Основные элементы конструкции МПТ - Электрические машины постоянного тока
В машинах постоянного тока насажанный на вал роторный сердечник вместе с заложенной в его пазах якорной обмоткой обычно называется якорем. Якорь машины постоянного тока вращается в магнитном поле, создаваемом обмотками возбуждения 1, Надетыми на неподвижные полюсы 2 (рис 1). По проводникам 6 Нагруженной якорной обмотки проходит ток. В результате взаимодействия полей обмоток возбуждения и якорной создается электромагнитный момент, возникновение которого можно также объяснить взаимодействием тока якорной обмотки с магнитным потоком машины.
Из технологических соображений сердечник полюсов обычно набирается на шпильках из листов электротехнической стали толщиной 0,5--1 мм (рис. 2). Одна сторона полюса прикрепляется к станине, часто при помощи болтов, другая -- располагается вблизи якоря. Зазор между полюсом и якорным сердечником является рабочим воздушным зазором машины.
Рис. 1. Устройство машины постоянного тока:
1 -- обмотка возбуждения; 2 -- полюсы; 3 -- ярмо; 4 -- полюсный наконечник; 5 -- якорь; 6 -- проводники якорной обмотки; 7 -- зубец якорного сердечника; 8 -- воздушный зазор машины
Рис. 2. Полюс машины постоянного тока:
2 -- полюсный сердечник; 2 -- воздушный зазор; 3 -- полюсный наконечник; 4 -- обмотка возбуждения 5 -- болт для крепления полюса; 6 -- ярмо
Со стороны, обращенной к якорю, полюс заканчивается так называемым полюсным наконечником, форма и размер которого выбираются таким образом, чтобы способствовать лучшему распределению потока в воздушном зазоре. На полюсе размещается катушка обмотки возбуждения. Иногда в малых машинах полюсы не имеют обмотки возбуждения и выполняются из постоянных магнитов. Часть станины, по которой проходит постоянный магнитный поток, называется ярмом.
Основная часть потока Ф (см. рис. 1), создаваемого обмоткой возбуждения, идет через сердечник 2 северного полюса N, воздушный зазор 8, зубцы 7 и спинку якоря 5, после чего поток проходит аналогичный путь в обратной последовательности к южному соседнему полюсу S и через ярмо 3 возвращается к северному полюсу N. Поток Ф проходит замкнутый путь, который показан на рис. 1 линиями магнитной индукции. Полярность полюсов чередуется (северный, южный, северный и т. д.).
На рис. 3, а представлено распределение магнитной индукции в воздушном зазоре двухполюсной машины в функции геометрического угла ?. Начало координат и выбрано посередине между полюсами. В этой точке значение индукции равно нулю. По мере приближения к полюсному наконечнику индукция возрастает, сначала медленно (до точки А) у края полюсного наконечника, а затем резко.
Рис. 3. Кривые изменения магнитной индукции в пространстве и э. д.с. проводника якорной обмотки во времени:
А -- пространственное распределение индукции под полюсом; Б -- изменение э. д.с.. проводника во времени; В -- выпрямленное при помощи коллектора напряжение на щетка
Под серединой полюсного наконечника в точке B индукция имеет наибольшее значение. Кривая распределения индукции располагается симметрично относительно оси полюса и в точке С, находящейся посередине между полюсами, проходит через нуль, затем индукция меняет знак. Кривая Cde является зеркальным отображением относительно оси абсцисс кривой Oabc. Области, в которых индукция имеет положительное и отрицательное значение, чередуются. В общем случае машина может иметь Р пар полюсов. Тогда при полном обходе всего воздушного зазора разместится пространственных периодов изменения индукции, так как каждый период соответствует длине поверхности сердечника якоря, расположенной под двумя полюсами. Например, в четырехполюсной машине (Р=2) имеются два пространственных периода (рис. 4). В теории электрических машин, кроме угла ?Г, измеряемого в геометрических градусах, пользуются также понятием угла ?Э, измеряемого в электрических градусах. Принимают, что каждому пространственному периоду изменения кривой распределения индукции соответствует электрический угол ?Э=360 эл. град или 2? эл. рад. Поэтому
?Э=??Г ) (1)
Например, на рис. 3 видно, что при числе пар полюсов Р==2 имеем ?Э=2ссг.
