- •1. Электрические машины постоянного тока
- •1.1. Устройство и конструкция машин постоянного тока
- •1.2. Принцип действия машин постоянного тока
- •1.3. Реакция якоря и коммутация машин постоянного тока
- •1.4. Генераторы постоянного тока и их классификация
- •1.5. Характеристики генераторов постоянного тока
- •1.6. Двигатели постоянного тока и их классификация
- •2.1. Устройство и принцип действия асинхронного двигателя
- •2.2. Устройство и принцип действия синхронного генератора
- •2.3. Синхронные генераторы постоянного напряжения
- •2.4. Синхронные двигатели
- •2.5. Механические характеристики исполнительных механизмов и электрических двигателей
- •3.1. Устройство и принцип действия трансформаторов
- •3.2. Режимы работы трансформаторов однофазной системы тока
- •3.3. Трансформаторы трехфазной системы тока
- •3.4.Специальные трансформаторы
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
Основными параметрами электрических машин являются напряжение, сила тока, мощность, частота вращения, вращающий момент, КПД, частота переменного тока и коэффициент мощности. Номинальные значения указанных величин, за исключением вращающего момента, приводятся заводом-изготовителем на паспортной табличке, закрепленной на корпусе машины.
Электрические машины, применяемые на судах флота рыбной промышленности, могут иметь естественное или искусственное охлаждение. В первом случае охлаждение осуществляется без специальных устройств, во втором — с использованием вентиляторов, насаженных непосредственно на вал машины (самовентиляция), или отдельных вентиляторов (независимое охлаждение). При независимом охлаждении система может быть замкнутой (без забора воздуха из окружающей среды) или разомкнутой (с забором воздуха из окружающей среды).
По роду тока применяемые машины делятся на машины постоянного и переменного тока.
В соответствии с расположением вала на судах они могут быть горизонтального и вертикального исполнения.
1. Электрические машины постоянного тока
1.1. Устройство и конструкция машин постоянного тока
Электрический механизм с вращающимися частями, обеспечивающий преобразование механической энергии в электрическую или наоборот, либо преобразовывающий электрическую энергию одного рода в другой, называется электрической машиной.
В первом случае электрическая машина называется генератором, во втором — двигателем, в третьем — преобразователем.
Генератор конструктивно ничем не отличается от двигателя, и их общей особенностью является электромагнитная связь неподвижной системы (статора) с вращающейся частью машины, называемой якорем (ротором).
Таким образом, в электрической машине постоянного тока можно выделить две основные части, разделенные воздушным зазором:
-
неподвижная индуктирующая часть, обеспечивающая создание потока возбуждения,
-
вращающаяся индуктируемая часть, обеспечивающую преобразование одного вида энергии в другой.
Неподвижная часть машины состоит из станины, основных и добавочных полюсов, подшипниковых щитов и щеточного устройства.
Станина. Станина служит для крепления всех неподвижных деталей и узлов машины и одновременно является магнитопроводом. Изготовляется она из стали в виде литой или сварной конструкции.
Основные полюсы. Основные полюсы, показанные на рис. 2, а, служат для создания главного магнитного потока.
Они состоят из сердечника 1, катушек возбуждения 2, каждая из которых крепится на станине 3 с помощью болта 4. Расширенная часть полюса 5 носит название полюсного наконечника (башмака). Сердечник полюса набран из листов стали толщиной 0,5—1 мм, скрепленных заклепками. Катушка возбуждения изготовляется из обмоточного провода.
Добавочные полюсы (рис. 2, б) также имеют сердечник 1 и катушку 2. Они служат для уменьшения искрения под щетками машины. Добавочные полюсы устанавливаются между основными и крепятся к станине болтами. Сердечники полюсов могут быть наборными или сплошными. По окружности полярность основных полюсов чередуется. Обмотки полюсов могут состоять как из одной, так и из нескольких последовательно соединенных катушек, которые называются шайбами. В последнем случае между ними прокладывают изоляционные распорки, что обеспечивает, лучшее охлаждение катушек.
