§ 1.3. Устройство электрических машин постоянного тока

Электрическая машина постоянного тока имеет две основные части: неподвижную — статор и вращающуюся — якорь, разделенные воздушным зазором.

Конструктивное устройство машины постоянного тока дано на рис. 1.5. Статор состоит из станины, главных полюсов, служащих для создания основного магнитного потока, и дополнительных полюсов, предназначенных для улучшения условий коммутации (см.§3.3).

Станины машин постоянного тока изготовляются из стали. Вращающаяся часть электрической машины—якорь—состоит из сердечника, обмотки и коллектора.

Главный полюс (рис. 1.6, а) состоит из сердечника, полюсной катушки и полюсного наконечника. Сердечники главных полюсов набираются из отдельных, изолированных друг от друга стальных листов и спрессовываются в пакеты. Полюсные наконечники могут составлять с сердечником одно целое или изготовляться отдельно и крепиться к нему болтами.

Дополнительные полюсы (рис. 1.6, б) устанавливаются между главными полюсами. Они состоят из сердечника и полюсной катушки, но в отличие от основных полюсов их сердечники обычно делаются литыми из стали.

Полюсные катушки (рис. 1.7, а) предназначаются для возбуждения в сердечниках полюсов магнитного потока. Катушки выполняются из круглой медной проволоки или из гибких шин, намотанных и закрепленных на специальном каркасе. Соединяются между собой катушки по определенной схеме, чаще всего последовательно, и образуют обмотку возбуждения машины.

Катушки дополнительных полюсов (рис. 1.7, б) имеют небольшое число витков и выполняются из медной проволоки круглого или прямоугольного сечения и включаются последовательно с обмоткой якоря.

К станине машины с обоих ее торцов крепятся болтами подшипниковые щиты, предназначенные для опоры вала якоря, а также для защиты внутренних частей машины от внешних воздействий. Между полюсными башмаками машины и поверхностью якоря должен быть строго определенный воздушный зазор, величина которого у машин постоянного тока не превышает 1,5 мм. Подшипниковые щиты изготовляются из чугуна или стали. Щит со стороны коллектора имеет удлиненную форму и вентиляционные отверстия на торцовой стороне для забора охлаждающего воздуха, засасываемого вентилятором.

Большинство электрических машин снабжено подшипниками качения, которые располагаются в расточке подшипниковых щитов. Станина имеет в нижней части специальные приливы-лапы, предназначенные для крепления ее к фундаменту.

Сердечник якоря цилиндрической формы, набирается из отдельных листов электротехнической стали толщиной 0,3 или 0,5 мм и жестко крепится на валу. Листы сердечника изолируются друг от друга лаком. Сердечник якоря спрессовывается в пакет между нажимными шайбами. Для циркуляции охлаждающего воздуха в сердечнике якоря делаются вентиляционные каналы.

В пазы сердечника укладывается обмотка якоря машины, выполняемая из медного изолированного провода круглого или прямоугольного сечения (рис. 1.8).

Обмотка надежно изолируется от сердечника пазовой изоляцией (рис. 1.9). Крепление обмотки в пазах производится с помощью клиньев и бандажа из стальной проволоки диаметром 0,6—1,2 мм. Бандажная проволока укладывается в специальные канавки на поверхности сердечника. Отдельные витки бандажа скрепляются между собой специальными хомутиками из жести и пропаиваются.

На вал якоря насаживается коллектор. Со стороны, противоположной коллектору, вал имеет свободный конец со шпоночной канавкой для насадки шкива или полумуфты.

Коллектор машины собирается из медных пластин клинообразного сечения (рис. 1.10), изолированных друг от друга прокладками из твердого миканита толщиной 0,6—1 мм. Пластины коллектора с помощью нажимного конуса (шайбы) закрепляются на стальной втулке, от которой они изолируются специальными манжетами из формовочного миканита.

Коллектор должен иметь строго цилиндрическую форму. Отдельные коллекторные пластины не должны выступать над поверхностью коллектора и не должны западать. Концы секций обмотки якоря припаиваются к выступам на коллекторных пластинах — петушкам.

Съем тока с коллектора осуществляется посредством щеток, имеющих с коллектором скользящий контакт. Щетки изготовляются в виде прямоугольных брусков (рис. 1.11, а) и укрепляются в щеткодержателях, которые удерживают их в определенных положениях и создают требуемое давление щетки на коллектор. Щетки с контактными зажимами щеткодержателей соединяются при помощи гибких медных проводов с кабельными наконечниками.

Различают два типа щеткодержателей: радиальные (рис. 1.11, б) и реактивные или наклонные (рис. 1.11, в). Радиальные щеткодержатели применяются в электрических машинах с переменным направлением вращения. В них щетки устанавливаются радиально

к коллектору. В машинах с постоянным направлением вращения (левым или правым) часто используются реактивные щеткодержатели. Щетки в них располагаются под определенным углом к нормали (по ходу коллектора), что обеспечивает лучший контакт с рабочей поверхностью коллектора и меньший износ щеток.

Крепление щеткодержателей со щетками производится при помощи щеточных траверс (рис. 1.12). Траверса отливается из чугуна и крепится установочным винтом к выступу одного из подшипниковых щитов. Она имеет форму кольца с приливами для стальных пальцев, на которых и устанавливаются щеткодержатели. Пальцы изолируются от приливов траверсы посредством изоляционных втулок и шайб из миканита. Траверса может поворачиваться по окружности для установки щеток в положение, при котором искрение под ними будет наименьшим.

Концы обмоток электрической машины выводятся к зажимам коробки выводов, служащей для присоединения проводов электрической сети. Коробка выводов состоит из корпуса со съемной крышкой, платы из изолирующего материала и зажимов. Зажимы, вы! воды обмоток, маркируются в соответствии с табл. 1.1.

Охлаждение электрических машин открытого и защищенного исполнения осуществляется по принципу самовентиляции с по мощью вентилятора, устанавливаемого на валу якоря машины или составляющего единое целое с вращающейся частью машины.

Вентилятор засасывает наружный воздух и продувает его через машину. В электрических машинах закрытого исполнения применяется система независимого охлаждения, при которой охлаждающий воздух подводится к машине от независимого, специального вентилятора, установленного вне машины.

На корпусе каждой электрической машины укреплен заводской щиток в виде таблички-паспорта (рис. 1.13) с указанием: завода-изготовителя, заводского номера машины, основных данных номинального режима ее работы, года выпуска и номера ГОСТа.

Номинальным называется режим работы электрической машины, для которого она предназначена заводом-изготовителем. Номинальный режим характеризуется номинальными: мощностью, напряжением, током, скоростью вращения, коэффициентом полезного действия и т. д.

Под номинальной мощностью, при работе машины в режиме генератора, понимают электрическую мощность, отдаваемую во внешнюю цепь и выражаемую в ваттах (вт) или киловаттах (квт); при работе машины в режиме двигателя — полезную механическую мощность на валу, выраженную также в вт или квт. Номинальными величинами (напряжением, током, скоростью вращения, к. п. д. и др.) называются соответствующие величины, отвечающие номинальному режиму работы машины.