При вращении ротора в проводниках якорной обмотки индуктируется э. д. с. Согласно закону электромагнитной индукции э. д.с.. проводника х
E=B?L?, (2)
Где Ва -- нормальная составляющая индукции в точке, определяемой углом а, в которой в данный момент времени находится проводник, тл;
I -- активная длина проводника, т. е. длина, в которой индуктируется э. д. с., м;
V -- скорость перемещения проводника относительно потока, м/сек.
Рис. 4. Распределение потока в четырехполюсной машине:
А -- чередование полюсов; Б -- распределение индукции в воздушном зазоре
При работе машины длина l активного проводника сохраняется неизменной. Поэтому в случае равномерного вращения (v=const) имеем
E?B?. (3)
Из выражения (3) следует, что при равномерном вращении якорной обмотки изменение э. д.с Е проводника во времени (см. рис. 3, б) в соответствующем масштабе повторяет кривую распределения индукции в воздушном зазоре В?, (см. рис. 3, а). Анализируя кривую изменения э. д.с. во времени, видим, что в проводниках якорной обмотки индуктируется переменная э. д.с.
В двухполюсной машине за один оборот вращения в проводниках якорной обмотки индуктируется э. д.с., частота которой F=N/60 гц, где N-- скорость вращения потока относительно проводника, вычисляемая в оборотах в минуту. Если машина имеет Р пар полюсов, то за один оборот ротора под проводником пройдет Р пространственных волн магнитного поля. Они наведут э. д.с., частота которой в Р раз больше, т. е.
(4)
Выражение (4) определяет частоту э. д.с. многополюсной машины. Оно показывает, что частота э. д.с. пропорциональна числу полюсов машины и скорости ее вращения.
В системе единиц СИ скорость вращения w имеет размерность электрический радиан в секунду. Подставляя в (4) значение w, выраженное через механическую скорость вращения
Имеем
(5)
В машинах постоянного тока для выпрямления э. д.с. применяется коллектор, представляющий собой механический преобразователь, выпрямляющий переменный ток якорной обмотки в постоянный ток, проходящий через щетки во внешнюю цепь. Коллектор состоит из соединенных с витками обмотки якоря изолированных между собой пластин, которые, вращаясь вместе с обмоткой якоря, поочередно соприкасаются с неподвижными щетками, соединенными с внешней цепью. Одна из щеток всегда является положительной, другая -- отрицательной.
Рис. 5. Выпрямление э. д.с. при помощи коллектора:
1-- медные пластины; 2 -- виток обмотки якоря; 3 -- щетки; 4 -- внешняя электрическая цепь
Простейший коллектор имеет две изолированные между собой медные пластины, выполненные в форме полуколец (рис. 5), к которым присоединены концы витка якорной обмотки. Пластины коллектора соприкасаются с неподвижными контактными щетками, связанными с внешней электрической цепью. При работе машины пластины коллектора вращаются вместе с витками якорной обмотки. Щетки устанавливаются таким образом, чтобы в то же время, когда э. д.с. витка меняет знак на обратный, коллекторная пластина перемещалась от щетки одной полярности к щетке другой полярности. В результате этого на щетках возникает пульсирующее напряжение, постоянное по направлению (см. сплошную кривую 1 на рис. 3, В).
Рис. 6. Устройство коллектора:
1 -- корпус; 2 -- стяжной болт, 3 -- нажимное кольцо; 4 -- изоляционная прокладка; 5 -- "петушок" -- часть коллекторной пластины, к которой припаивается конец секции обмотки; 6 -- "ласточкин хвост" -- часть коллекторной пластины, служащая для ее крепления; 7 -- коллекторная пластина
Якорная обмотка состоит из большого числа секций, представляющих собой один или несколько последовательно соединенных витков. Конец каждой секции присоединяется к одной из изолированных коллекторных пластин, образующих коллектор (рис. 6). По мере увеличения числа секций уменьшается пульсация напряжения на щетках (рис. 7). При двадцати коллекторных пластинах разница между максимальной и минимальной величиной напряжения, отнесенная к среднему значению, не превышает 0,65%.
