referat_po_elmashu_bragin
1 Конструкція машини постійного струму
Електрична машина постійного струму складається із статора, якоря, колектора, щіткотримача та підшипникових щитів (рисунок 1). Статор складається із станини (корпусу), головних та додаткових полюсів, які мають обмотки збудження. Цю нерухому частину машини іноді називають індуктором. Головне його призначення – створення магнітного потоку. Станина виготовляється із сталі, до неї болтами кріпляться головні та додаткові полюси, а також підшипникові щити. Зверху на станині є кільця для транспортування, знизу лапи для кріплення машини до фундаменту. Головні полюси машини набираються з листів електротехнічної сталі товщиною 0,5 -1 мм з метою зменшення втрат, що виникають через пульсації магнітного поля полюсів у повітряному зазорі під полюсами. Сталеві листи сердечника полюса спресовані та скріплені заклепками.
Малюнок 1 – Машина постійного струму:
1 – вал; 2 – передній підшипниковий щит; 3 – колектор; 4 – щіткотримач;
5 – сердечник якоря з обмоткою; б – сердечник головного полюса; 7 – полюсна котушка; 8 – станина; 9 – задній підшипниковий щит; 10 – вентилятор;
11 – лапи; 12 – підшипник
Малюнок 2 – Полюси машини постійного струму:
а – головний полюс; б – додатковий полюс; в – обмотка головного полюса; г – обмотка додаткового полюса; 1 – полюсний наконечник; 2 – сердечник
У полюсах розрізняють сердечник та наконечник (рисунок 2). На сердечник надягають обмотку збудження, через яку проходить струм, створюючи магнітний потік. Обмотка збудження намотується на металевий каркас, обклеєний електрокартоном (у великих машинах), або розміщується на ізольованому електрокартонному осерді (малі машини). Для кращогоохолодження котушку ділять на кілька частин, між якими залишають вентиляційні канали. Додаткові полюси встановлюються між головними. Вони служать поліпшення комутації. Їхні обмотки включаються послідовно в ланцюг якоря, тому провідники обмотки мають великий переріз.
Якір машини постійного струму складається з валу, сердечника, обмотки та колектора. Сердечник якоря збирається зі штампованих листів електротехнічної сталі завтовшки 0,5 мм і спресовується з обох боків за допомогою натискних шайб. У машинах з радіальною системою вентиляції листи осердя збираються в окремі пакети товщиною 6-8 см, між якими роблять вентиляційні канали шириною 1 см.
Рисунок 3 – Розташування секції обмотки якоря у пазах сердечника
Обмотка якоря виготовляється з мідних дротів круглого чи прямокутного перерізу у вигляді заздалегідь виконаних секцій (рисунок 3). Вони укладаються у пази, де ретельно ізолюються. Обмотку роблять двошаровою: розміщують у кожному пазу дві сторони різних якірних котушок одну над іншою. Обмотку закріплюють у пазах клинами (дерев'яними, гетинаксовими або текстолітовими), а лобові частини кріплять спеціальним дротяним бандажом. У деяких конструкціях клини не застосовують, а обмотку кріплять бандажом. Бандаж виготовляють з немагнітного сталевого дроту, який намотується із попереднім натягом. У сучасних машинах для бандажування якір використовують скляну стрічку.
Колектор машини постійного струму збирається із клиноподібних пластин холоднокатаної міді. Пластини ізолюють одну від іншої прокладками колекторного міканіту товщиною 0,5 - 1 мм. Нижні (вузькі) краї пластин мають вирізи у вигляді "ластівчиного хвоста", які служать для кріплення мідних пластин та міканітової ізоляції.Колектори кріплять натискними конусами двома способами: при одному з них зусилля від затиску передається тільки на внутрішню поверхню "ластівчиного хвоста", при другому - на "ластівчин хвіст" і кінець пластини.
Колектори з першим способом кріплення називають арочними, з другим – клиновими. Найбільш поширені арочні колектори.
У колекторних пластинах з боку якоря при невеликій різниці в діаметрах колектора та якоря роблять виступи, в яких фрезерують прорізи (шліци). У них укладають кінці обмотки якоря і припаюють олов'янистим припоєм. При великій різниці в діаметрах припаювання до колектора робиться за допомогою мідних смужок, які називаються "півняками".
У швидкохідних машинах великої потужності задля унеможливлення випучування пластин під впливом відцентрових сил застосовують зовнішні ізольовані рбандажные кільця. Щітковий апарат складається з траверси, щіткових пальців (болтів), щіткотримачів та щіток. Траверса призначена для кріплення на ній щіткових пальців щіткотримачів, що утворюють електричний ланцюг.
