3. Предварительная подготовка

МПТ состоит из неподвижной части – статора и подвижной части – якоря. Неподвижная часть машины (изо, а) состоит из станины 3, главных полюсов 1, дополнительных полюсов 2.

Статор состоит из станины и главных полюсов

Станина служит для крепления полюсов и подшипниковых щитов и является частью магнитопровода, т.к. через нее замыкается магнитный поток машины. Станину изготовляют их стали – материала, обладающего высокой механической прочностью и большой магнитной проницаемостью. Станина имеет лапы для крепления машины. На станине обычно имеется коробка выводов, на зажимы которой выведены концы обмоток.

На станине крепят главные и добавочные полюсы, а также на торцовых сторонах ее - боковые щиты с подшипниками, удерживающими вал машины.

Обычно станину делают цельной из стальной трубы или сварной из листовой стали.

Главные полюса предназначены для создания в машине магнитного поля возбуждения, и состоят из шихтованного (набранного из листовой электротехнической стали) сердечника 2 и катушки возбуждения 3. Шихтованный сердечник необходим для ослабления вихревых токов. Нижнюю, более широкую, часть сердечника полюса называют полюсным наконечником. Главные полюсы предназначены для создания в машине магнитного поля возбуждения, представляет собой электромагнит, создающий магнитный поток.

Рис. 1 Главные полюса

На сердечнике полюса помещена катушка обмотки возбуждения, намотанная из изолированного медного провода. Катушки всех полюсов соединяются последовательно, образуя обмотку возбуждения. На машинах постоянного тока полюсные катушки делают бескаркасными - намоткой медного провода непосредственно на сердечник полюса, предварительно наложив на него изоляционную прокладку. В большинстве машин (мощностью более 1 кВт) полюсную катушку делают каркасной: обмоточный провод наматывают на каркас (обычно пластмассовый), а затем надевают на сердечник полюса.

Ток, проходящий по обмотке возбуждения, создает магнитный поток. Полюсный наконечник удерживает обмотку возбуждения на полюсе и обеспечивает равномерное распределение магнитного поля под полюсом. Полюсному наконечнику придают такую форму, при которой воздушный зазор между полюсами и якорем одинаков по всей длине полюсной дуги. Добавочные полюсы имеют также сердечник и обмотку. Добавочные полюсы расположены между главными полюсами, и число их может быть либо равным числу главных полюсов, либо вдвое меньшим. Добавочные полюсы устанавливают в машинах больших мощностей; они служат для устранения искрения под щетками. В машинах малых мощностей добавочных полюсов обычно нет. Якорь - вращающаяся часть машины (изо, а) состоит из вала 1, обмотки 2 и коллектора 3. Сердечник якоря представляет собой цилиндр, собранный из листов электротехнической стали. Листы изолируются друг от друга лаком или бумагой для уменьшения потерь на вихревые токи, их собирают в пакет и запекают, они имеют продольные пазы, в которых укладываются проводники обмотки якоря. Готовый

Рис. 2 Якорь машины постоянного тока: а) - общий вид, 1 - сердечник, 2 - обмотка, 3 - коллектор,

Рис 3 Устройство якорных катушек (а) и расположение их в пазах (б): 1 - якорные катушки; 2 - сердечник якоря; 3 - коллектор; 4,5 - верхняя и нижняя стороны якорной катушки

Обмотка якоря состоит из секций (катушек), намотанных из медного провода круглого или прямоугольного сечения, уложенных в пазы сердечника якоря. Пазы якоря закрывают клиньями (текстолитовыми или гетинаксовыми). В некоторых машинах накладывают на поверхность якоря бандаж из проволоки или стеклоленты с предварительным натягом.

В теле якоря делают воздушные каналы для охлаждения обмотки и его сердечника. Лобовые соединения укрепляются стальными бандажами. Все секции обмотки, помещенные на якоре, включаются между собой последовательно, образуя замкнутую цепь, и присоединяются к коллекторным пластинам.

Коллектор представляет собой цилиндр, состоящий из отдельных пластин (ламелей) трапецеидального сечения из твердотянутой меди и изолируют между собой и от корпуса прокладками из миканита. После сборки коллектора эти пластины оказываются зажатыми между стальными шайбами 1 и 3, изолированными от медных пластин миканитовыми манжетами 4. Конусные шайбы стянуты болтами 2, имеют форму, соответствующую форме пластины. Шайба крепится к втулке.

