Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
2354.pdf
Скачиваний:
44
Добавлен:
07.01.2021
Размер:
6.14 Mб
Скачать

Eср = 0,638Emax ,

(9.7)

где Emax – амплитуда переменной ЭДС.

Если к щёткам подключить какую-либо внешнюю электрическую цепь, то под действием ЭДС в этой цепи будет протекать посто-

янный электрический ток.

ЭДС

 

Очевидно, что если увеличить количество рамок, расположив их

равномерно в магнитном поле по окружности вала под углом 2π/n, и

соедин ть так, чтобы во всех рамках протекал одинаковый ток, то ве-

личина

увел ч тся, а её пульсации уменьшатся.

и

Так м образом, коллектор в МПТ выполняет роль выпрямителя

переменного тока в генераторах или автоматического переключателя

направлен я тока в дв гателях.

 

б

 

9.3. Устройство машин постоянного тока

МПТ (р с. 9.3) состоят из трех основных частей [7, 12]:

1)

ндуктора;

А

2) якоря;

 

3) щёточно-коллекторного узла (ЩКУ).

 

 

Д

 

 

И

Рис. 9.3. Внешний вид коллекторный машины постоянного тока:

1 – коллектор; 2 – щеткодержатель со щетками; 3 – обмотка якоря; 4 – полюсная катушка; 5 – сердечник якоря; 6 – сердечник полюсного наконечника; 7 – станина; 8 – вентилятор

224

Индуктор – это неподвижная часть, состоящая из станины 7 и

полюсных наконечников, представляющих собой катушки 4 с литыми

или шихтованными сердечниками 6 и предназначенных для создания

магнитного поля машины (см. рис. 9.3). От корпуса полюсного нако-

нечника катушка отделена изоляционным материалом. Катушки всех

полюсов соединяют в одну общую электрическую цепь, образующую

обмотку возбуждения машины. Полюсные наконечники соединены

так, чтобы главные магнитные полюсы N и S чередовались.

Плоскости, проходящие между смежными полюсными наконеч-

никами (

 

), называются геометрическими нейтралями, а

часть окружности между геометрическими нейтралями – полюсным

С

 

 

 

делен ем τ (р

. 9.4). Полюсное деление в зависимости от решаемой

задачи может

змеряться в угловых или линейных единицах, а также

числом пазов пакета статора или ротора. Название нейтраль связано с

тем, что магн тная

ндукция главных полюсов на этой линии равна

нулю.

 

 

 

 

полюсами

 

 

Стан ну

зготавл вают из стали – материала, обладающего дос-

таточной механ ческой прочностью и большой магнитной проницае-

мостью. В нижней части станины имеются лапы для крепления ма-

шины к фундаментнойбплите, а по окружности станины расположены

отверстия для крепления сердечников главных полюсов.

На осях геометрических нейтралей индуктора между главными

полюсами машины устанавливаются дополнительные полюсные на-

конечники, конструкция которых аналогична конструкции главных

 

 

А

полюсов за исключением формы полюсных наконечников. Обмотки

дополнительных наконечников соединяют последовательно с обмот-

кой ротора машины для компенсации реакции якоря (см. подр. 9.5).

 

Начало катушки

ДКонец катушки

 

 

 

S

 

Геометрические

 

 

 

нейтрали

 

N

 

τ

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

И

 

 

 

S

 

 

 

Рис. 9.4. Схема полюсов индуктора

225

В современных МПТ часто используют пакеты магнитопровода статоров машин переменного тока, в пазы которых укладывают все обмотки: возбуждения, дополнительных полюсов, а также компенсационную обмотку. Это позволяет унифицировать технологию и технологическую оснастку производства машин постоянного и перемен-

Сного тока. В ряде случаев за счёт такого решения улучшаются и эксплуатационные характеристики МПТ.

В передней и задней крышках корпуса МПТ установлены шариковые ли рол ковые подшипники, в которых вращается ротор ма-

шины, называемый якорем.

(см. с. 9.3) соб рается из тонких листов электротехнической стали

потериЯкорь – это вращающаяся часть машины. Сердечник якоря 5

(до 0,5 мм толщ ной), меющих вид дисков с вырезами, образующи-

ми при сборке пазы. Пластины сердечника якоря изолируются друг от

 

обмотки

друга электротехн ческ м лаком. Такой способ изготовления снижает

мощности на в хревые токи, возбуждающиеся в сердечнике

при вращен

в магн тном поле.

Обмотку якоря выполняют медным проводом круглого или

 

 

А

прямоугольного сечения. Пазы сердечника якоря после заполнения их

проводами

 

ычно закрывают текстолитовыми клиньями.

