Сторінка 5 з 14
ПРИСТРІЙ ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН ПОСТІЙНОГО СТРУМУ І КОНСТРУКЦІЇ ЇХ СКЛАДАЛЬНИХ ОДИНИЦЬ І ДЕТАЛЕЙ
Електротехнічна промисловість випускає електричні машини постійного струму великої номенклатури по потужності і конструктивним виконанням, тому незважаючи на деякі відмінності в конструкції окремих складальних одиниць і деталей, їх пристрій однаково. Основним типом машини постійного струму є колекторна, відмітною ознакою якої є наявність колектора на валу якоря машини. На статорі машини крім головних полюсів з обмоткою збудження є додаткові полюси.
Електрична машина постійного струму (рис. 100) складається з статора, якоря, колектора, щіткового апарату і підшипникових щитів.
Статор складається з станини б, головних полюсів 4 і додаткових полюсів (на малюнку не показані) з відповідними котушками. Станина служить для кріплення полюсів і підшипникових щитів і є частина про магнітного ланцюга, оскільки через неї замикається магнітний потік машини. Тому станину виготовляють зі сталі - матеріалу, що володіє достатньою механічною міцністю і великою магнітною проникністю. По колу станини розташовані отвори для кріплення полюсів.
Головні полюса (рис. 101) виконують шихтованими зі сталевих штампованих листів сталі товщиною 1 або 2 мм, а додаткові - масивними або також шіхтораннимі. Сталеві листи сердечника 2 полюсів спресовані і скріплені заклепками 4, головки яких втоплені в натискні щоки 5, встановлені на торцях кожного полюса.
Мал. 100. Пристрій електричної машини постійного струму:
1 - колектор, 2 - щітки, 3 і 9 - сердечник і обмотка якоря, 4 - головний полюс, 5 - котушка обмотки збудження, б - станина (корпус) 7 - підшипниковий щит, 8 - вентилятор, 10 - вал -
Мал. 101. Головні полюса електричної машини постійного струму і способи їх кріплення:
а - болтом, б - стрижнем; 1 - полюсний наконечник, 2 - сердечник полюса, 3 - болт кріплення сердечника, 4 - заклепка, 5 - натискні щоки, б - інсталяційний стрижень
. Мал. 102. Котушки полюсів
а - головного, б - додаткового; 1 - котушка обмотки, 2 і 4 - головний і додатковий полюса »3 - опорний кутник, 5 - обмотка
Шихтованими можуть виготовлятися тільки наконечники головних полюсів, так як при обертанні зубчастого якоря через пульсації магнітного потоку в повітряному зазорі в них виникають вихрові струми і втрати потужності. Однак виходячи з технологічного додаткового полюса зручності виготовлення полюсів їх зазвичай роблять шихтованими.
Полюса кріплять до станини болтами: нарізку різьблення для болтів виконують безпосередньо в шіхтованного осерді 2 полюса (рис. 10 1, а) або в масивних сталевих стрижнях б "(рис. 101,6), вставлених в виштампувані отвори в полюсах.
Магнітне поле в машині створюється намагничивающей силою обмотки збудження, що виконується у вигляді полюсних котушок, одягнутих на сердечники головних полюсів. Для зменшення іскріння під щітками і попередження таким чином подгара пластин колектора і освіти на його поверхні «кругового вогню» машина оснащена додатковими полюсами з котушками, встановленими на їх сердечниках. Додаткові полюси розміщують між головними полюсами і кріплять до станини болтами.
Котушки головних і додаткових полюсів (рис 102, а, б) виготовляють з ізольованого мідного дроту круглого або прямокутного перерізу.
Мал. 103. Сердечник якоря машини постійного струму:
1 - вал, 2 - обмоткодержатель, 3 - виточки для накладення, бандажа, 4 - місце посадки колектора на валу
Котушки додаткових полюсів включаються послідовно з обмоткою якоря, тому перетин їх проводів розрахована на робочий струм машини. У деяких потужних машинах постійного струму обмотку полюса виконують з декількох секцій з установкою між ними дистанційних шайб з ізоляційних матеріалів, що утворюють вентиляційні канали.
Якір машини постійного струму складається з вала, сердечника, обмотки і колектора. Сердечник, якоря (рис. 103) зібраний з штампованих листів електротехнічної сталі (рис. 104) з виштампуваними в них вирізами певної форми, що утворюють в зібраному сердечнику пази для укладання в них обмотки якоря. Листи сердечника зазвичай ізольовані з двох сторін тонкою плівкою лаку, але можуть бути і оксидовані. Зібрані в загальний пакет листи утворюють сердечник, насаджений на вал якоря і закріплений на ньому за допомогою натискних шайб. Така конструкція дозволяє зменшити втрати енергії в осерді від дії вихрових струмів, що виникають в результаті його перемагнічування при обертанні якоря в магнітному полі. Для кращого охолодження машини в сердечниках якоря зазвичай є вентиляційні канали для охолоджуючого повітря. Сердечник, в пази якого покладена секція обмотки якоря, показаний на рис. 105.
Обмотка якоря виконується з мідних проводів круглого або прямокутного перерізу і складається із заздалегідь заготовлених секцій, кінці яких припаюють до петушкам пластин колектора. Обмотку роблять двошаровою: розміщують в кожному пазу дві сторони різних якірних котушок, - одну поверх іншої. Для міцного закріплення проводів обмотки якоря в пазах використовують дерев'яні, гетінаксових або текстолітові клини. Дерев'яні клини, широко застосовувалися в електродвигунах старих конструкцій, не забезпечують надійного кріплення обмотки в пазах сердечника, оскільки при висиханні настільки зменшуються в об'ємі, що можуть випасти з паза. У деяких конструкціях машин пази НЕ розклинюють, а обмотку кріплять бандажем.
