Устройство машины постоянного тока

В принципе одна и та же машина постоянного тока может работать и как двигатель, и как генератор.

Статор машины постоянного тока состоит из сердечника и станины. Производят станину из малоуглеродистой стали, имеющей большую магнитную проницаемость. Благодаря этому станина служит и магнитопроводом. В то же время она является основной деталью, объединяющей другие детали и сборочные единицы (узлы) машины в одно целое.

Изнутри на болтах к станине крепят полюсы, состоящие из полюсного наконечника, сердечника и катушки. Плюсы делятся на главные и дополнительные. Для возбуждения магнитного поля служат главные полюсы; отчего обмотку их катушек именуют обмоткой возбуждения. В машинах повышенной мощности (более 1 кВт) устанавливают дополнительные полюсы для улучшения работы машины; соединяют обмотку дополнительных полюсов последовательно с обмоткой ротора.

Ротор машины постоянного тока состоит из сердечника и обмотки. Из тонких листов электротехнической стали набирают сердечник якоря, которые в свою очередь изолированы друг от друга лаковым покрытием, тем самым снижая потери на вихревые токи. Обмотку якоря укладывают в пазы сердечника. А в сердечнике якоря производят вентиляционные каналы. В машине постоянного тока устанавливают коллектор, для того чтобы ток проходил в одном и том же направлении от обмотки якоря во внешнюю цепь (в генераторе) или из внешней цепи к обмотке якоря (в двигателе). Набирание коллектора происходит из медных пластин, изолированных друг от друга миканитовыми прокладками. К нескольким или одному виткам обмотки якоря присоединяют каждую пластину коллектора.

Коллектор и сердечник якоря закрепляют на одном и том же валу. Благодаря этому, коллектор играет роль устройства, конструктивно объединенное с якорем (ротором) электрической машины и являющееся механическим преобразователем частоты.

Токосъемные щетки скользят по составляющим коллектора, присоединенным к виткам обмотки якоря пластинам, изолированным друг от друга. Сквозь эти щетки обмотка якоря и коллектор подсоединяется к внешней электрической цепи. Щетки устанавливают в обоймы щеткодержателя, а также прижимают пружинами к коллектору. На момент работы машины щетки скользят по коллектору. Щеткодержатели же в своё время крепят в траверсе.

Машины постоянного тока, общие сведения.

применяют в качестве двигателей для привода механизмов и машин, требующих регулирования частоты вращения. Возможность плавного регулирования в широком диапазоне частоты вращения, высокие перегрузочные, пусковые и тормозные моменты в сочетании с различными механическими характеристиками определили область их применения в промышленном производстве.

Двигатели постоянного тока используют в металлообрабатывающих станках, на транспорте, в прокатных станах, в шахтных подъемниках.

Генераторы постоянного тока служат источником постоянного тока для зарядки аккумуляторов, для электролизных цехов, двигателей и т. д.

С развитием полупроводниковой техники все чаще применяют в качестве источников питания постоянным током статические преобразователи электрической энергии на основе управляемых и неуправляемых вентилей. Использование этих преобразователей для питания двигателей постоянного тока значительно расширяет области их применения, особенно в системах автоматизированного привода.

В машинах постоянного тока неподвижную часть (статор) называют индуктором, а подвижную часть (ротор)—якорем. Корпус индуктора изготовляют из стальной трубы или отливают из стали и механически обрабатывают. В отличие от асинхронных машин корпус машины постоянного тока служит магнитопроводом, поэтому должен быть выполнен из материала, хорошо проводящего магнитный поток. 

 К корпусу крепятся болтами основные и дополнительные полюсы, на которых располагаются обмотки. Сердечники полюсов собираются из отштампованных листов электротехнической стали и скрепляются шпильками или сваркой. Обмотку наматывают из медных проводов, изолируют и надевают на, сердечник. Обмотки основных и дополнительных полюсов соединяют в определенной последовательности, а концы их выводят в коробку выводов .