Подшипниковые щиты. Подшипниковые щиты представляют собой две боковые крышки из стали с гнездами для шариковых или роликовых подшипников и окнами для охлаждения. Кроме того, в подшипниковых щитах со стороны коллектора предусматриваются люки для осмотра и обслуживания щеточного устройства. В последнее время получили распространение подшипниковые щиты из алюминиевого сплава.
Щеточное устройство. Щеточное устройство служит для соединения якоря машины с внешней цепью. Оно состоит из щеточной траверсы с пальцами, щеткодержателей и щеток. Траверса представляет собой кольцо, укрепленное на капсуле подшипника или же прикрепленное к станине. На изолированных от траверсы пальцах крепятся щеткодержатели, один из которых показан на рис. 3.
Щеткодержатель состоит из обоймы 1, щетки 2, нажимной пружины с рычагом 3 и токоведущего паводка 4.
Вращающаяся часть машины (якорь) состоит из следующих элементов: сердечника якоря, коллектора, обмотки якоря, вентилятора.
Сердечник якоря изготовляют из листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, собранных в пакеты. Для уменьшения потерь от вихревых токов листы покрывают изолирующим лаком. Между пакетами оставляют воздушные промежутки, которые служат радиальными вентиляционными каналами. По окружности сердечника якоря выштамповывают пазы для укладки обмотки, отверстие для вала и аксиальные вентиляционные каналы. Пакеты якоря натягивают на вал и закрепляют нажимными шайбами. Последние иногда служат держателями лобовых частей якорной обмотки.
Коллектор устанавливается на валу якоря рядом с сердечником. Коллектор, как изображено на рис. 4, набирается из медных коллекторных пластин, имеющих в поперечном сечении трапецеидальную форму. Он состоит из коллекторной пластины 4, «петушка» 5 для припайки обмотки к коллекторной пластине, изоляции 6 и 8, втулки коллектора 7, нажимного конуса 3, круглой гайки 2 и стопорного винта 7.
Якорная обмотка машины постоянного тока выполняется из изолированных проводников, соединенных между собой в замкнутый контур. Два последовательно соединенных проводника образуют виток.
Часть обмотки, состоящая из нескольких последовательно соединенных витков, образует секцию. Начало и конец секции присоединяются к разным коллекторным пластинам, причем эти пластины в зависимости от типа обмотки могут располагаться в различных местах по окружности коллектора. К каждой коллекторной пластине присоединяются начало одной и конец другой секции, поэтому каждой секции соответствует одна коллекторная пластина. Следовательно, число пластин К на коллекторе равно числу секций обмотки якоря, т. е. К = S.
В свою очередь, секции соединяют между собой в катушку также последовательно и укладывают в пазы якоря в два слоя таким образом, чтобы левые стороны секций лежали в верхнем слое одного паза, а правые — в нижнем слое другого. В этом случае обмотка называется двухслойной.
Левая сторона одной и правая сторона другой секции, лежащие соответственно в верхнем и нижнем слоях реального паза, образуют элементарный паз. Таких пазов в реальном пазу будет столько, сколько секций в катушке.
Конструктивными параметрами обмоток якорей являются шаги по якорю и по коллектору, показанные на рис. 5.
Число элементарных пазов у = у1+у2, заключенных между началами следующих друг за другом по схеме обмотки секций называется результирующим шагом обмотки по якорю.
у1 - число элементарных пазов, заключенных между первой и второй активными сторонами одной и той же секции, называется первым частичным шагом:
y1 = S/2p. (2.1)
у2 - число элементарных пазов, заключенных между второй активной стороной предыдущей секции и первой активной стороной последующей секции, называется вторым частичным шагом:
у2 = y1 – y
В зависимости от порядка соединения секций между собой и присоединения их к коллекторным пластинам различают следующие типы якорных обмоток: простые петлевые, сложные петлевые, простые волновые, комбинированные.
a ) б)
Рис. 5. а — для петлевой (параллельной) обмотки;
б — для волновой (последовательной) обмотки.
На рис. 8 показаны продольное и поперечное сечения машины постоянного тока П-61. Студентам предлагается самостоятельно установить наименование и назначение обозначенных цифрами деталей и узлов.
Рис. 8.