Щіткотримач складається з обойми, в яку міститься щітка, важеля для притиску щітки до колектора та пружини. Тиск на щітку становить 0,02 - 0,04 МПа. Для з'єднання щітки з електричним ланцюгом є гнучкий мідний трос. У машинах малої потужності застосовують трубчасті щіткотримачі, які кріплять у підшипниковому щиті. Усі щіткотримачі однієї полярності з'єднуються між собою збірними шинами, які підключаються до висновків машини. Щітки (рисунок 4) залежно від складу порошку, способу виготовлення та фізичних властивостей поділяють на шість основних груп: вугільно-графітові, графітові, електрографітові, мідно-графітові, бронзографітові та срібно-графітові.
Підшипникові щити електричної машини служать вяк сполучні деталі між станиною і якорем, а також опорною конструкцією для якоря, вал якого обертається в підшипниках, встановлених у щитах.
Малюнок 4 – Щітки:
а – для машин малої та середньої потужності; б - для машин великої потужності; 1 – щітковий канатик; 2 – наконечник.
Розрізняють звичайні та фланцеві підшипникові щити. Підшипникові щити виготовляють із сталі (рідше з чавуну або алюмінієвих сплавів) методом лиття, а також зварювання чи штампування. У центрі щита робиться розточування під підшипник кочення: кульковий або роликовий. У машинах великої потужності часом застосовують підшипники ковзання.
Останніми роками статор двигунів постійного струму збирають із окремих листів електротехнічної сталі. У листі одночасно штампуються ярмо, пази, головні та додаткові полюси.
2 Принцип дії машин постійного струму.
Принцип дії генератора Найпростіший генератор можна подати у вигляді витка, що обертається в магнітному полі (рис. 1.4, а, б). Кінці витка виведені на дві пластини колектора. До колекторних пластин притискаються нерухомі щітки, до яких підключається зовнішній ланцюг.
Принцип роботи генератора ґрунтується на явищі електромагнітної індукції. Нехай виток приводиться у обертання від зовнішнього приводного двигуна ПД. Провідники активної частини витка перетинають магнітне поле і в них за законом електромагнітної індукції наводяться ЕРС e1 та e2, напрямок яких визначається за правилом правої руки. При обертанні витка за напрямом руху годинникової стрілки у верхньому провіднику, що знаходиться під північним полюсом, ЕРС спрямована від нас, а в нижньому, що знаходиться під південним полюсом, – до нас. По ходу витка ЕРС складаються, що результує ЕРС е = е1 - е2.
Якщо зовнішній ланцюгзамкнена, то нею потече струм, спрямований від нижньої щітки до споживача і від нього – до верхньої щітки. Нижня щітка виявляється позитивним виводом генератора, а верхня негативним. При повороті витка на 180° провідники із зони одного полюса переходять у зону іншого полюса і напрямок ЕРС у них змінюється зворотне. Одночасно верхня колекторна пластина входить у контакт із нижньою щіткою, а нижня – з верхньої, напрям струму у зовнішній ланцюга не змінюється. Таким чином, колекторні пластини не тільки забезпечують з'єднання обертового витка із зовнішнім ланцюгом, але і виконують роль пристрою, що перемикається, тобто є найпростішим механічним випрямлячем.
3 Опис сердечника якоря в машині постійного струму.
Сердечник якоря (рис. 5) зібраний із штампованих листів електротехнічної сталі завтовшки 0,5 мм.
Малюнок 5. Сердечник якоря постійного струму без обмотки (а); складання якоря (б); сталеві листи якоря (в): 1 – вал якоря; 2 – місце для встановлення колектора; 3, 5 - натискні шайби (обмотко-тримачі); 4 – сердечник якоря; 6 – лакова плівка; 7 – сталевий лист; 8 – сегмент осердя
Для зменшення втрат від вихрових струмів, що виникають при перетині якорем магнітного поля, листи ізолюють один від одного. Листи збирають у загальний пакет, який насаджують на вал якоря. Пакет утримується у стислому стані натискними шайбами. У тілі якоря роблять вентиляційні канали для проходу повітря, що охолоджує. У машинах постійного струму великої потужності з якорями великого діаметра листи, з яких збирають сердечник якоря, мають форму сегментів 8. Сегменти збирають на шпильках, утворюючи повне коло якоря, і стискають натискними шайбами; при складанні пакета якоря стики між сегментами одного шарурозташовуються проти середини сегментів попереднього шару, завдяки чому зменшується магнітний опір осердя якоря.
Якірні листи мають зубчасту форму, тому при складанні їх у пакети утворюються пази (впадини), в які укладають обмотку якоря. Пази бувають відкриті та напівзакриті. Тягові електричні машини мають відкриті пази. Для покращення комутації та зниження магнітного шуму в деяких машинах застосовують якорі зі скошеними пазами, тобто пази по довжині сердечника зміщуються на один зубцевий поділ.
У тягових двигунах осердя якоря, натискні шайби і колектор зазвичай насаджують не на вал, а на проміжну втулку, яку потім запресовують під тиском на вал. Застосування проміжної втулки дозволяє змінити несправний вал без повного розбирання якоря.