Рис. 4 Устройство коллектора

Коллектор является наиболее сложной в конструктивном отношении и наиболее ответственной в работе частью машины. Поверхность коллектора должна быть строго цилиндрической во избежание биения и искрения щеток.

Коллектор предназначен для преобразования переменной ЭДС в постоянную - в генераторе и постоянный ток в переменный - в двигателе.

Для соединения обмотки якоря с внешней цепью на коллекторе помещают неподвижные щетки, которые могут быть графитными, угольно-графитными или бронзо-графитными.

В машинах высокого напряжения применяют графитные щетки, имеющие большое переходное сопротивление между щеткой и коллектором, в машинах низкого напряжения — бронзо-графитные щетки. Щетки помещают в щеткодержателях (изо, б). Щетка 4, помещенная в обойме щёткодержателя, прижимается пружиной 5 к коллектору.

Рис. 5 Щетка и щеткодержатель; 4 - щетка, 5 – пружина

Рис. 6 Электромагнитная схема двухполюсной машины постоянного тока (а) и эквивалентная схема ее обмотки якоря (б): 1 — обмотка возбуждения; 2 — главные полюсы; 3 — якорь; 4 — обмотка якоря; 5 — щетки; 6 — корпус (станина)

Машина постоянного тока (рис.6а) имеет обмотку возбуждения, расположенную на явно выраженных полюсах статора. По этой обмотке проходит постоянный ток I_в , который создает магнитное поле возбуждения Ф_в . Направление магнитного поля определяется правилом буравчика или правой руки.

На роторе расположена двухслойная обмотка, при помощи постороннего двигателя вращают якорь, при этом проводники якоря пересекаются магнитным полем, в них индуцируется ЭДС (правило правой руки).

Правую руку надо расположить так, чтобы магнитные силовые линии были направлены перпендикулярно ладони, а отогнутый на 90^о большой палец был направлен по вектору скорости, тогда четыре вытянутых пальца покажут направление ЭДС.

Рис. 7 Правило правой руки

Рис. 8 Перемещение проводника в магнитном поле.

Эта ЭДС оказывается на щетках. Если к щеткам подключить нагрузку, то по обмоткам якоря потечет ток в направлении ЭДС. При взаимодействии тока якоря с магнитным полем индуктора возникают электромагнитные силы F_Т (правило левой руки) (т – тормозные).

Чем больше потребителей, тем больше ток якоря, тем больше тормозные силы, тем больше должна быть мощность первичного двигателя для преодоления этих сил.

на

U – напряжение на зажимах генератора при нагрузке;

- падение напряжения в обмотках якоря.

В проводниках, расположенных выше горизонтальной оси симметрии, которая разделяет полюсы (геометрическая нейтраль), ЭДС всегда направлена в одну сторону; в проводниках, лежащих ниже геометрической нейтрали, ЭДС направлена в противоположную сторону.

Условиями работы электрических генераторов является;

1. Совпадение по направлению тока и ЭДС что указывает, что машина отдает электрическую энергию (мощность).

2. Возникновение электромагнитного тормозного момента, из которого вытекает необходимость в получение извне механической энергии.

Назначение коллектора. При вращение рамки в магнитном поле индуктированная в нем ЭДС непрерывно изменяется по величине и направлению, а соответственно изменяется и ток во внешней цепи по тому же самому закону. Для получения во внешней цепи постоянного по направлению тока концы рамок подсоединяют к полукольцам. А для того чтобы получить постоянный по величине ток применяют большое количество рамок. Такую конструкцию называют, коллектором и его назначение является выпрямление переменной ЭДС получаемой в рамке.

Коллектор позволяет сохранить в постоянном направлением тока и напряжение во вешней электрической цепи действующую между щетками несмотря то, что в витке якоря ЭДС и ток изменяется дважды за один полный оборот рамки. Коллектор предназначен для соединения якорной обмотки с внешней цепью.

При выполнении практической работы необходимо отчетливо представлять связь между напряжением на вводах, U, ЭДС Е и падение напряжения I_а R_а в обмотке якоря генератора и двигателя. Для генератора .