Мал. 105. Розташування секцій обмотки якоря в пазах сердечника
Мал. 104. Сталевий лист сердечника якоря:
1 - зубець листа, 2 - ізоляція, 3 - паз
Бандаж виконують з немагнітного сталевого дроту, намотуваним з попереднім натягом. Лобові частини обмотки якоря кріплять до обмоткодержателю також за допомогою бандажа. У сучасних машинах для бандажування якорів використовують стеклоленти.
Колектор машини постійного струму зібраний з клиноподібних пластин холоднокатаної міді, ізольованих один від одного прокладками з колекторного міканіти. Нижні (вузькі) краю пластин мають вирізи у формі «хвоста», службовці для закріплення мідних пластин і міканітовой ізоляції.
За способом закріплення комплекту мідних і міканітових пластин розрізняють колектори на пластмасі (рис. 106, а) і з Сталевими нажімнимі конусами і втулкою (рис. 106,5). Колектори кріпляться нажімнимі конусами двома способами: при одному з них зусилля від затиску передається тільки на внутрішню поверхню «хвоста», а при іншому - на «ластівчин хвіст» і кінець пластини, при цьому пластини закріплюються враспор.
Колектори першим способом кріплення називають арочними, а другим способом - клиновими. Найчастіше застосовують арочні колектори, оскільки при ослабленні тиску між їх пластинами через усадки межпластінной міканітовой ізоляцій ці колектори можна предпрессовивать, відновлюючи таким чином необхідне стиснення пластин і міцність колекторів.
Мал. 106. Колектори електричних машин:
а - на пластмасі, б - з нажімнимі конусами; / І 7 - пластини колектора, 2 - пластмаса, 3 і 11 - втулки, 4 - натискний конус, 5 - гайка, 6 і 10 - манжети, 8 - ізолюючий циліндр, 9 - шнур, / 2- балансування вантаж
Щітковий апарат (рис. 107) складається з траверси, щіткових пальців і щіткотримачів. Траверса (рис. 107, а) служить для кріплення на її щіткових пальцях щіткотримачів (рис. 107, б, в, г), що створюють необхідну електричну ланцюг. Щіткотримач складається з обойми і натискного пристрою, що забезпечує прилягання щітки до колектора з необхідним зусиллям. Тиск (0,02 - 0,04 МПа) на щітку має бути відрегульоване так, щоб був щільний і надійний контакт між щіткою і колектором.
У машинах постійного струму застосовують щеткодержатели двох типів: радіальні, які мають вісь щітки збігається з продовженням радіуса колектора, (див. Рис. 107,5, в), і реактивні, у яких вісь щітки розташована під кутом до продовження радіусу колектора в бік його обертання (див. рис. 107, г).
Щітка (рис. 108) являє собою прямокутний брусок з композицій, виконаних на основі графіту. Вона забезпечена гнучким мідним канатиком 7, один кінець якого заармовані в щітку, а інший вільний - забезпечений наконечником 2 для приєднання до щітковому апарату. Все щеткодержатели однієї полярності з'єднані між собою збірними шинами, підключеними до висновків машини.
Мал. 107. Щітковий апарат електричних машин постійного струму:
а - траверса, б і в - радіальні щеткодержатели, г - реактивний щіткотримач; 1 - пальці (бракети), 2 - важіль, 5, 8 і 15 - пружини, 4 - корпус, 5 і 11 - щітки, б - обойма, 7 - фарфоровий наконечник, 9 - хомутик, 10 - штифт, 12 - стінка обойми , 13 - храповик, 14 - колечко пружини
Застосовувані в машинах постійного струму щітки мають маркування, що характеризує їх склад і фізичні властивості. Щітки, використовувані в машинах загальнопромислового призначення, поділяються на три основні групи: графітні, вугільно-графітні та мідно-графітні. З метою нормальної роботи і продовження терміну служби колектора слід застосовувати для кожної машини щітки тільки тієї марки, яка визначена заводом-виготовлювачем з урахуванням потужності, конструкції, умов роботи і електричної характеристики машини.
Підшипникові щити електричних машин служать в якості сполучних деталей між станиною та якорем, а також - опорною конструкцією для якоря, вал якого обертається в підшипниках, встановлених в щитах.
Мал. 108. Щітки:
а - машин малої та середньої потужності, б - машин великої потужності; 1 - щітковий канатик, 2 - наконечник
В електричних машинах постійного струму застосовують різні підшипникові щити, що відрізняються один від одного формою, розміром і матеріалом, з якого вони виготовлені. Однак незважаючи на велику різноманітність конструкцій підшипників щити можна розділити за призначенням на два основних види: звичайні і фланцеві для установки і кріплення безпосередньо на виконавчому механізмі.
У ряді випадків електричні машини постійного струму можуть мати комбіновану систему кріплення (рис. 109), т. Е. Станину з лапами для установки і кріплення на Опорною конструкції і одночасно фланцевий підшипниковий щит для кріплення на виконавчому механізмі.
Мал. 109. Електрична машина зі станиною для кріплення на опорній конструкції і підшипниковий щитом для кріплення на виконавчому механізмі:
1 - збудник, 2 і 4 г-передній і задній підшипникові щити, 3 - станина, 5 - зубчастий шестерня
Підшипникові щити електричних машин постійного струму виготовляють методом лиття (переважно зі сталі, рідше з чавуну і сплавів алюмінію), а також зварювання або штампування. У центрі щита є розточування під підшипник, в якій встановлюють кульковий або роликовий підшипник кочення. У потужних машинах постійного струму в ряді випадків використовують підшипники ковзання.