Якорь,сердечник,обмотка,полюса,машина,магнитопровод
Станина выполняется из литой стали, сердечники главных полюсов собираются из отдельных стальных листов толщиной 1-2 мм, сердечники дополнительных полюсов выполняются стальными массивными. Крепление главных и дополнительных полюсов к станине осуществляется болтами. На главных полюсах размещаются, как правило, две обмотки возбуждения: основная 3, подключаемая или к сети, или параллельно обмотке якоря, и дополнительная 2, включаемая последовательно в цепь якоря через щетки.
Также последовательно в цепь якоря машины подключается и обмотка 15 дополнительных полюсов. Назначение обмоток возбуждения главных полюсов, как это следует из их названия, — создание основного магнитного потока машины. Обмотки дополнительных полюсов служат для улучшения условий работы коллектора или, как говорят, для улучшения коммутации.
Якорь состоит
из магнитопровода, называемого сердечником 6 якоря, обмотки 5 якоря, уложенной в пазы сердечника, коллектора 7, к которому подключаются выводы обмотки якоря и вала 19, объединяющего названные выше элементы.
Магнитопровод набирается из лакированных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм и впрессовывается непосредственно на вал или при больших диаметрах якоря машины — на цилиндрическую втулку. Коллектор состоит из ряда изолированных друг от друга медных коллекторных пластин. Он собирается отдельно и затем в сборе впрессовывается на вал через изолирующую втулку. Обмотка якоря выполняется в виде отдельных секций, концы которых впаиваются в специальные выступы (петушки) коллекторных пластин. При помощи коллектора секции обмотки якоря соединяются между собой последовательно, образуя замкнутую цепь. Различают петлевые обмотки якоря, при которых выводы секций присоединяют к соседним коллекторным пластинам, а секции между собой соединяют на коллекторе (рис.), и волновые, у которых соединение выводов секций с коллектором и соединение секций между собой осуществляется как бы волнообразно (рис. 2.2, б). Число коллекторных пластин равно числу секций обмотки.
Вращение якоря
Вращение якоря машины в воздушном пространстве между полюсами обеспечивается подшипниковыми щитами 9 и 17 при помощи насаженных на вал подшипников 14. Подшипниковый щит 9, установленный со стороны коллектора, называют передним. Между задним подшипниковым щитом 17 и сердечником на валу якоря машины устанавливается крылатка вентилятора 18, обеспечивающая охлаждение генератора. Для входа и выхода охлаждающего воздуха в подшипниковых щитах предусмотрены отверстия, которые закрываются защитными кожухами с сеткой. Отверстия в переднем подшипниковом щите служат также для осмотра и обслуживания коллектора и щеточного узла.
Соединение якоря с сетью постоянного тока и обмотками полюсов осуществляется с помощью щеток 12, установленных в щеткодержателях 13, которые, в свою очередь, крепятся на специальных пальцах. Пальцы скрепляются на траверсе 11, которая крепится к переднему подшипниковому щиту или к станине. В щеткодержателях предусматривается возможность регулировать давление щетки на коллектор при помощи пружин. Общее количество щеточных пальцев равно числу полюсов, причем половина из них имеет положительную полярность, другая — отрицательную. Щеточные группы одной полярности соединяются между собой сборными нишами. Щеточный узел делит обмотку якоря на несколько параллельных ветвей, число которых зависит от типа обмотки и обычно обозначается 2а.
Соединение машины с внешней цепью осуществляется через коробку выводов 10, в которой располагается клеммная плата с обозначениями выводом всех обмоток. Для подъема и перемещения машины в верхней части станины устанавливается рым-болт 8. На корпусе станины крепится также табличка завода-изготовителя, на которой указываются обмоточные данные и основные параметры машины.
Серьезным недостатком машин постоянного тока является их относительно высокая сложность и недостаточная надежность щеточно-коллекторного узла, требующего постоянного обслуживания.
Режимы работы генератора
Одна и та же машина постоянного тока может работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя, то есть обладает свойством обратимости. В генераторном режиме энергия, подводимая к машине с вала от приводного двигателя, преобразуется в электрическую, а в двигательном режиме осуществляется обратное преобразование электрической энергии, подводимой от сети постоянного тока, в механическую энергию, передаваемую исполнительному механизму.
Использование генератора постоянного тока
Генераторы постоянного тока используются на практике в качестве резервных источников энергии для зарядки аккумуляторных батарей, входят в состав электромашинных обратимых преобразователей для связи систем переменного и постоянного токов и т.д
С точки зрения эксплуатации первостепенное значение имеет выбор мирки щеток. Наиболее предпочтительными являются электрографитные щетки марок ЭГ4, ЭГ8, ЭГ14, ЭГ61, ЭГ74, которые применяют для машин щ средними и затрудненными условиями коммутации.
Такие причины, как биение коллектора, плохая обработка его поверхности, выступание миканита, вибрации щеток и щеткодержателей, особенно отрицательно сказываются на коммутации быстроходных машин
Значительное влияние на коммутацию оказывают и условия эксплуатации — загрязнение коллектора, влажность воздуха, атмосферное давление, наличие в окружающем воздухе химических веществ. Следует иметь в виду, что коммутация заметно ухудшается при снижении атмосферного давления.
При правильном выборе марки щеток и правильной эксплуатации на коллекторе в результате электролиза образуется политура, состоящая из пленки окислов меди. Наличие такой политуры является свидетельством нормальной коммутации машины.
Мероприятия по устранению причин искрения механического характера требуют неукоснительного выполнения. К ним прежде всего относятся поддержание коллектора, щеток и всей машины в исправном состоянии, строгое соблюдение требований инструкции по эксплуатации, своевременное проведение регламентных работ.
Для устранения причин искрения электромагнитной природы в процессе изготовления и настройки машины предусматривают следующие мероприятия:
- устанавливают дополнительные полюсы, магнитное поле которых компенсирует реактивную ЭДС (ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции) в коммутируемых секциях;
- в полюсных наконечниках главных полюсов крупных машин устанавливают компенсирующие обмотки, которые включают последовательно с обмоткой якоря, но так, что они компенсируют поле реакции якоря;
- смещают щетки с линии геометрической нейтрали таким образом, чтобы коммутируемая секция оказалась на линии физической нейтрали;
- применяют специальные твердые углеграфитовые щетки с повышенным сопротивлением.
Нормальным при работе машины постоянного тока считается слабое точечное искрение под небольшой частью щетки (1 ‘/ 4 балла). Искрение под всем краем щетки (2 балла) допускается только при переходных режимах и кратковременных перегрузках. Сильное искрение (3 балла) ни при каких условиях не допускается. При возникновении такого искрения машина должна быть немедленно отключена от сети и подвергнута осмотру и при необходимости — ремонту.
Коммутация сопровождается еще одним неблагоприятным с точки зрения эксплуатации процессом — созданием электромагнитных колебаний высокой частоты (1-3 кГц), что создает значительные радиопомехи. Для устранения радиопомех, особенно при плохой коммутации, в цепь якоря включаются индуктивно-емкостные фильтры, при этом используются собственные индуктивности обмоток машины, а конденсаторы размещают в коробке выводов и подключают с одной стороны к выводам обмотки дополнительных полюсов, с другой — к корпусу.