Концы катушек каждой секции обмотки после укладки в пазы припаивают к медным пластинам коллектора, которые расположены

 

Д

диаметрально противоположно по окружности якоря. Совокупность

пар таких пластин образует коллектор барабанного типа 1. Пакет яко-

ря и коллектор напрессовывают на вал. Внешний вид якоря МПТ

представлен на рис. 9.5.

И

 

Рис. 9.5. Внешний вид якоря

226

ЩКУ осуществляет скользящий электрический контакт обмотки якоря с внешней цепью. При вращении якоря по коллектору скользят две графитовые щётки (см. рис. 9.3), установленные в специальные

обоймы щёткодержателей 2, ось которых перпендикулярна оси главных полюсов индуктора. Обычно щётки устанавливаются на осях геометрических нейтралей индуктора. Щётки прижимаются к коллектору 1 спиральными или пластинчатыми пружинами. Щёткодержатели крепятся к траверсе, которую вместе со щётками можно поворачивать относительно ндуктора на некоторый угол в ту или иную сторону.

Сустанавл вают стему самообдува, состоящую из лопастного вентилятора 8 (см. р . 9.3), насаженного на вал якоря, и вентиляционной

Для более эффект вного охлаждения в МПТ большой мощности

решетки. Воздух поступает в машину обычно со стороны коллектора, омывает нагретые части (коллектор, обмотки и сердечники) и выбра-

сывается с прот воположной стороны через решётку.

 

Условные граф

о означения всех разновидностей МПТ в

ческие

 

 

 

электр ческ х схемах регламентирует ГОСТ 2.722–68 ЕСКД «Обо-

значен я условные графические в схемах. Машины электрические».

9.4. Электродвижущаябсила и вращающий момент якоря

 

При вращении якоря в магнитном поле главных полюсов машины

в проводниках его обмотки наводится Э

С, величина которой [7, 11, 12]

 

АЕЯ = СеФn,

(9.8)

 

ДpN

 

где Се – постоянный коэффициент по Э С, зависящий от

конструкции машины; Ф – магнитный поток машины, зависящий от

величины тока возбуждения IВ; n – частота вращения якоря в об/мин.

 

Ce =

 

,

(9.9)

 

30 2a

где р – число пар магнитных полюсов индуктораИ; N – число активных проводов обмотки якоря, т.е. число проводов обмотки, подключенных к пластинам коллектора при одном его положении; 2a – число параллельных ветвей обмотки якоря.

Когда МПТ работает в режиме генератора, её якорь вращается первичным двигателем, главное магнитное поле возбуждено, а цепь якоря соединена через щётки с приёмником. При таких условиях под действием ЭДС EЯ, наводимой в обмотке якоря основным магнитным потоком машины, в замкнутой цепи «якорь – приемник» возникает ток

227

IЯ (рис. 9.6, а), совпадающий с ней по направлению. При подключении к обмотке якоря нагрузки напряжение на выходе генератора всегда меньше ЭДС якоря EЯ на величину падения напряжения RЯIЯ на сопротивлении якорной цепи RЯ.

Уравнение электрического состояния цепи якоря МПТ в режиме

генератора имеет вид

 

 

С

UЯ = EЯ – RЯIЯ.

(9.10)

 

 

Вза модейств е тока якоря IЯ с магнитным полем машины при-

водит к появлен ю электромагнитного момента MГ, который в режи-

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ме генератора будет тормозным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

IЯ

 

 

 

 

 

 

 

n

IЯ

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

б

 

 

б

ЕЯ

 

RЯ

 

 

ЕЯ

RЯ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MГ

 

 

 

 

 

 

 

 

MД

 

 

 

Р с. 9.6. Схемы якоря в различных режимах работы:

 

 

а – генераторный режим;

– двигательный режим

 

 

 

А

 

 

В двигательном режиме

цепи якоря и возбуждения машины

присоединены к источнику электроэнергии. Взаимодействие тока

якоря IЯ с главным магнитным полем создает вращающий электро-

магнитный момент двигателя в Н·м [7, 11, 12]:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д

 

 

 

 

МД = СмФIЯ,

 

 

 

 

 

(9.11)

где См – постоянный коэффициент по моменту, зависящий от

конструкции машины,

 

 

 

pN

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cм =

.

 

 

 

 

 

(9.12)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2πa

 

 

 

 

 

 

Таким образом,

электромагнитный момент ПТ пропорциона-

лен величинам магнитного потока и тока якоря.

 

 

 

Под действием вращающего момента Иякорь преодолевает момент нагрузки на валу, при этом ЭДС якоря EЯ противодействует току в цепи якоря и направлена ему навстречу (рис. 9.6, б). В режиме двигателя эта ЭДС направлена противоположно по отношению к прило-

женному напряжению (противоЭДС), причем UЯ > ЕЯ.

Уравнение электрического состояния цепи якоря МПТ в режиме

двигателя имеет вид

 

UЯ = EЯ + RЯIЯ.

(9.13)

228

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]