Конструкция коллектора машины постоянного тока

Введение

Актуальность темы работы заключается в том, что использование машин постоянного тока в промышленности, хотя их стоимость выше, чем у машин переменного тока, из-за их лучших свойств с точки зрения управления скоростью, пуска, изменения направления вращения. . а также более высокая перегрузка. Хотя поиски разработки двигателей переменного тока с характеристиками, аналогичными характеристикам двигателей постоянного тока, продолжаются, возраст двигателей постоянного тока еще далек от завершения. Широкое использование машин постоянного тока требует большого количества их номинальных выходных параметров (мощность, скорость, напряжение) и различных конструкций в зависимости от применения, установки и условий эксплуатации. Машины постоянного тока доступны с мощностью от долей ватта до 12 000 кВт. Его номинальное напряжение обычно не превышает 1500 В и лишь иногда для мощных машин достигает 3000 В. Скорость вращения машин варьируется в широких пределах - от нескольких оборотов в минуту до нескольких тысяч. Чаще всего используются машины постоянного тока с механическим коллекторным переключателем. Коллектор усложняет условия эксплуатации машины, но опыт работы в самых сложных условиях показал, что хорошо спроектированная и хорошо сконструированная машина постоянного тока столь же надежна, как и простейшие машины переменного тока.
Целью работы является исследование коллекторной структуры машины постоянного тока. Для этого необходимо решить несколько задач: рассмотреть основные понятия электрических машин, устройство машин постоянного тока, принцип их работы, способы возбуждения, электромагнитный момент машин постоянного тока, потери мощности машин, а также конструкцию коллектора машины постоянного тока.
Структура реферата включает в себя несколько частей: введение, основную часть (5 параграфов), заключение и библиографический список.
1. Общие сведения

Отмечу, что электрические машины постоянного тока по назначению делятся на генераторы и двигатели.
Генераторы производят электроэнергию для питания системы электроснабжения; Двигатели создают на валу механический крутящий момент, который используется во многих двигателях и транспортных средствах [2].
Электромобили обратимы. Это означает, что одна и та же машина может действовать и как генератор, и как двигатель. Поэтому можно говорить об устройстве машин постоянного тока, не рассматривая отдельно устройство генератора или двигателя.
Конвертируемость не должна мешать конкретному назначению оборудования, которое обычно проектируется и используется в качестве двигателя и генератора. Машины, предназначенные для работы в режиме генератора и двигателя, используются гораздо реже. Это так называемые стартовые генераторы, которые устанавливают на некоторые движущиеся объекты.
Генератор и двигатель различаются конструктивными и конструктивными особенностями. Следовательно, использование двигателя в качестве генератора или генератора в качестве двигателя снижает производительность машины, особенно эффективность.
На каждой машине постоянного тока различают подвижные и неподвижные части. Подвижная (вращающаяся) часть машины называется ротором, неподвижная часть - статором.
Часть машины, в которой индуцируется электродвижущая сила, обычно называется якорем, а часть машины, в которой создается магнитное поле возбуждения, называется индукционной катушкой. В машине постоянного тока статор часто используется как индуктор, а ротор как якорь.
Статор машины постоянного тока также известен как «станина». Каркас изготовлен из магнитопроводящего материала (в основном из литой стали); он выполняет две функции: с одной стороны, это магнитная цепь, через которую проходит магнитное поле машины, и, с другой стороны, это главный компонент, в котором расположены все остальные части. Столбы крепятся к конструкции изнутри. Полюс машины состоит из сердечника, полюса и катушки [3].
Помимо основных полок, на машинах с большей мощностью (более 1 кВт) устанавливаются дополнительные полки меньшего размера для увеличения производительности машины. Дополнительные полярные катушки включены последовательно с обмоткой якоря.
Арматурный сердечник и натяжной ролик на одной оси. Вал стальной рамы поддерживается подшипниками, установленными на боковых направляющих машины. Боковые пластины в свою очередь привинчиваются к статору.
Для уменьшения вихревых токов и связанных с ними тепловых потерь сердечник якоря состоит из тонких листов электротехнической стали, изолированных друг от друга краской. В корпус якоря встроены вентиляционные каналы, по которым проходит охлаждающий воздух. Провода обмотки якоря, прикрепленные к пластинам коллектора, помещаются в пазы сердечника якоря. Распределитель состоит из отдельных медных пластин и миканитовых прокладок. Поверхность медных пластин специально обработана для повышения их стойкости к истиранию.
Электрическое соединение обмотки вращающегося якоря с неподвижными соединениями машины осуществляется щетками, скользящими по коллектору.
Щетки помещаются в специальные щеткодержатели и прижимаются к коллектору спиральными или пластинчатыми пружинами. Держатели щеток прикреплены к поперечине, которая вместе со щетками может вращаться относительно статора на определенный угол в каждом направлении. Графит используется как основа для изготовления кисти. Для достижения желаемых свойств (определенной электропроводности, повышенной стойкости к истиранию) в щетку добавляют металлический порошок (медь, свинец).
На рисунке 1 показан внешний вид машины постоянного тока серии «П», выпускаемой отечественной промышленностью. Машины этой серии рассчитаны на разную мощность от 0,3 до 200 кВт. Двигатели серии «П» рассчитаны на 110 или 220 В, а генераторы на 115 или 230 В.



Рисунок 1. Внешний вид машины постоянного тока



Рисунок 2. Поперечный разрез машины постоянного тока

Поперечное сечение машины постоянного тока схематично показано на рисунке 2, при этом видны статор, генерирующий поток магнитного поля, и ротор, в пазах которого расположены проводники обмотки якоря. Между полюсным наконечником и якорем имеется воздушный зазор, исключающий трение между ротором и статором (рис. 3, а). Магнитная индукция в воздушном зазоре изменяется по закону по окружности, называемой трапецеидальной (рис. 3, б).
Устройство машины постоянного тока показано на рис. 4.
Машины постоянного тока обычно имеют воздушное охлаждение с помощью вентилятора, установленного на валу якоря. Для мощных машин разработаны системы водородного и водяного охлаждения.



Рисунок 3. Схематическое изображение воздушного зазора 1 между полюсным наконечником 2 и якорем 3 (а) и магнитная индукция в воздушном зазоре (б)
Для защиты станка от пыли и влаги оконные проемы для доступа к коллектору и щеткам закрываются съемными стальными планками или пластинами.



Рисунок 4. Устройство машины постоянного тока