Введение
Прогресс в развитии электромашиностроения зависит от успехов в области теории электрических машин. Глубокое понимание процессов электромеханического преобразования энергии необходимо не только инженерам-электромеханикам, создающим и эксплуатирующим электрические машины, но и многим специалистам, деятельность которых связана с электромеханикой.
Электрические машины применяются во всех отраслях промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве и быту. Почти вся электрическая энергия вырабатывается электрическими генераторами, а две трети ее преобразуется электрическими двигателями в механическую энергию. От правильного выбора и использования электрических машин во многом зависит технический уровень изделий многих отраслей промышленности.
Электротехническая промышленность выпускает в год миллионы электрических машин для всех отраслей народного хозяйства. И конечно же от специалистов в области электромеханики требуются глубокие знания обслуживания и ремонта электрических машин, а также их правильной эксплуатации. Без электрических машин не может развиваться ни одна комплексная научная программа. Электрические машины работают в космосе и глубоко под землей, в океане и активной зоне атомных реакторов, в животноводческих помещениях и медицинских кабинетах. Без преувеличения можно сказать, что электромеханика определяет технический прогресс в большинстве основных отраслей промышленности.
Особая роль отводится электрическим машинам в космической, авиационной и морской технике. Электрические машины, работающие на передвижных установках, выпускаются в больших количествах. Эти машины должны иметь минимальные габариты при высоких энергетических показателях и высокую надежность. Отдельную область электромеханики составляют электрические машины систем автоматического управления, где электрические машины используются в качестве датчиков скорости, положения, угла и являются основными элементами сложнейших навигационных систем.
Невозможно для каждого заказчика выпускать отдельную машину, поэтому электрические машины выпускаются сериями. В нашей стране самой массовой серией электрических машин является общепромышленная серия асинхронных машин 4А. Серия включает машины мощностью от 0,06 до 400 кВт и выполнена на 17 стандартных высотах оси вращения. На каждую из высот вращения выпускаются двигатели двух мощностей, отличающиеся по длине. На базе единой серии выпускаются различные модификации двигателей, которые обеспечивают технические требования большинства потребителей. Большими сериями выпускаются синхронные машины, машины постоянного тока, микромашины и трансформаторы. Серийное изготовление машин позволяет модифицировать отдельные узлы и детали, применять поточные автоматические линии и обеспечивать необходимый выпуск электрических машин при минимальных затратах.
В настоящее время перед электромеханиками стоят трудные и интересные проблемы, которые требуют глубокого знания теории, проектирования и технологии изготовления электрических машин.
Электромонтер, осуществляющий деятельность в сфере электромеханике должен знать назначение и технические характеристики основных элементов и устройств систем электрических машин, а также электрооборудования, кабельные и электроизоляционные изделия, электрические аппараты, трансформаторы, полупроводниковые приборы, преобразователи и т.д., чтобы в свою очередь выполнять правильную эксплуатацию, обслуживание и своевременный ремонт, а также соблюдать электробезопасность.
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ
Коллекторный двигатель
В пылесосах применяют коллекторные двигатели мощностью от 40 до 600 вт. У коллекторных двигателей, в отличие от асинхронных, ток подается как в обмотки статора, так и в обмотку якоря. В якорь ток проходит через графитовые электрощетки и коллектор, который представляет собой барабан, закрепленный на валу якоря и состоящий из медных пластин, изолированных друг от друга. К пластинам припаивают концы проводов обмоток якоря. Графитовые щетки с пружинками устанавливаются в специальные щеткодержатели, где удерживаю гея пластмассовыми колпачками, которыми регулируют прижатие щеток к поверхности коллектора.
В электропылесосах применяют коллекторные двигатели мощностью от 50 до 600 вт. К двигателю, для уменьшения обгорания пластин коллектора и снижения радиопомех, вызываемых искрением на коллекторе, подключены конденсаторы, соединенные по определенной схеме.
При рекуперативном торможении коллекторные двигатели с последовательным возбуждением не обеспечивают устойчивого режима рекуперации. Поэтому рекуперативное торможение коллекторными двигателями осуществляется при параллельном возбуждении с применением различных схем питания обмоток возбуждения, обеспечивающих необходимый сдвиг тока по фазе. Наибольшее распространение получили схемы с независимым возбуждением, под которым понимается питание обмоток возбуждения дигателей отвращающейся машины. В отличие от схемы локомотива постоянного тока, где мотор-генератор ( возбудитель) необходим для получения тока низкого напряжения, в данном случае вращающаяся машина используется для смещения по фазе напряжения па обмотках возбуждения двигателей, работающих в генераторном режиме. В качестве возбудителя может быть применен индукционный фазопреобразователь или использован один или два тяговых двигателя.
В пылесосах применяют коллекторные двигатели мощностью 80 - 600 Вт, 12000 - 18 QOO об / мин. Режим работы двигателя кратковременный.
Рот ори коллектор коллекторных двигателей сконструированы так же, как якорь и коллектор машин постоянного тока, только ротор в большинстве случаев выполняется с полузакрытыми пазами. Полузакрытые пазы применяются для того, чтобы реактивная мощность ( ток намагничивания) была возможно мала. По этой же причине коллекторные двигатели, так же, как и асинхронные, выполняются с возможно малы f воздушным зазором. Обмотки роторов аналогичны обмоткам якорей машин постоянного тока. Статоры однофазных двигателей собраны из изолированных листов желе: а. В небольших двигателях в статорах пазы равномерно распределены по окружности; в больших же двигателях имеются в статоре явно выраженные главные полюса с компенсационной обмоткой в пазах и, кроме того, вспомогательные полюса Основными магнитными полями коллекторного двигателя являются: главное поле и коммутирующее поле.
В инструментах с коллекторными двигателями необходимо постоянно следить за состоянием щеток, не допуская чтобы их износ превышал 2 / 3 начальной длины, так как это может вызвать потерю мощности и искрение. Щетки должны плотно скользить в щеткодержателях.
Большинство электровозов с коллекторными двигателями выполнено с двумя кабинами управления по концам; при этом оборудование размещается между кабинами. Токоведущие части оборудования низкой стороны напряжения обычно ограждаются легкими защитными кожухами. Оборудование высокой стороны ограждается сетками с соответствующими электрическими и механическими блокировками.