
- •1. Электромашинные устройства систем управления
- •1.1. Исполнительные асинхронные двигатели
- •1.2. Исполнительные синхронные двигатели
- •1.3. Исполнительные двигатели постоянного тока Конструкция исполнительных двигателей постоянного тока
- •1.4. Трансформаторы
- •2Специальные электромашинные устройства
- •2.1. Сельсины
- •2.2. Тахогенераторы
- •2.4. Специальные исполнительные двигатели
- •3. Элементы и устройства гидро и пневмосистем
- •3.1. Элементы и устройства пневмосистем
- •3.2. Элементы и устройства гидросистем
- •Заключение
1.3. Исполнительные двигатели постоянного тока Конструкция исполнительных двигателей постоянного тока
Основными элементами конструкции машины постоянного тока
являются статор и ротор (рис. 1.13).
Статор состоит из станины и главных полюсов. Станина служит для крепления полюсов и подшипниковых щитов и является частью магнитопровода. В нижней части станины имеются лапы для крепления машины к фундаментальной плите. Главные полюсы предназначены для создания в машине магнитного поля возбуждения. Главный полюс состоит из сердечника и полюсной катушки. Со стороны, обращенной к якорю, сердечник полюса имеет полюсный наконечник.
Ротор машины постоянного тока состоит из вала, сердечника с обмоткой и коллектора. На поверхности сердечника якоря имеются продольные пазы, и которые укладывают обмотку якоря. Принцип действия машины постоянного тока
Принцип действия генератора постоянного тока рассмотрим на примере упрощенной модели (рис. 1.14).
Между полюсами N и S постоянного магнита находится якорь. Выводы витка обмотки якоря подключены к коллекторным пластинам. При вращении вала в витке наводится ЭДС. В момент соприкосновения коллекторных пластин и щеток во внешней цепи через нагрузку протекает постоянный ток. Направление тока всегда одинаковое: ток течет от щетки, находящейся под северным полюсом с положительным потенциалом, к щетке, находящейся под южным полюсом. Одна и та же электрическая машина может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Это свойство электрических машин называют обратимостью.
Предположим, что к двигателю подводится постоянное напряжение. Результатом взаимодействия тока I с постоянным магнитным полем являют :я электромагнитные силы Рэм, создающие на якоре электромагнитный момент М. Под действием этого момента двигатель вращается в направлении момента с постоянной частотой n. Электромагнитный момент двигателя:
M = cMIяФ (33)
создается в результате взаимодействия основного магнитного поля Ф и тока в обмотке якоря Iя, и расходуется на преодоление тормозящих моментов: момента х.х. Мо, полезного момента М2, динамического момента Мj. Момент х.х. М0 существует при любом режиме работы двигателя и определяется трением в подшипниках, трением щеток о коллектор, вентиляционными потерями и потерями в стали. Полезный момент М2 определяется свойствами рабочей машины и характером производственного процесса. Динамический момент возникает при всяком изменении частоты вращения двигателя. Зависимость между вращающим и тормозным моментами двигателя на его валу определяется законом равновесия моментов: в любых условиях работы двигателя эти моменты находятся во взаимном равновесии, то есть равны друг другу по величине, но направлены в противоположные стороны. При n = const момент Мj = 0 и тогда
M =M0 + M2 = Mcт (34)
где Мст - статический момент сопротивления на валу двигателя.
Следовательно, двигатель работает устойчиво и вращается с постоянной частотой, если сумма развиваемого и вращающего моментов равна противодействующему моменту М = МСТ.
Устройство коллекторного узла
В зависимости от способа закрепления коллекторных пластин различают два основных типа коллекторов: со стальными конусными шайбами и на пластмассе.
Нижняя часть коллекторных пластин 6 имеет форму «ласточкина хвоста» (рис. 1.15).
После сборки коллектора эти части пластин оказываются зажатыми между стальными шайбами 1 и 3, изолированными от медных пластин миканитовыми манжетами 4. Конусные шайбы стянуты винтами 2. Между медными пластинами расположены миканитовые изоляционные прокладки. Верхняя часть 5 коллекторных пластин, называемая петушком, имеет узкий продольный паз, в который закладывают проводники обмотки якоря и припаивают.
Конструкция коллектора на пластмассе представлена на рисунке 1.16. Набор медных и миканитовых пластин в таком коллекторе удерживается пластмассой 2, запрессованной в пространство между набором пластин и стальной втулкой 4 и образующей корпус коллектора. С целью увеличения прочности коллектора пластмассу армируют стальными кольцами 3. При этом миканитовые прокладки должны иметь размеры большие, чем у медных пластин 1, что исключит замыкание пластин стальными кольцами.
Щеткодержатель
состоит из обоймы 4, в которую помещают
щетку 3, курка 1, представляющего собой
откидную деталь, передающую давление
пружины 2 на щетку (рис. 1.17). Щеткодержатель
крепят на пальце зажимом 5. Щетка
снабжается гибким тросиком 6 для включения
еев
электрическую
цепь
машины.
Основные типы двигателей постоянного тока
Взависимости от способа возбуждения
различают следующие типыисполнительных
двигателей постоянного тока (ИДПТ): ИДПТ
с возбуждением
постоянными магнитами и ИДПТ с
электромагнитным возбуждением, которые
в зависимости от способа включения
обмотки возбуждения
и обмотки якоря бывают следующего типа:
ИДПТ параллельного
возбуждения, ИДПТ последовательного
возбуждения, ИДПТ
независимого возбуждения (рис. 1.18).
ИДПТ с возбуждением постоянными магнитами
Существует несколько разновидностей магнитных систем этих двигателей, отличающихся конфигурацией постоянных магнитов и их размещением на статоре. Магнитная система с радиальными магнитами конструктивно наиболее проста, но не обеспечивает получения большой МДС постоянного магнита, так как пространство между магнитами остается неиспользованным. Магнитная система с подковообразными магнитами обеспечивает получение большой МДС и лучшее использование межполюсного пространства. Магнитная система с кольцевом магнитом наиболее рациональна и имеет наибольшее применение. Магнитная система с торцевым магнитом обеспечивает двигателю минимальный диаметр за счет увеличения его длины.
Схемы включения обмотки возбуждения ИДПТ
Свойства машин постоянного тока в значительной степени определяются способом включения обмотки возбуждения.
Машины независимого возбуждения. Обмотка возбуждения питается постоянным током от источника, электрически не связанного с обмоткой якоря (рис. 1.18,а). Машины последовательного возбуждения (рис. 1.18,6). Обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены последовательно. Машины параллельного возбуждения (рис. 1.18,г). Обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены параллельно.
Основные уравнения ИДПТ
Ток 1а в витке взаимодействует с внешним магнитным полем. Возникает сила Рэм, создающая электромагнитный момент М, который приводит якорь во вращение. В проводнике наводится противо-ЭДС, которая определяется согласно формуле
Еа = ссФn (35)
где сс - электрическая постоянная двигателя.
Уравнение напряжения двигателя согласно второму закону Кирхгофа:
U = Ea + Ia∑r (36)
где ∑r сумма сопротивлений в цепи обмотки якоря
Частота вращения якоря двигателя
(37)
Электромагнитная мощность двигателя:
РЭМ = ЕаIа (38)
Электромагнитный момент:
(39)
где см - механическая постоянная двигателя