Коллектор является сложным и дорогим устройством, требующим тщательного ухода. Его повреждения нередко служат причиной серьезных аварий. Предпринимались многочисленные попытки создать бесколлекторную машину постоянного тока, однако построить ее принципиально невозможно, так как в многовитковой якорной обмотке, активные стороны которой последовательно проходят под полюсами разной полярности, в любом случае наводится переменная э. д.с., для выпрямления которой необходимо особое устройство.
Рис. 7. Пульсация напряжения на щетках генератора постоянного тока:
А -- при двух витках на полюс; Б -- при большом количестве витков
Поэтому машинами постоянного тока называются электрические машины, у которых преобразование энергии происходит вследствие вращения якорной обмотки относительно неподвижного потока полюсов, а выпрямление тока в постоянный осуществляется коллектором (или иным выпрямителем, вращающимся вместе с якорем).
Вначале создавались машины постоянного тока. В дальнейшем они в значительной степени были вытеснены машинами переменного тока. Благодаря возможности плавного и экономичного регулирования скорости вращения двигатели постоянного тока сохраняют свое доминирующее значение на транспорте, для привода металлургических станов, в крановых и подъемно-транспортных механизмах. В системах автоматики машины постоянного тока широко используются в качестве исполнительных двигателей, двигателей для привода лентопротяжных самозаписывающих механизмов, в качестве тахогенераторов и электромашинных усилителей. Генераторы постоянного тока применяются главным образом для питания радиостанций, двигателей постоянного тока, зарядки аккумуляторных батарей, сварки и электрохимических низковольтных установок.
Похожие статьи
-
Конструкция машины постоянного тока - Конструкция и принцип действия машины постоянно тока
Электротехническая промышленность в настоящее время выпускает электрические машины постоянного тока для работы в различных условиях. Корабельные машины...
-
Принцип действия машин постоянного тока - Конструкция и принцип действия машины постоянно тока
Принцип действия генератора. Простейший генератор можно представить в виде витка, вращающегося в магнитном поле (рис. 2.1, а, б). Концы витка выведены на...
-
Основные сведения Коллекторные машины обладают свойством обратимости, т. е. они могут работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Поэтому...
-
Устройство машин - Значение электрических машин в Российской Федерации
Как уже указывалось, электрическая машина постоянного тока конструктивно состоит из магнитной системы, создающей магнитное поле, и вращающегося в...
-
Естественные скоростная и механическая характеристики. Рассмотрим более подробно характеристики двигателя параллельного возбуждения, которые определяют...
-
Введение - Электрические машины постоянного тока
Электрические машины постоянного тока широко применяются в различных отраслях промышленности. Значительное распространение электродвигателей постоянного...
-
IC-4/6-A Статороскобирующий станок с четырьмя головками позволяет скобировать пакеты высотой до 152 мм. Отличительной чертой данного станка является его...
-
Выбор основных размеров № П/п Исходные Данные Вариант 4 1 Полезная Мощность (Вт) 350 2 Напряжение (В) 27 3 Частота вращения (об/мин) 8000 4 КПД Не менее...
-
Историческое развитие машин - Значение электрических машин в Российской Федерации
Историческое развитие электротехники показывает, что большую роль в этом развитии играли отечественные ученые, так как определенные этапы учения об...
-
Измельчение древесных отходов необходимо для обеспечения надежного и устойчивого процесса ее сжигания. Кроме того, однородный фракционный состав...
-
В электропечи можно получать легированную сталь с низким содержанием серы и фосфора, неметаллических включений, при этом потери легирующих элементов...
-
Паяние твердыми припоями. - Основные положения производственного процесса ремонта с/х машин
Для паяния изделий из меди и латуни, при паянии наиболее ответственных швов, применяют твердые припои, состоящие из сплава меди и цинка. К таким припоям...
-
Это чрезвычайно удобный и достаточно мощный (с малыми вероятностями ошибок) критерий, используемый при n = 4 ... 30. Его особенность заключается в том,...
