Машини постійного струму.

Зовнішній вигляд колекторного двигуна наведено на рисунку 2.8.Нерухома (індукуючи) частина машини складається з головних полюсів, додаткових полюсів і станини. Головний полюс являє собою електромагніт, що створює магнітний потік. Він складається із сердечника, обмотки збудження і полюсного наконечника. Полюси кріпляться на станині за допомогою болта.

Осердя полюса відливається зі сталі і має поперчений переріз овальної форми. На сердечнику полюса поміщено котушка обмотки збудження , намотана з ізольованого мідного проводу.

Котушки всіх полюсів з’єднуються збудження. Струм, що проходить по обмотці збудження, створює магнітний потік. Полюсний наконечник утримує обмотку збудження на полюсі і забезпечує рівномірний розподіл магнітного поля під полюсом. Полюсному наконечнику додають таку форму, при якій повітряний зазор між полюсам і якорем однаковий по всій довжині полюсної дуги.

Додаткові полюси мають також сердечник і обмотку. Додаткові полюси розташовані між головними полюсами, і число їх може бути або рівним числу головних полюсів, або вдвічі меншим. Додаткові полюси встановлені у машинах великих потужностей; вони служать для усунення іскріння під щітками у машинах малих потужностей додаткових полюсів звичайно немає.

Станину відливають зі сталі; вона є кістяком машини на станині кріплять головні і додаткові полюси, а також на торцевих сторонах її – бічні щити про підшипниками, що отримують вал машини.

Вигляд якоря представлено на рисунку (2.9 В). Сердечник якоря являє собою циліндр зібраний з листів електротехнічної сталі. Листи ізолюються друг від друга лаком чи папером для зменшення втрат на вихрові струми. У тілі якоря роблять повітряні канали для охолодження обмотки і його сердечника. Обмотка ретельно ізолюється від сердечника і закріплюється в пазах дерев’яними клинами. Лобові з’єднання зміцнюються сталевими бандажами. Усі секції обмотки, поміщені на якорі, включають між собою послідовно, утворити замкнутий ланцюг, і приєднуються до колекторних пластин.

Колектор являє собою циліндр, що складається з окремих пластин. Колекторні пластини виготовляють із твердотягнутої міді й ізолюють між собою і від корпуса прикладками з міканіту . Для кріплення втулці колекторним пластинам додають форму « ластівкового хвоста» , що затискаються між виступом на втулці і шайбою, які мають форму що відповідає формі пластини. Шайба кріпиться до втулки болтами.

Колектори є найбільш складною в конструктивному відношенні і найвідповідальнішою в роботі частиною машини. Поверхня колектора повинна бути строго циліндричною щоб уникнути биття й іскріння щиток.

Для з’єднання обмотки якоря з зовнішнім ланцюгом на колекторі поміщають нерухомі щітки, що можуть бути графітними, вугільно - графітними чи бронзо – графітними. У машинах високої напруги застосовують графітні щітки, що мають великий перехідний опір між щіткою і колектором, у машинах низької напруги – бронзо – графітні щітки.

Щітки поміщають в особливих щіткотримачах. Щітка, поміщена в обмотці щіткотримача, притискається пружиною до колектора. На кожному щіткотримачі може знаходитися кілька щіток, включених паралельно.

Щіткотримачі містяться на щіткових болтах-пальцях, що у свою чергу, закріплені на траверсі.

Щіткові пальці ізолюють від траверси ізоляційними шайбами і втулками.

Число щіткотримачів звичайно дорівнює числу полюсів. Траверса встановлюється на підшипниковому щиті в машинах малої та середньої потужності чи прикріпляють до станини в машинах великої потужності. Траверсу можна повертати і цим змінювати положення щіток щодо полюсів.

Звичайно траверса знаходиться в такому положенні, при якому розташування щіток у просторі збігається з розташуванням осей головних полюсів.

Принцип дії та будова машини постійного струму

(Принцип дії машини постійного струму розглянемо на прикладі моделі генератора постійного струму (рис. 2.10). Магнітна система моделі генератора складається з двох нерухомих у просторі полюсів N-S, що створюють постійний за часом магнітний потік. У між полюсному просторі вміщений виток abcd(приводиться в рух будь-яким двигуном), кінці якого приєднують до ізольованих один від одного двох металевих півкілець. На обертові разом з витком півкільця накладено нерухомі щітки так, що кожна з них стикується тільки з тим пів витком і провідником, які перебувають у сфері дії одного і того самого полюса. Наприклад, при обертанні витка верхня щітка в кожний момент часу стикується с півкільцем, яке з’єднується з провідником, що міститься під північним полюсом.

У між полюсному просторі вміщений виток abcd(приводиться в рух будь-який двигуном), кінці якого приєднуються до ізольованих один від одного двох металевих півкілець. На обертові разом з витком півкільця накладено нерухомі щітки так, що кожна з них стикується тільки з тим пів витком і провідником, які перебувають у сфері дії одного і того самого полюса. Наприклад, при обертанні витка верхня щітка в кожний момент часу стикується з півкільцем, яке з’єднується з провідником, що міститься під північним полюсом.

Отже, при обертанні витка в однорідному магнітному полі з постійною кутовою швидкістю в його провідниках індукується змінна синусоїдальна е. р. с. Проте в колі навантаження струм тече тільки в одному напрямку (від верхньої щітки до нижньої) – відбувається випрямлення індукованої у витку змінної е. р. с. і змінного струму.

Випрямлення змінної е. р. с. на щітках генератора відбувається з допомогою колектора, який у моделі подано двома півкільцями. Величину е. р. с. можна збільшити, а її пульсації зменшити, якщо виток замінити обмоткою, розподіленою по колу й укладеною в пази обертальної частини машини – якоря.

Отже, під час роботи машини постійного струму в режимі генератора останній одержану від первинного двигуна механічну енергію перетворює в електричну.

Модель двигуна постійного струму не відрізняється від моделі генератора. Для переходу від генераторного режиму до режиму в роботі двигуна слід відімкнути від щіток навантаження і подати на них напругу від джерела постійного струму. При цьому струм у витку потече у зворотному напрямку, а внаслідок взаємодії магнітного поля і струму у провідниках з’явиться електромагнітна сила.

Електромагнітні сили, напрямок яких визначається за правилом лівої руки, створюють у моделі обертальний момент. Під його впливом виток почне обертатися в напрямку дії моменту з певною кутовою швидкістю. Щоб змінити напрямок обертання витка, слід змінити напрямок струму в провідниках.

Отже, машина постійного струму може працювати як у режимі генератора, так і в режимі двигуна. Властивість оборотності можна використовувати в електроприводах для здійснення електричного гальмування.