Електродвигун постійного струму - електромеханічний пристрій, що перетворює електричну енергію постійного струму в механічну енергію.
Електродвигун постійного струму складається з нерухомої частини - станини і деталі, що обертається - якоря.
Станина - порожнистий сталевий циліндр, на внутрішній поверхні якого укріплено парне число виступаючих головних полюсів електродвигуна постійного струму. Ці полюси зібрані з тонких ізольованих один від одного лаком листів електротехнічної сталі і закінчуються розширеною частиною - полюсними наконечниками для розподілу магнітної індукції в повітряному зазорі по закону, близькому до трапецеидальному.
Лінії, що проходять через середини полюсів і центр вала електродвигуна постійного струму, називають її поздовжніми магнітними осями.
На полюсах розташовані одна або декілька обмоток збудження постійного струму. які з'єднані між собою так, щоб отримати чергуються полярність полюсів, що збуджують основне нерухоме магнітне поле машини.
Обмотки збудження з великим числом витків тонкого дроту і значним опором мають висновки до затискачів з позначеннями Ш1 і Ш2, а обмотки збудження з малим числом витків товстого дроту і малим опором - висновки до затискачів з позначеннями С1 і С2.
Між головними полюсами електродвигуна постійного струму розташовані додаткові полюси. які менше головних і виготовлені масивними зі сталі. Зазвичай число додаткових полюсів дорівнює числу головних і тільки в електродвигунах номінальною потужністю до 2 - 2,5 кВт число їх зменшено вдвічі. На цих полюсах розміщена обмотка додаткових полюсів з невеликим числом витків товстого дроту, малого опору з висновками до затискачів з позначеннями Д1 і Д2.
У електродвигунах постійного струму, призначених для важкого режиму роботи, полюсні наконечники мають пази, паралельні осі валу, де знаходиться компенсаційна обмотка з невеликим числом витків товстого дроту і малим опором з висновками до затискачів з позначеннями К1 і К2.
Навчальна модель електродвигуна постійного струму
Обмотки збудження, обмотка додаткових полюсів і компенсаційна обмотка виконані ізольованим мідним дротом. При проводах значного перетину обмотку додаткових полюсів виконують неізольованою мідної шиною, навитої спіраллю на вузьке ребро, з прокладкою ізоляції як між витками, так і між ними і самим полюсом.
Потужність на збудження магнітного поля електродвигуна постійного струму в залежності від її розмірів складає від 0,5 до 5% її номінальної потужності.
Між поверхнями полюсних наконечників і магнітопроводом якоря є повітряний зазор, радіальний розмір якого в залежності від номінальної потужності електродвигуна і його швидкохідні змінюється зазвичай від декількох часток міліметра до десяти міліметрів.
Пристрій електродвигуна постійного струму: 1 - станина, 2 - головний полюс, 3 - обмотка збудження, 4 - полюсний наконечник, 5 - додатковий полюс, 6 - обмотка додаткового полюса, 7 - провідники компенсаційної обмотки, 8 - повітряний зазор, 9 - муздрамтеатр якоря , 10 - провідники обмотки якоря, 11 - щітка, 12 - вал, 13 - колектор, 14 - лапа.
Якір барабанного типу - зубчастий циліндр, укріплений на валу електродвигуна постійного струму, зібраний з пакетів, складених з тонких ізольованих один від одного лаком листів електротехнічної сталі з пазами на зовнішній поверхні. Між пакетами знаходяться радіальні вентиляційні канали, а пази якоря заповнені ізольованими мідними провідниками, які по торцях з'єднані між собою в секції, що входять в обмотку якоря.
Секція - основний елемент обмотки якоря з одного або декількох послідовно з'єднаних витків, початок і кінець яких припаяні до двох колекторним пластин, в результаті чого кінець однієї секції і початок наступного приєднані до однієї і тієї ж колекторної пластині.
Одне і двохвитковий обмотки якоря електродвигунів постійного струму: а - петлевий, б - хвильової
З'єднання секцій обмоток якоря електродвигунів постійного струму: а - петлевий, б - хвильової
Колектор - порожній циліндр з дрібних пластин твердотянутой міді трапецеидального перетину, ізольованих міканітовимі прокладками і манжетами один від одного і від вала.
З технологічних міркувань обмотку якоря виконують двошарової, маючи в своєму розпорядженні в кожному пазу його муздрамтеатру по дві сторони різних секцій: в верхньому шарі одного паза - одну сторону секції, показану суцільною лінією, а в нижньому шарі іншого паза, що знаходиться під протилежним головним полюсом, - іншу сторону цієї ж секції, змальоване пунктирною лінією. Пази, де знаходяться обидва боки однієї і тієї ж секції, зміщені відносно один одного на величину, близьку або рівну полюсного поділу # 964; - відстані по колу якоря між осями сусідніх головних полюсів.
Незалежно від типу обмотки якоря - петлевий або хвильової - вона утворює замкнуту ланцюг, розділену групами нерухомих графітних, вугільно-графітних, мідно-графітних або бронзово-графітних щіток, що притискаються пружинами до колектора, на парне число однакових паралельних гілок по відношенню до затискачів обмотки якоря з позначеннями Я1 і Я2. При петлевий, або паралельної, обмотці число паралельних гілок дорівнює числу головних полюсів електродвигуна, а при хвильової, або послідовної, обмотці воно завжди дорівнює двом.
Групи щіток, укріплених в щеткодержателях, встановлюють рівномірно по окружності колектора перед серединою головних полюсів з тим, щоб вони приєднувалися до тих секціях обмотки якоря, які в даний момент знаходяться на геометричних нейтралів якоря - нерухомих лініях, що проходять через центр вала машини по осях додаткових полюсів . Геометричні нейтрали розташовані по нормалям до магнітних лініях основного поля машини, а число їх дорівнює числу пар головних полюсів.
При розташуванні щіток на колекторних пластинах, що відповідають секціям обмотки якоря, що знаходяться на геометричних нейтралів, і холостому ході електродвигуна, е. д. з, індуковані в рухомих провідниках в межах кожної паралельної гілки обмотки якоря, спрямовані згідно, а е. д. з. між щітками різної полярності досягає максимального значення. При зсуві щіток по колу колектора в будь-якому напрямку ця е. д. з. зменшується, оскільки в паралельно з'єднаних гілках обмотки якоря з'являються провідники зі зустрічно спрямованими е. д. з.
Щіткотримачі укріплені на пальцях поворотною щеточной траверси, від якої вони електрично ізольовані. За допомогою траверси можна переміщати щітки в невеликих межах по колу колектора щодо полюсів при налаштуванні роботи щіткового апарату. Сукупність колектора і щіток створює ковзний контакт з обертається обмоткою якоря.
Число груп щіток з чергується полярністю звичайно дорівнює числу головних полюсів електродвигуна постійного струму. Для освіти висновків обмотки якоря Я1 і Я2 щітки однакових полярностей, що знаходяться перед серединою відповідних однойменних головних полюсів, з'єднують між собою і від них виводять провідники великого перерізу або шини до затискачів з позначеннями Я1 і Я2, які використовують для приєднання до інших обмоток машини або до зовнішньому ланцюзі.
На валу електродвигуна постійного струму з боку, протилежного колектору, укріплений вентилятор відцентрового типу, який забезпечує краще охолодження машини. Вал лежить в підшипниках, розташованих в підшипникових щитах електродвигуна.