. 4.1, щетка А соприкасается с пластиной 1 и имеет положительный потенциал, так как к ней подводится э. д. с. от проводника ab, находящегося под северным полюсом. При повороте якоря на 90° виток будет расположен так, что его проводники перемещаются вдоль магнитных линий поля, не пересекая их. Поэтому э. д. с, наведенная в витке, равна нулю.

Щетки соединяют коллекторные пластины между собой и тем самым замыкают виток накоротко. При повороте витка на 180° щетка А соприкасается с пластиной 2, но по-прежнему она имеет положительный потенциал, так как к ней подводится э. д. с. от проводника ей, заменившего проводник ab под северным полюсом.

Аналогично можно видеть, что щетка В имеет всегда только отрицательный потенциал. Таким образом, по витку abсd по-прежнему протекает переменный ток; при этом по внешнему участку цепи ток проходит только в одном направлении, а именно от положительной щетки А к отрицательной щетке В, т. е. происходит выпрямление переменной э. д. с, наведенной в витке, в пульсирующую на внешнем участке цепи (рис. 4.2, б).

Как видно из рисунка, кривая э. д. с. помимо постоянной содержит большую переменную составляющую, называемую пульсацией э. д. с.

Для ее уменьшения следует увеличить число коллекторных пластин. Если, например, в магнитном поле полюсов поместить два витка, оси которых сдвинуты на 90° в пространстве, и концы этих витков соединить с четырьмя коллекторными пластинами, то при вращении витков индуктируемые в них э. д. с. окажутся сдвинутыми по фазе на угол р/2. Щетки в такой машине надо поместить так, чтобы они соприкасались с пластинами того витка, в котором в данный момент э, д. с. имеет наибольшее значение и на щетках будет э. д. с, пульсация которой много меньше, чем при двух коллекторных пластинах. При дальнейшем увеличении числа коллекторных пластин пульсация уменьшается и при 16 пластинах на пару полюсов становится менее 1%.
Таким образом, коллектор в генераторах постоянного тока выполняет роль преобразователя переменной э. д. с, индуктируемой в обмотке якоря

---

, в постоянную на щетках, т. е. осуществляет выпрямление э. д. с.
Электрические машины чаще изготовляют многополюсными. На рис. 4.3 изображена схема четырехполюсного генератора постоянного тока.

Линию, перпендикулярную оси полюсов и проходящую между разноименными полюсами, называют геометрической нейтралью, а часть окружности якоря, соответствующую одному полюсу,— полюсным делением.

Рассматриваемая простейшая машина может работать двигателем, если к обмотке ее якоря подвести постоянный ток от внешнего источника.



Рис.4.3. Схема четырехполюсного генератора.

---