Якорь состоит из вала , на который надеты нажимная шайба , листы якоря , отштампованные из электротехнической стали, и нажимная шайба . Последняя надета на вал с натягом и удерживает листы якоря в спрессованном состоянии. В пазы сердечника укладывается обмотка из медного провода, на которую, как правило, заранее нанесена электрическая изоляция. На лобовые части обмотки во избежание ее разрушения центробежными силами, возникающими при вращении якоря, наматывают бандажи из стальной проволоки или нетканой стеклянной ленты. Лобовые части опираются внутренней поверхностью на нажимные шайбы, которые выполняют функцию обмоткодержателей.

Выводы обмотки припаивают к коллектору . Он собирается из медных пластин, между которыми устанавливают изоляционные прокладки. Пластины скрепляют нажимными конусами. Коллектор надевают на вал с натягом. На валу якоря установлены вентилятор и два подшипника . Якорь соединяется с индуктором подшипниковыми щитами и . Для крепления подшипников и предохранения их от пыли служат крышки . На щите расположена траверса с пальцами 4 и щеткодержателями 5. В последних установлены щетки 6, которые прижимаются пружинами к коллектору; через них к коллектору 'подводится постоянный ток.

Выводные концы от щеток выходят в коробку выводов. В корпусе индуктора имеются два окна для прохода охлаждающего воздуха, которые закрыты жалюзи и   (движение воздуха, охлаждающего машину, показано на рисунке стрелками). В машине одна часть воздуха движется в воздушном зазоре, а другая между полюсами. 

Виды потребителей электрической энергии.

Приемником электрической энергии (электроприемником) называется аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии для ее использования.

Потребителем электрической энергии называется электроприемник или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории.

Классификация электроприемников по обеспечению надежности электроснабжения

В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются три категории:1ой, 2ой и 3ей.

Классификация электротехнических энергии

Потребители электрической энергии характеризуются по:

1. суммарной установленной мощности электроприёмников;

2. по принадлежности к отрасли промышленности (например сельское хозяйство);

3. по тарифной группе;

4. по категории энергетической службы.

Электротехнические установки, производящие, преобразующие, распределяющие и потребляющие электроэнергию, по уровню напряжения подразделяются на электроустановки напряжением выше 1 кВ и до 1 кВ (для электроустановок постоянного тока – до 1,5 кВ). Электроустановки напряжением до 1 кВ переменного тока выполняются с глухозаземленной нейтралью, а в условиях с повышенными требованиями к безопасности – с изолированной нейтралью (торфяные разработки, угольные шахты, передвижные электроустановки и т.п.).

Установки выше 1 кВ подразделяются на установки:

1) с изолированной нейтралью (напряжением 35 кВ и ниже);

2) с компенсированной нейтралью (включенной на землю через индуктивное сопротивление для компенсации емкостных токов), применяются для сетей напряжением до 35 кВ и редко 110 кВ;

3) с глухозаземленной нейтралью (напряжением 110 кВ и выше).

По роду тока все электроприемники, работающие от сети, можно разделить на электроприемники переменного тока промышленной частоты 50 Гц (в ряде стран используют 60 Гц), переменного тока повышенной или пониженной частоты, постоянного тока.

Большинство электроприемников промышленных потребителей электроэнергии работает на переменном трехфазном токе частотой 50 Гц.

Установки повышенной частоты применяют:

- для нагрева под закал, для штамповки металла, СВЧ-печи и т.п.;

- в технологиях, где нужна высокая скорость вращения электродвигателя (текстильная промышленность, деревообработка, переносной электроинструмент в авиастроении) и т.п.

Для получения частоты до 10 000 Гц применяют тиристорные преобразователи, для частоты свыше 10 000 Гц используют электронные генераторы.

Электроприемники пониженной частоты используются в транспортных устройствах, например для прокатных станов (f =16,6 Гц), в установках для перемешивания металла в печах (f = 0…25 Гц). Кроме того, пониженную частоту напряжения используют в индукционных нагревательных устройствах.