-
Целью курсового проекта является изучение вопросов монтажа зоны загиба МНЛЗ. Изучить теоретические положения установки на виброизолирующие опоры,...
-
Этот критерий применяется для нормально распределенных результатов измерений. Задавшись уровнем значимости б, по таблице 5.1 с учетом числа измерений "n"...
-
Основной частью приспособления является корпус 3, который устанавливается на стол станка и крепится к нему болтами, через Т - образные пазы в столе...
-
По характеру (закономерности) изменения погрешности измерений подразделяются на систематические, случайные и грубые (промахи). Систематические...
-
КОНСТРУКЦИИ РОТОРОВ И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ - Буровое оборудование
Ротор Р560 (рис. V.3) состоит из следующих основных сборок и элементов. Станина 7 основной элемент ротора. Обычно она представляет собой стальную отливку...
-
Номинальная ЭДС генератора рассчитывается по формуле: (В), Где 1,32 - коэффициент приведения сопротивлений обмоток генератора к температуре 750С. -...
-
Для данного двигателя применим простую волновую обмотку. Для нее число параллельных ветвей 2а=2. Определим магнитный поток: Число проводов в одной...
-
Разработка привода ротора измельчителя Разработка кинематической схемы Кинематическая схема роторного привода представлена на рисунке 2.1 Рисунок 2.1 -...
-
В настоящее время в области новой и специальной техники широкое и разнообразное применение получили электрические машины и трансформаторы малой мощности...
-
Управляющая программа выполнена для токарной операции обработки деталина станке с ЧПУ. Управляющая программа составлена по методике [12]. Техническая...
-
Выполненная контрольная работа позволила: 1) произвести расчет абсолютной, относительной и приведенной погрешностей результатов измерений линейного...
-
Сборочный процесс является заключительным этапом изготовления изделия, в нем проявляются результаты всех предыдущих технологических процессов. Сборку...
-
Метрология (от греч. "metron" - мера, "logos" - учение) - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения...
-
Критерий Шарлье используется при числе результатов наблюдений n > 5 (5 ... 100). При использовании данного критерия для сомнительного результата...
-
Данный критерий применяется для результатов измерений, распределенных по нормальному закону. В этом случае считается, что результат, возникающий с...
-
Выбор инструментальных приспособлений произведен по методике изложенной в [13]. Исходные данные: конструкция крепежной части; конструкция посадочного...
-
Этот метод применим для обнаружения изменяющейся во времени систематической погрешности. Дисперсию результатов наблюдений можно оценить двумя способами:...
-
Выбор металлорежущих станков для обработки детали осуществлен на основании методики, изложенной в [13] с учетом следующих факторов: - вид обработки; -...
-
По зависимости абсолютной погрешности от значений измеряемой величины различают погрешности (рис. 3.1): - аддитивные, не зависящие от измеряемой...
-
Определение геометрических размеров основных элементов фланцевого соединения Расчетная температура элементов фланцевого соединения определяется по...
-
Расчет диаметра вала.[7] Dmin = 3 16ЧTkЧ103/рЧ[фk], мм (2.5) Где Tk - крутящий момент на валу, Нм; [фk]- допустимое напряжение при кручении...
-
Способы паяния. - Основные положения производственного процесса ремонта с/х машин
Некоторые металлы или сплавы требуют специальных способов паяния. Свинец. При нагревании свинец настолько быстро окисляется, что паяние его приходится...
-
Системы водоснабжения очень разнообразны, и их можно классифицировать по множеству признаков: По назначению, по виду, по характеру. Система водоснабжения...
-
Промышленное производство -- это сложный процесс превращения сырья, материалов полуфабрикатов и других предметов труда в готовую продукцию,...
-
Возможные ЧС: пожары и взрывы, вызванные неисправностью оборудования, нарушением правил эксплуатации оборудования или правил техники безопасности;...
-
Анализ опасных и вредных производственных факторов при эксплуатации измельчителя Измельчитель предназначен для измельчения отходов...
-
Основные производственные фонды (ОПФ) участвуют в производственном процессе длительное время (не менее года), сохраняя при этом свою натуральную форму, а...
Основные элементы конструкции МПТ - Электрические машины постоянного тока